摘 要

石油等燃料导致全球生态问题日益严重，环境的恶化也越来越值得人们关注。人们发现生物质是一种可再生资源，具有很大的应用潜力，能够成为化石资源的替代物。其中， 5-羟甲基糠醛（HMF）是一种极其重要的平台化合物，能够满足下一代对化学品和燃料的需求，其研究备受关注。HMF主要由己糖脱水生成HMF，而反应中，糖类在有机溶剂中的溶解度有所下降，其转化率也有所下降，为了大规模生产HMF，大多数采用水和溶剂组合成的双相体系。但由于溶剂大多都为非绿色溶剂，其原料价格十分昂贵或者原料反应复杂，不能连续化反应，导致HMF的大规模生产还存在着许多困难。为进一步解决这些困难，本文主要从反应原料和工艺流程上进行了探讨。

Abstract

The deteriorating environment has brought inestimable pressure on global ecology and the world economy.In order to relieve these pressures, humans are trying to find substances that can replace fossil resources. In the course of human exploration, scientists have discovered that biomass is a renewable resource with great potential for application and can be a substitute for fossil resources.Among them, hydroxymethyl furfural (HMF), one of the biomass, is an extremely important platform compound that can meet the needs of the next generation for chemicals and fuels, and its research has attracted much attention.In order to produce the HMF on a large scale, most of the two-phase systems using water and a solvent are combined. However, because most of the solvents are non-green solvents, their raw material prices are very expensive or the raw material reactions are complex and cannot be continuously reacted, resulting in many difficulties in the large-scale production of HMF. In order to further solve these difficulties, this article mainly discusses the reaction raw materials and process flow.

KEYWORDS: Biomass; hydroxymethylfurfural; Mass production; Reaction raw materials.

目录

摘要 I

Abstract Ⅱ

第一章 文献综述 1

1. HMF的简介 1

1.1引言 1

1.2 羟甲基糠醛的概况 2

1.2.1 羟甲基糠醛的性质 2

1.2.2 羟甲基糠醛的应用 3

1.3 反应原料 4

1.4反应溶剂 4

1.5制备羟甲基糠醛的工艺 7

第二章 实验材料及方法 9

2.1实验试剂及仪器设备 9

2.1.1实验仪器及设备 9

2.1.2实验试剂 10

2.2 实验方法 10

2.2.1固定化葡萄糖氧化酶性能测试 10

2.2.2 微波探索制备HMF的条件 10

2.2.3 微流体连续制备HMF 11

2.2.4 气相色谱分析 11

第三章 实验结果与讨论 13

3.1 固定化葡萄糖氧化酶的性能 13

3.2 微波探索条件 14

3.2.1 反应温度与时间对反应的影响 14

3.2.2 初始浓度对反应的影响 15

3.3.3 小结 16

3.3微流体反应各项参数对葡萄糖酸和果糖混合液制备HMF的影响 16

3.3.1 酸浓度对葡萄糖酸和果糖混合液制备HMF的影响 16

3.3.2反应时间对葡萄糖酸和果糖混合液制备HMF的影响 18

3.3.3 小结 20

第四章 结论与展望 21

参考文献 23

致 谢 26

第一章 文献综述

1 .HMF的简介

1.1 引言

随着全球经济的进步与发展，人类社会的发展越来越繁荣，人口也越来越密集，对能源的需求量也越来越大。当前，人类主要应用煤、石油、天然气等化石资源作为生产生活中的燃料。这些化石资源在燃烧的过程中会造成环境污染，这也是人类赖以生存的自然环境日益恶化的重要原因。为解决化石资源不能满足人们生产生活的需求以及为了保护生态环境，我们必须寻找一种更好的资源，既能满足人类的生产生活的需求也能做到对环境友好。

生物质是指所有直接或者间接利用光合作用而生成的有机体，是唯一的可

再生碳资源^{[1, 2]}。生物质的来源十分广泛，包括植物、动物和微生物以及这些生物代谢和派生的一切有机质。C、H、O是其组成的主要元素，来源于外界环境中的水分和 CO₂。生物质燃烧后的 CO₂循环利用于整个环境体系当中，并不会增加空气中的含量，较化石能源更为环保。生物质资源最初是由大气中的CO₂、水通过光合作用形成的，而生物质在利用过程中释放出的CO2，又可被植物光合作用吸收，产生O₂释放到空气中，由此，实现 CO2零排放，减少了大气中的CO₂含量即降低了“温室效应”^[3, 4]。另外，生物质中较低的N、S和灰分含量，使得生物质在利用过程中所产生的SO2、NOX和灰尘比较少，可减少酸雨与光化学污染。目前，全世界每年所产生的生物质非常多，总量大约为1.0×1011吨^[5]，相当于人类实际能源消费总量的10倍左右^[6]。由此可以看出生物质资源的发展对人类未来的重要性。如果我们能够做到高效地利用生物质资源，那资源枯竭所带来的问题以及环境恶化的问题就都迎刃而解了。

如何高效地利用生物质资源成了我们当前最为需要解决的问题。目前，在如何利用生物质资源这方面上已经取得了一定的进展，比如可以通过生物质合成一系列具有研究价值的生物质基平台化合物。HMF是其中一种重要的生物质基平台化合物，具有十分重要的研究意义。

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