Selective fructose dehydration to 5-hydroxymethylfurfural by heterogeneous sulfated catalysts in different solvents
Fruktoz'un farklı çözücüler içinde 5-hidroksimetilfurfural'a sülfatlanmış heterojen katalizörlerle seçici dehidrasyonu
- Tez No: 447141
- Danışmanlar: PROF. DR. SELAHATTİN YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Bu çalışmada, farklı sülfatlanmış (SO 4 /ZrO 2 , SO 4 /SiO 2 , SO 4 /AC, SO 4 / T iO 2 SiO 2 ve SO 4 /Ti - SBA – 15 ) ve zirkonyum sülfat yüklenmiş ( Z r S O 4 /SiO 2 ve Z r S O 4 / AC) katalizörler hazırlanmış ve karakterizasyonları yapılmıştır. SO 4 /ZrO 2 içindeki sülfür miktarının (2.5, 3.0 ve 3.5 ağ. %), SO 4 / T iO 2 SiO 2 ve SO 4 /Ti - SBA - 15 içindeki Ti miktarının (2 ve 6 ağ. %), ayrıca SO 4 / T iO 2 SiO 2 ve SO 4 /Ti - SBA - 15 içine La eklenmesinin etkisi incelenmiştir. Hazırlanan katalizörler fruktoz dehidrasyon unda dimetilsülfoksit (DMSO), su ve çift fazlı sulu çözücüler (su - MIBK ve su - MIBK - bütanol) kullanılarak test edilmiştir. Reaksiyon sıcaklığının (110, 160 ve 200 o C) ve fruktoz/katalizör ağırlık oranının (W Fr /W cat = 0.5, 1 .0 ve 2 .0 ) aktivite ve seçicilik ü zerine etkisi incelenmiştir. Aktivite testleri kesikli reaktör içinde azot ortamında gerçekleştirilmiştir. Tekrar kullanılabilirlik testleri 4 kereye kadar yapılmıştır. Sülfatlanmış katalizörler farklı aktivite sonuçları göstermiştir. Ancak, SO 4 / T iO 2 SiO 2 ve SO 4 /Ti - SBA - 15 dışındaki tüm sülfatlanmış katalizörlerde sülfür liçi görülmüştür. Elde edilen bu sonuç şelatlayıcı bidentate bağların oluşumuna bağlanmıştır. Zirkonyum sülfat yüklü katalizörlerde de sülfür liçi gözlemlenmiştir. Katalizörlerin asitliği sülfür, Ti miktarı ve La eklemesiyle artmıştır. Sülfatlama işle mi Brønsted tipi asit merkezleri oluşturmuştur. DMSO içinde 110 o C'de e n aktif, seçici ve kararlı katalizör SO 4 /La - TS – 6 (% 58 fruktoz dönüşümü ve % 95 HMF seçiciliği) olarak bulunmuştur. Bu katalizör ile su içinde yapılan testlerde yüksek miktarda yan ürün oluşumu gözlemlenmiştir. Su çözücüsüne ikinci fazın (MIBK) eklenmesi seçiciliği önemli derecede (%78'e kadar) arttırmış; aktivitede ise az miktarda (7 %) düşüş e neden olmuştur . Fruktoz dehidrasyon kinetiği su - MIBK - bütanol (en seçici ve çevre dostu çözücü) içinde gerçekleştirilmiştir. Sıcaklığın 160 o C'ye çıkarılması seçiciliği arttırmıştır. W Fr /W cat oranının 0,5'ten 2.0'a çıkarılması HMF' ye seçiciliğini yüksek fruktoz dönüşümlerinde (~% 90) % 98'den % 82'ye düşürmüştür. Reaksiyon derecesi birinci derece olarak belirlenmiştir .
