蒽渣与二氧化碳协同转化合成9-芴甲酸联产菲研究.pdf
《蒽渣与二氧化碳协同转化合成9-芴甲酸联产菲研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《蒽渣与二氧化碳协同转化合成9-芴甲酸联产菲研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第5 4卷 第6期2 0 2 3年1 1月 太原理工大学学报J OUR NA L O F T A I YUAN UN I V E R S I T Y O F T E CHNO L OG Y V o l.5 4 N o.6 N o v.2 0 2 3 引文格式:高卿,王睿楠,叶翠平,等.蒽渣与二氧化碳协同转化合成9-芴甲酸联产菲研究J.太原理工大学学报,2 0 2 3,5 4(6):1 0 1 6-1 0 2 2.G AO Q i n g,WAN G R u i n a n,Y E C u i p i n g,e t a l.S t u d y o n s y n t h e s i s o f
2、 9-f l u o r e n y l c a r b o x y l i c a c i d a n d c o-p r o d u c-t i o n o f p h e n a n t h r e n e b y c o c o n v e r s i o n o f a n t h r a c e n e r e s i d u e a n d C a r b o n d i o x i d eJ.J o u r n a l o f T a i y u a n U n i v e r s i-t y o f T e c h n o l o g y,2 0 2 3,5 4(6):1 0
3、 1 6-1 0 2 2.收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 1;修回日期:2 0 2 3-0 1-1 3 基金项目:国家自然科学基金资助项目(2 1 7 7 6 1 9 2);山西省研究生创新资助项目(2 0 2 1 Y 2 4 4)第一作者:高卿(1 9 9 8-),硕士研究生,(E-m a i l)2 5 8 2 9 7 1 0 1 1q q.c o m 通信作者:叶翠平(1 9 7 3-),博士,教授,主要从事固体废弃物资源化利用及气体污染物控制方面的研究,(E-m a i l)y e c u i p i n g t y u t.e d u.c n蒽渣与二氧化碳协同转化合成9-芴甲酸
4、联产菲研究高 卿a,王睿楠a,叶翠平a,b,穆建丽a,梁美生a(太原理工大学 a.环境科学与工程学院,山西 晋中 0 3 0 6 0 0;b.省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室,太原 0 3 0 0 2 4)摘 要:【目的】煤基有机固废 蒽渣富含菲和芴等高附加值成分,为了解决菲和芴采用常规分离方法难以有效分离及温室气体C O2的资源化利用问题,进行了研究。【方法】采用反应-分离耦合技术,以碳酸铯为催化剂,将蒽渣中的芴与C O2反应生成9-芴甲酸,根据9-芴甲酸与菲溶解性的差异,得到高附加值9-芴甲酸的同时可联产菲。实验考察了碳酸铯用量和粒径等对9-芴甲酸收率的影响及其循环稳定性,并用于
5、芴菲模型混合物及实际蒽渣的反应-分离。【结果】结果表明,9-芴甲酸收率随碳酸铯用量增加而增大,碳酸铯与芴摩尔比从21增加到61,9-芴甲酸收率从8 0.6 3%提高到9 5.7 6%.随着粒径减小,碳酸铯含水量增加,催化活性下降。碳酸铯经2 5 0 N2气氛焙烧再生后表现出良好的循环性能,经3次循环再生后,9-芴甲酸的收率仍保持在8 0%以上。蒽渣中其他组分菲、蒽和咔唑不参与芴与C O2的反应,可在反应过程中实现分离。芴菲模型混合物经过二次反应-分离,得到的9-芴甲酸纯度为9 9.0 6%,收率为9 0.6 3%.菲的纯度为9 9.1 4%,收率为9 5.0 0%.以蒽渣为原料,由于其他组分的
6、影响,9-芴甲酸纯度和收率下降,分别为9 3.3 3%和8 3.8 0%;菲的纯度和收率降为9 1.0 3%和9 3.3 1%.关键词:煤基有机固废;二氧化碳;反应-分离耦合技术;碳酸铯;9-芴甲酸中图分类号:T Q 4 2 6.6;O 6 4 3.3 2 文献标识码:AD O I:1 0.1 6 3 5 5/j.t y u t.1 0 0 7-9 4 3 2.2 0 2 3.0 6.0 0 7 文章编号:1 0 0 7-9 4 3 2(2 0 2 3)0 6-1 0 1 6-0 7S t u d y o n S y n t h e s i s o f 9-F l u o r e n y l
7、c a r b o x y l i c A c i d a n d C o-p r o d u c t i o n o f P h e n a n t h r e n e b y C o c o n v e r s i o n o f A n t h r a c e n e R e s i d u e a n d C a r b o n D i o x i d eG A O Q i n ga,WA N G R u i n a na,Y E C u i p i n ga,b,MU J i a n l ia,L I A N G M e i s h e n ga(a.C o l l e g e o
8、f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g,T a i y u a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,J i n z h o n g 0 3 0 6 0 0,C h i n a;b.S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f C l e a n a n d E f f i c i e n t C o a l U t i l i z a t i o n,T a i y u a n U n i v e r s
