Geri Dön

Development of a novel hybrid process for the conversion of cellulose into high-value chemicals by applying voltage in hot-compressed water

Sıcak basınçlı suda voltaj uygulayarak selülozun değerli kimyasallara dönüştürülmesi için yeni bir hibrit süreç geliştirilmesi

  1. Tez No: 473156
  2. Yazar: OKAN AKIN
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ASLI YÜKSEL ÖZŞEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 115

Özet

Bu çalışmada, yeni bir hibrid yöntem olan hidrotermal elektroliz, mikrokristal selülozun (MCC) degerli kimyasallara (levulinik asit, 5-hidroksimetilfurfural (5-HMF), furfural) dönüştürülmesi çalışıldı. Çalışmanın hipotezi, hidrotermal koşullar altında reaksiyon ortamına uygulanan doğru akımın iyonik ve radikal ürünlerin oluşmasına ortam hazırlaması, selülozun hidroliz mekanismasını değiştirebilir. Bu hipoteze dayanarak, çalışmanın amacı, hidrotermal koşullar altında, yüksek katma degerli kimyasallara karşı seçiciliği arttırarak, selüloz hidrolizinin enerji ihtiyacını azaltabilen entegre bir elektroliz yöntemi geliştirmektir. Reaksiyon paramatrelerinin, sıcaklık (170-200 ℃), reaksiyon zamanı (30-120 dk.), uygulanan doğru akım (0-2 A), elektrolit konsantrasyonun (1-50 mM H2SO4), ürünler üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla, ½ kesirli çok etkenli deney tasarımı yapıldı. Deneyler sonucu elde edilen, ürün verimleri, toplam organik karbon miktarı, selüloz dönüşümü, varyans analizi (ANOVA) ile istatiksel olarak değerlendirildi. Yanıt yüzeyi yöntemi ile elde edilen verilerde, 200 ℃ sıcaklıkta 1 A sabit doğru akımın uygulanması toplam organik karbon verimini %62've selüloz dönüşümünü %81'e yükseltti. Değerli kimyasalların oluşumunda, seçiciliği arttırmak amacıyla, sabit voltaj (2.5, 4.0 ve 8.0 V) deneyleri 200 ℃ sıcaklıkta uygulandı. En çarpıcı sonuçlar, 2.5 V sabit voltaj uygulandığında elde edildi. Toplam organik karbon (%54) ve seçicilikte 5-HMF (%30), levülinik asit (%21) değerlerine ulaşıldı. Reaksiyon sonucu elde edilen katının, FTIR analizi sonucunda karboksilik asit ve sülfon fonksiyonel gruplarının, 2.5 V sabit voltaj değerinde daha belirgin hale geldiği gözlemlendi. Seçicilikteki artışların sebebi olarak bu fonksiyonel gruplarının oluşmasına bağlandı.

Özet (Çeviri)

In this study, a novel hybrid method of hydrothermal electrolysis implemented for the decomposition of microcrystalline cellulose (MCC) into high value added chemicals such as levulinic acid, 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), and furfural. The hypothesis of the study was that, when direct current (DC) is applied the formation of ionic and radical species can alter the hydrolysis of cellulose. Based on this hypothesis, the purpose of the study was to build an integrated method of hydrothermal electrolysis that can lower energy requirement of cellulose hydrolysis by altering the selectivity. In order to investigate the individual and coupled effect of operating parameters such as reaction temperature (170-200 ℃), time (30-120 min.), electrolyte concentration (1-50 mM H2SO4), constant current (0-2 A), statistical analysis was conducted by a fractional factorial design. Analysis of variance (ANOVA) test was applied to the main hydrolysis products yields of MCC, total organic carbon (TOC) and cellulose conversion. Based on the response surface plots, 1A of current at 200 ºC maximized TOC yield and cellulose conversions to 62% and 81%, respectively. In order to enhance the selectivity, constant voltage (2.5, 4.0 and 8.0 V) was applied at 200℃. Application of 2.5 V increased TOC (54%) and alter the selectivity of 5-HMF (30%) and levulinic acid (21%). The structural changes in solid residues were analyzed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and found that MCC particles functionalized by carboxylic acid and sulfonated groups by application of 2.5 V. Therefore, change in the selectivity values were conducted with the functionalization of MCC particles due to applied voltage under sub-critical conditions.

Benzer Tezler

  1. Benzotiyazol türevi kalkonların sentezi, biyolojik aktivite, teorik hesaplama ve moleküler yerleştirme çalışmaları

    Synthesis, biological activity, theoretical calculation, and molecular docking studies of benzothiazole derivative chalcones

    AHMAD BADREDDIN MUSATAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    KimyaSakarya Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ZENGİN

    DOÇ. DR. ALPARSLAN ATAHAN

  2. New photoinitiating systems for cationic polymerization of vinyl ethers

    Vinil eterlerin katyonik polimerizasyonu için yeni başlatıcı sistemler

    MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUSUF YAĞCI

    PROF. DR. İBRAHİM IŞILDAK

  3. Functional metal oxide surfaces: Photocatalytic, self-cleaning andmicro-/nanostructuring applications

    Başlık çevirisi yok

    SALİH VEZİROGLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Metalurji MühendisliğiChristian-Albrechts-Universität zu Kiel

    PROF. DR. FRANZ FAUPEL

    PROF. DR. LORENZ KİENLE

    PROF. DR. JOST ADAM

  4. Kanser metabolizmasina karşi terapötik etki gösterebilecek yeni ilaç adaylarinin sentezlenmesi ve biyolojik aktivitelerinin belirlenmesi

    Synthesis of new drug candidate that may have a therapeutic effect on cancer metabolism and determination of their biological activities

    ÖZGECAN ŞAVLUĞ İPEK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    KimyaYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÇİĞDEM YOLAÇAN

    PROF. DR. MUSTAFA GÜZEL

  5. Elektrik üreticileri perspektifinden uzun dönem elektrik üretimi yatırımlarının planlanmasına yönelik bir karar destek modeli

    A decision support model for long-term investment planning of electricity generation from the perspective of generation companies

    BERNA TEKTAŞ SİVRİKAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FERHAN ÇEBİ