Selülozdan 5-hidroksimetilfurfural üretimi
Production of 5-hydroxymethylfurfural from cellulose
- Tez No: 565062
- Danışmanlar: PROF. DR. SERKAN NACİ KOÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Son yıllarda, mevcut yakıt tüketiminin artması ve küresel iklim değişikliğine neden olan fosil yakıtların olumsuz etkileri nedeniyle, biyokütle kaynakları dünya çapında önem kazanmıştır. Biyokütle, doğal karbon döngüsünün bir parçası olduğundan, sürdürülebilir kimya ve çevre dostu proseslerin gelişimi için de etkili yenilenebilir bir kaynaktır. 5-hidroksimetil furfural (HMF), biyokütleden elde edilen yakıt kimyasallarına dönüşebilen bir ara üründür. Selüloz doğada en çok bulunan biyokütle kaynağıdır ve bu çalışmanın temelini selülozun, petrol bazlı organik ürünlerin eldesinde etkili olan 5-hidroksimetil furfurala (HMF) dönüşümü oluşturmaktadır. Selülozun HMF' ye dönüşümünde öncelikle homojen katalizörlerin etkisi incelenmiştir. Reaksiyonlarda en iyi aktiviteyi gösteren homojen katalizör (CrCl3.6H2O) ile 130℃ 60 dk' da iyonik sıvı ortamında molce %40.3 HMF verimi elde edilmiştir. Homojen katalizörlerle yapılan çalışmalara ek olarak, katı katalizörler sentezlenmiştir. 5 farklı zeolit destek maddesine Cr emdirilerek iyonik sıvı, DMSO gibi farklı çözücülerdeki etkinlikleri incelenmiştir. Cr-USY (SiO2/Al2O3=6) ve Cr-Beta (SiO2/Al2O3=28) zeolit ile yağ banyosu sisteminde iyonik sıvı ortamında elde edilen % HMF verimleri sırasıyla 34.3 ve 34.1'dir. En yüksek verimlerin elde edildiği bu iki katalizörle daha kapsamlı çalışmalar yapılmıştır. Farklı reaksiyon sıcaklıkları ve sürelerinde reaksiyonlar gerçekleştirilmiştir. Çift fazlı reaksiyon sistemi (THF/su) ile 180℃ sıcaklıkta 120 dakikada %44.7 HMF verimi elde edilmiştir. Ek olarak, zeolit destekli katalizörlerle yapılan çalışmalarda, selülozdan HMF oluşumu üzerine ultrasound etkisi araştırılmıştır. Zeolit katalizörlerinin tekrar kullanılabilirlik denemeleri hem iyonik sıvı hem de DMSO ortamında yapılmıştır. Katalizörlerin karakterizasyonu için X Işını kırınım deseni (XRD), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), asidik sitelerin karakterizasyonu için Sıcaklık Programlamalı Desorpsiyon (NH3-TPD) analizi yapılmıştır. Katalizörlerin içerdikleri metal miktarları İndüktiv Kapling Plazma-Kütle Spektrometresi (ICP-MS) ile belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, biomass resources have gained worldwide importance because of the adverse effects of fossil fuels that have caused global climate change and increased fuel consumption. Since biomass is part of the natural carbon cycle, it is also an effective renewable resource for the development of sustainable chemistry and environmentally friendly processes. 5-Hydroxymethyl furfural (HMF) is an intermediate that can be converted to biomass derived fuel chemistries. Cellulose is the most abundant biomass source in the environment, and the basis of this work is the conversion of cellulose to 5-hydroxymethyl furfural (HMF), which is effective to obtain of petroleum-based organic products. The effect of homogeneous catalysts on the conversion of cellulose to HMF has been investigated. In the reactions, the highest activity of homogeneous catalyst (CrCl3.6H2O) was obtained 40.3 % moles of HMF in BMIMCl ionic liquid at 130°C for 60 minutes. In addition to studies with homogeneous catalysts, the effect of the use of solid catalysts on the conversion of cellulose to HMF has been investigated and so solid catalysts have been synthesized. Five different zeolite support materials were impregnated with Cr to investigate their activity in different solvents such as ionic liquid, DMSO. The highest yields in the reactions with 5 different Cr-zeolite catalysts were obtained with Cr-USY (SiO2 / Al2O3 = 6) and Cr-Beta (SiO2 / Al2O3 = 28) zeolite (% HMF yields 34.1% and 34.3% respectively) in ionic liquid medium. These catalysts were reacted at different temperatures and times using dimethyl sulfoxide (DMSO) solvent. In the two phase reaction system (THF/water) at a temperature of 180°C and 120 minutes, a yield of 44.7 % HMF was obtained. In addition, ultrasound effects on the formation of HMF from cellulose were investigated in studies with zeolite supported catalysts. Reusability trials of zeolite catalysts were carried out both in ionic liquid and DMSO medium. X-ray diffraction pattern (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) for the characterization of crystal structures and Temperature Programmed Desorption (NH3-TPD) analysis for the characterization of acidic sites were performed for the characterization of the catalysts. The amount of metal contained in the catalysts was determined by Inductive Coupling Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS).
Benzer Tezler
- Selülozdan hidroksimetilfurfural (5-HMF) eldesi için Si-Al esaslı katalizör sentezi
Synthesis of Si-Al based catalyst for hydroxymethylfurfural(5-HMF) production from cellulose
ÖZLEM TOPÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİT LEVENT HOŞGÜN
- Lignoselülozik gıda atıklarından HMF üretimi
Production of HMF from lignocellulosic food wastes
AYŞE MUSLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Gıda MühendisliğiGümüşhane ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN ÜÇÜNCÜ
- Catalyst development for conversion of glucose to 5-hydroxymethylfurfural (HMF)
Glikozun 5-hidroksimetil furfural (HMF)'a dönüşümü için katalizör geliştirilmesi
AZİZ RAHMAN AYLAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SOLMAZ AKMAZ
- Investigation of hydroxymethyl furfural production from cellulose in the presence of deep eutectic solvents using microwave reactor
Mikrodalga reaktör ile ötektik çözgenler varlığında selülozdan hidroksimetil furfural üretiminin araştırılması
ALPARSLAN ARSLANOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT SERT
- 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
OKAN AKIN
Doktora
İngilizce
2017
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ASLI YÜKSEL ÖZŞEN