Özet (Çeviri)
In the present study, different sulfated (SO 4 /ZrO 2 , SO 4 /SiO 2 , SO 4 /AC, SO 4 /T iO 2 S iO 2 and SO 4 /Ti - SBA - 15) and zirconium sulfate loaded ( Z r S O 4 /SiO 2 and Z r S O 4 /AC) catalysts were prepared and characterized. Effect of sulfur content (2.5, 3.0 and 3.5 wt. %) in SO 4 /ZrO 2 , effect of Ti content (2 and 6 wt. %) in SO 4 / T iO 2 SiO 2 and SO 4 /Ti - SBA - 15, also La incorporation in to SO 4 / T iO 2 SiO 2 and SO 4 /Ti - SBA - 15 were investigated. Prepared catalysts were tested in fructose dehydration using dimethylsulfoxide (DMSO) , water and biphasic aq ue ou s solvents which were water - MIBK and water - MIBK - butanol . Effect of reaction temperature (110, 160 and 200 o C) and effect of fructose/catalyst weight ratio (W Fr /W cat = 0.5, 1 .0 and 2 .0 ) on activity and selectivity were investigated. Activity tests were performed in a batch reactor under N 2 atmosphere. Reusability tests were carried out up to 4 times. Sulfated catal ysts showed different activities . However, there was sul f ur leach ing in all of them except SO 4 / T iO 2 SiO 2 and SO 4 /Ti - SBA - 15 . This was due to chelating bidendate bond formation between S, Ti and S. Sul f ur leaching was also observed over z irconium sulfate loaded catalysts. Acidity of the catalysts in creased with sulfur and Ti content ; and also La addition. Sulfation created Brønsted acid sites. The most active, selective and stable catalyst was found to be SO 4 /La - TS - 6 (95 % HMF selectivity at 58 % fructose conversion at 110 o C ) in DMSO. Testing of this catalyst in water gave high amount o f byproducts . Introducing second phase (MIBK) to water , improved HMF selectivity significantly (up to 78 %) and reduced conversion (by 7 %). Fructose dehydration kinetics was also investigated over this catalyst in w ater - MIBK - butanol ( the most selective environmental benign solvent). Selectivity to HMF increased with reaction temperature up to 160 o C , above which it dropped. Increase in W Fr /W cat from 0.5 to 2.0 , reduced the selectivity to HMF from 98 to 82 % at high fructose conversions (~90 %). Reaction was found to be 1 st order in fructose concentration.
Benzer Tezler
- Grafen kuantum noktaları ile birleştirilmiş NiAl2O4nanokompozit bazlı moleküler baskılı elektrokimyasalsensör içeren kahve örneklerinde 5-hidroksimetil furfuraltespiti
Graphene quantum dots incorporated NiAl2O4 nanocomposite based molecularly imprinted electrochemical sensor for 5-hydroxymethyl furfural detection in coffee samples
HATİCE EBRAR TURAN KOYUNCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Beslenme ve DiyetetikHasan Kalyoncu ÜniversitesiBeslenme ve Diyetetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET LÜTFİ YOLA
- Gıda endüstrisinde kullanılan enzimlerdeki tersinir enzimatik dönüşüm performansının membran reaktörlerle geliştirilmesi ve membran reaktörlerde kinetik davranışlarının incelenmesi
Dynamic investigation of reversible enzymatic processes by membran reactors in food industry
EBRU AKDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Gıda MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MEHMET MUTLU
- Fluorescence determination of monosaccharides and catecholamines by using dansylaminophenyl boronic acid
Dansilaminofenil boronik asit kullanarak monosakkaritlerin ve katekolaminlerin floresans metodu ile tayini
EBRU SEÇKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜRVET VOLKAN
- Toksin isteği ile gelen dışkılardan üretilen c.difficile kökenlerinde toksin varyantlarının araştırılması
Investigation of toxin variants in C.difficile strains isolated from stool samples submitted for toxin detection
UMUT DENİZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2009
MikrobiyolojiMarmara ÜniversitesiMikrobiyoloji ve Klinik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURVER ÜLGER
- Studies on selective adsorption of aqueous glucose or fructose on various cationic forms of zeolite Y
Glikoz ve fruktozun sulu çözeltilerinin zeolit Y'nin farklı katyonik formları üzerinde seçici olarak adsorplanmaları üzerine çalışmalar
SUAT BORA YEŞİLTEPE
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SUZAN KINCAL
PROF. DR. LEMİ TÜRKER