عنوان پایان‌نامه

بررسی امکان تولید هیدروکسی متیل فوفورال(HMF ) از باگاس نیشکر



    دانشجو در تاریخ ۱۵ اسفند ۱۳۹۴ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "بررسی امکان تولید هیدروکسی متیل فوفورال(HMF ) از باگاس نیشکر" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی منابع طبیعی -صنایع خمیر وکاغذ
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7077;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76670;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7077;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76670
    تاریخ دفاع
    ۱۵ اسفند ۱۳۹۴
    دانشجو
    معراج سیاه رنگ
    استاد راهنما
    علی عبدالخانی
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    استفاده بهینه از پسماندهای لیگنوسلولزی به منظور تولید سبدی از محصولات مختلف شامل سوخت زیستی و مواد زیستی می‏تواند گام موثری در جهت استفاده از این زایدات باشد. هیدروکسی متیل فورفورال به عنوان یک ترکیب پایه‎ای به دست آمده از زیست توده لیگنوسلولزی برای تولید سوخت زیستی و دیگر فرآورد های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد که در حال حاضر از نفت مشتق می‏شوند. در این مطالعه امکان تهیه هیدروکسی متیل فورفورال(HMF) از خمیرکاغذ حاصل از باگاس نیشکر از طریق انحلال در سه حلال NMMO، BMIMCl و TMAH در حضور 2CrCl به عنوان کاتالیزور بررسی شد. برای تهیه خمیر کاغذ باگاس ابتدا با سه روش بخارزنی، استخراج با آب داغ و استخراج با مونواتانول آمین (MEA)/آب (75/25)، همی‎سلواز¬های باگاس پیش استخراج شدند و مابقی ترکیبات کربوهیدراتی به‎وسیله هیدرولیز آنزیمی با سلولاز جداسازی گردید. پس از آن از روش سودا برای لیگنین زدایی و تهیه خمیر کاغذ استفاده شد. بازده و عدد کاپا خمیر کاغد سودا برای هر یک از سه تیمار پیش استخراج تعیین شد که بازده‏های 80/43، 61/42 و 05/38 و اعداد کاپای 31/20، 67/19 و 65/16 به ترتیب برای بخار زنی، استخراج با آب داغ و استخراج با MEA/آب، بدست آمد. بنابر این از خمیر کاغذ سودای پیش استخراج شده با MEA/آب برای تهیه HMF استفاده گردید. برای هر یک از سه حلال گفته شده چهار سطح دمای 170، 200، 220 و 240 درجه سانتی‎گراد و زمان واکنش 60 دقیقه و همچنین نسبت حلال به ماده خشک 20 به 1 و درصد وزنی کاتالیزور نسبت به ماده خشک خمیر 5 درصد در نظر گرفته شد. سه تیمار نیز از هر یک از حلال‏ها در تحت اثر مایکروویو با قدرت 400 وات به مدت 3 دقیقه انجام شد. آنالیز محصولات واکنش توسط کروماتوگرافی گازی با طیف سنج جرمی(GC-MS) انجام شد که نشان داد که ترکیبات فورانی متعددی از جمله HMF تشکیل می‎شود. همچنین بخشی از هیدروکسی متیل فورفورال به دلیل ناپایدار بودن محیط واکنش و حضور اکسیژن دچار واکنش اکسیداسیون شده و به مشتقات فورانی خود تبدیل گردیده است. بنابر این نتیجه گیری در خصوص تاثیر نوع حلال و دمای واکنش بر تبدیل خمیر کاغذ به HMF، نیازمند شناسایی و اندازه گیری فراوانی مشتقات فورانی حاصل از هر یک از تیمارها می‎باشد. برای تیمارهای مربوط به حلال NMMO، ترکیبات هیدروکسی متیل فورفورال، متیل فوران، دی متیل فوران محصولات اصلی واکنش بودند. حلال یونی BMIMCl منجر به تشکیل فوران دی کربوکسیلیک اسید (FDCA) شد. ترکیبات 2و5 دی هیدرو فوران و 2و5 دی متیل فوران نیز برای تیمارهای حلال TMAH به عنوان محصولات اصلی واکنش شناسایی شدند. نتایج نشان داد که نوع حلال در میزان تبدیل سلولز به فوران تاثیر داشته و به ترتیب TMAH، NMMO و BmimCl افزایش یافته است. در یک حلال، افزایش دما در فراوانی ترکیبات فوران تاثیر گذار بوده ولی اثر دما در حلال‏های مختلف متفاوت است. بدین صورت که در حلال NMMO با افزایش دما فراوانی ترکیبات فوران کاهش یافته و در حلال TMAH افزایش یافته است. در حلال یونی نیز افزایش دما بر فراوانی ترکیبات فوران تاثیر نداشته است. واژگان کلیدی: هیدروکسی متیل فورفورال، باگاس، مواد لیگنوسلولزی، سوخت زیستی، پیش استخراج، فوران، خمیر سودا
    Abstract
    Abstract Efficient usage of lignocellulosic wastes to produce a portfolio product including biofuels and biomaterials can be an effective step towards the use of the redundants. 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) as a basic compound is derived from lignocellulosic biomass which is mainly used to produce oils-based chemicals, biofuels and polymers. In this study, the preparation of HMF from sugarcane bagasse pulp through dissolution in the NMMO, BMIMCl and TMAH solvents associated with CrCl2 as a catalyst was studied. The bagasse was first pretreated with three different procedures including vapor explosion, hot-water extraction and Mono Ethanol Amine (MEA)/water extraction (75/25) in order to extract the Hemicellulose. Then the Soda pulping method was used to delignification and preparing the bagasse pulp. For every pretreatment, the kappa number and pulp yield were determined. For every three solvents, the reaction time was 1 hour, ratio of solvent/dry mass was 20 to 1, at different levels of temperatures 170, 200, 220 and 240 °C, and the catalyst was applied at 5% of pulp oven-dry mass. The values of vapor explosion, hot-water extraction and (MEA)/water extraction for Kappa number were 20.31, 19.67 and 16.65, and for pulp yield were 43.8, 42.61 and 38.05, respectively. According to the pretreatment results, the MEA/water extracted pulp was used to prepare HMF. In addition, three treatments for every solvent were exposed to the microwave at power of 400 w for 3 minutes to obtain HMF. The gas chromatography (GC-MS) was used to analyze the reaction products. It was found that the HMF was undergone the oxidation reaction due to the unstable reaction medium and the presence of oxygen, conversed to its derivatives. Generally, conclusion about the effect of different solvents and the reaction temperature on the cellulose conversion to HMF needs the identification and measuring the extent of furan derivatives in each experiment. The main products For the NMMO solvent were Me