9、i t y o f T e c h n o l o g y,T a i y u a n 0 3 0 0 2 4,C h i n a)A b s t r a c t:【P u r p o s e s】A n t h r a c e n e r e s i d u e i s a t y p i c a l c o a l-b a s e d o r g a n i c s o l i d w a s t e,w h i c h i s m a i n l y r i c h i n p h e n a n t h r e n e a n d f l u o r e n e.I n o r d e
10、 r t o s o l v e t h e d i f f i c u l t y i n a c h i e v i n g e f f e c t i v e s e p a r a t i o n o f p h e n a n t h r e n e a n d f l u o r e n e,t h i s r e s e a r c h h a s b e e n c o n d u c t e d.【M e t h o d s】B y c o n-v e n t i o n a l s e p a r a t i o n m e t h o d s a n d c o o p
11、e r a t i v e u t i l i z a t i o n o f c a r b o n d i o x i d e,a r e a c t i o n-s e p a r a t i o n c o u p l i n g t e c h n i q u e w a s a d o p t e d t o c o n v e r t f l u o r e n e i n a n t h r a c e n e r e s i d u e s w i t h c a r b o n d i o x i d e t o 9-f l u o r e n y l c a r b o
12、x y l i c a c i d w i t h c e s i u m c a r b o n a t e a s a c a t a l y s t y.A t t h e s a m e t i m e,c o-p r o d u c t i o n o f p h e n a n t h r e n e c a n b e r e a l i z e d a c c o r d i n g t o t h e d i f f e r e n c e i n s o l u b i l i t y b e t w e e n 9-f l u o r e n y l c a r-b o
13、x y l i c a c i d a n d p h e n a n t h r e n e i n a l k a l i n e s o l u t i o n s.T h u s,t h e e x t r a c t i o n o f p h e n a n t h r e n e a n d t h e c o-p r o d u c t i o n o f 9-f l u o r e n y l c a r b o x y l i c a c i d w i t h h i g h a d d e d v a l u e w e r e r e a l i z e d.T h
14、e e f f e c t s o f t h e a m o u n t a n d p a r t i c l e s i z e o f c e s i u m c a r b o n a t e o n t h e y i e l d o f 9-f l u o r e n y l c a r b o x y l i c a c i d,a n d t h e c a t a l y t i c c y c l i n g p e r f o r m a n c e w e r e e x p l o r e d.T h e r e a c t i o n-s e p a r a t
15、i o n o f m o d e l m i x t u r e a n d a n-t h r a c e n e r e s i d u e w e r e f u r t h e r s t u d i e d.【F i n d i n g s】T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e y i e l d o f 9-f l u o r e n y l-c a r b o x y l i c a c i d g r o w s w i t h t h e i n c r e a s i n g a m o u n t o f c e s i u
16、 m c a r b o n a t e,a n d i t i s i m p r o v e d f r o m 8 0.6 3%t o 9 5.7 6%w h e n t h e m o l e r a t i o s o f c e s i u m c a r b o n a t e t o f l u o r e n e i s i n c r e a s e d f r o m 21 t o 61.T h e w a t e r c o n t e n t r i s e s w i t h t h e d e c r e a s e o f t h e p a r t i c l
17、 e s i z e o f c e s i u m c a r b o n a t e,a n d t h e d e c l i n e s o f c a t a l y t i c a c t i v i t y,e i t h e r.C e s i u m c a r b o n a t e s h o w s e x c e l l e n t r e g e n e r a t i o n p e r f o r m-a n c e a f t e r r o a s t e d a t 2 5 0 i n N2 a t m o s p h e r e,w i t h t h
18、e y i e l d o f 9-f l u o r e n y l c a r b o x y l i c a c i d m a i n-t a i n e d a t 8 0%a f t e r 3 c y c l e s.O t h e r c o m p o n e n t s i n a n t h r a c e n e r e s i d u e,s u c h a s p h e n a n t h r e n e,a n-t h r a c e n e,a n d c a r b a z o l e d o n o t p a r t i c i p a t e i n
19、t h e r e a c t i o n o f f l u o r e n e a n d c a r b o n d i o x i d e,a n d c a n b e s e p a r a t e d i n t h e r e a c t i o n p r o c e s s.T h e y i e l d o f 9-f l u o r e n y l c a r b o x y l i c a c i d r e a c h e s 9 0.6 3%w i t h a p u r i t y o f 9 9.0 6%,a n d t h e i s o l a t e d
20、 p h e n a n t h r e n e i s 9 5.0 0%w i t h a p u r i t y o f 9 9.1 4%a f t e r t w o r e a c t i o n-s e p a r a t i o n c y c l e s f o r t h e m o d e l m i x t u r e.H o w e v e r,w i t h a n t h r a c e n e r e s i d u e a s f e e d-s t o c k,t h e p u r i t y a n d y i e l d o f 9-f l u o r e
21、 n y l c a r b o x y l i c a c i d f a l l s t o 9 3.3 3%a n d 8 3.8 0%,r e s p e c t i v e-l y.T h e r e c o v e r y y i e l d o f p h e n a n t h r e n e d e c l i n e s s l i g h t l y t o 9 3.3 1%w i t h a p u r i t y o f 9 1.0 3%,o w-i n g t o t h e e x i s t i n g o f o t h e r c o m p o n e n
22、 t s i n a n t h r a c e n e r e s i d u e.K e y w o r d s:c o a l-b a s e d o r g a n i c s o l i d w a s t e;c a r b o n d i o x i d e;r e a c t i o n-s e p a r a t i o n c o u p l i n g t e c h-n i q u e;c e s i u m c a r b o n a t e;9-f l u o r e n e-c a r b o x y l i c a c i d 蒽渣是高温煤焦油的I蒽油提取蒽和咔
23、唑之后的剩余物,富含芴(1 0%2 0%)和菲(4 0%5 0%)及少量的蒽和咔唑1,是一种典型的煤基有机固废。菲和芴均为重要的有机化工原料2,因此,蒽渣的资源化利用具有重要意义。9-芴甲酸是一种重要的化工原料,可用于有机合成和染料、油漆、医药、树脂、杀虫剂及分子生物学领域3-4。芴与C O2直接羧基化合成9-芴甲酸,在实现芴资源化利用的同时可减排C O2,并且相较于传统羧基源,如C O和光气的高毒性和高危险性,C O2显然是一种更为理想的羰基、羧基化试剂5。由于C O2的低亲电性,反应得到的羧基化产物产量较少5-6。有机催化剂、功能化离子液体7-8以及金属有机框架(MO F s)9等催化效果
24、好,但成本高、底物适应性差且制备过程复杂。而碱金属盐具有优异的反应性、低成本和低毒性,因此,广泛应用于有机合成中1 0-1 1。如碳酸钾、碳酸铯等可有效催化(杂)芳香烃与C O2的羧化反应1 2-1 4。CH I B A e t a l1 5-1 6使用碱金属盐如碳酸盐和醋酸盐为催化剂,二苯基碳二亚胺(D P C)或1 8-冠醚-61 7为助剂,催化C O2和芴合成9-芴甲酸。结果表明,9-芴甲酸的收率与C O2在反应体系中的溶解度以及催化剂的碱性相关1 5-1 6,1 8。以碳酸铯为催化剂,9-芴甲酸的收率为7 1.6 0%1 5.推测9-芴甲酸合成过程中的羰基源既可以是C O2,也可以是H
25、C O-3或C O2-31 8,但并没有进行实验验证,且碱金属盐的用量是底物的数倍,需进一步优化实验条件。本文利用碳酸铯可实现低温活化底物和C O2的特点,首先考察了碳酸铯用量和粒径对反应的影响及其循环稳定性,通过控制实验验证碳酸铯在羧基化反应中的作用。然后根据9-芴甲酸盐与菲在碱性溶液中的溶解性差异,将上述反应用于芴菲模型混合物和蒽渣中菲的提取分离。将蒽渣的资源化利用与温室气体C O2的化学转化相结合,合成高附加值的9-芴甲酸并联产菲,同时实现了蒽渣和C O2的减量化和资源化。研究结果为煤基有机固废与C O2的资源化协同利用提供了新的思路。1 实验材料和方法1.1 实验材料芴(9 7%)、菲
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 二氧化碳 协同 转化 合成 甲酸 联产 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。