西南林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)答辯ppt.ppt

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植物油環(huán)氧化反應(yīng)動力學(xué)研究進(jìn)展 班級 09包裝工程 姓名 董家榮 學(xué)號 20091052013 指導(dǎo)教師 黃元波 一本文研究的背景及意義 背景 首先 面對石油的日益枯竭與化工能源的需求的不斷上升之間的矛盾 環(huán)境污染日益加劇與環(huán)境友好型之間的矛盾充分要求發(fā)展綠色環(huán)?？稍偕Y源的必要性 其次 我國是一個農(nóng)業(yè)大國 油料資源豐富 過氧化氫產(chǎn)品充足 這對發(fā)展環(huán)氧植物油提供了原料保障 意義 意義 植物油的環(huán)氧化反應(yīng)屬于復(fù)雜反應(yīng) 國內(nèi)常用的生產(chǎn)工藝 大部分是靠人們的經(jīng)驗(yàn)來設(shè)定 缺少一定的理論指導(dǎo) 而對植物油的環(huán)氧化反應(yīng)動力學(xué)進(jìn)行研究可以更完整的掌握整個反應(yīng)過程以及反應(yīng)中正副反應(yīng)的變化規(guī)律 通過理論指導(dǎo)來改善環(huán)氧化植物油制造工藝 有利于制定最佳工藝條件 對提高出油率 生產(chǎn)出高品質(zhì) 高環(huán)氧值植物油具有重要的實(shí)際意義 也為以后植物油環(huán)氧化方面的研究提供理論依據(jù) 二研究目標(biāo) 了解植物油的主要組成和植物油環(huán)氧化反應(yīng)基本原理 研究植物油環(huán)氧化反應(yīng)在不同催化和氧化作用下反應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)及反應(yīng)過程中的基元反應(yīng) 討論植物油環(huán)氧化反應(yīng)動力學(xué)方程及動力學(xué)研究進(jìn)展 三論文結(jié)構(gòu) 1 植物油的組成2 植物油環(huán)氧化反應(yīng)原理3 植物油環(huán)氧化研究進(jìn)展3 1溶劑法和無溶劑法優(yōu)缺點(diǎn)3 2不同催化劑作用下植物油環(huán)氧化研究3 3自催化作用下植物油環(huán)氧化研究4 植物油環(huán)氧化反應(yīng)動力學(xué)研究5 總結(jié)6 論文不足之處7 致謝 1 植物油組成 常用于環(huán)氧化的植物油有大豆油 菜籽油 橄欖油 葵花籽油 玉米油 花生油 棕櫚油 植物油的主要成分是甘油三脂肪酸酯 目前環(huán)氧大豆油已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化 植物油中脂肪酸成分主要是油酸 亞油酸 亞麻酸 棕櫚酸 硬脂酸等 只是相對含量不同 所以環(huán)氧化反應(yīng)過程具有相似性 2 植物油環(huán)氧化基本原理 植物油分子中的不飽和雙鍵在催化劑作用下與氧化劑反應(yīng)得到環(huán)氧植物油 一般分為兩步 過氧化和環(huán)氧化 1 過氧化 有機(jī)酸被過氧化氫預(yù)氧化為過氧化有機(jī)酸 2 植物油環(huán)氧化基本原理 2 環(huán)氧化 過氧化有機(jī)酸將植物油氧化為環(huán)氧化物 3 植物油環(huán)氧化研究進(jìn)展 3 1溶劑法和無溶劑法優(yōu)缺點(diǎn)溶劑法由于所用溶劑為苯及苯的同系物 環(huán)境污染嚴(yán)重 且生產(chǎn)流程長 設(shè)備多 三廢處理量大 產(chǎn)品質(zhì)量差 近年逐漸被無溶劑法所替代 無溶劑法有生產(chǎn)流程短 反應(yīng)溫度低 反應(yīng)時間短 副產(chǎn)物少 產(chǎn)品環(huán)氧值高與色澤淺等優(yōu)點(diǎn) 但無溶劑法也有反應(yīng)穩(wěn)定性差 設(shè)備腐蝕 環(huán)境污染 生成的環(huán)氧基易開環(huán)等缺點(diǎn) 有待向利用甲酸自催化和生物酶新型制備方向進(jìn)一步改進(jìn) 3 植物油環(huán)氧化研究進(jìn)展 3 2不同催化劑作用下植物油環(huán)氧化研究進(jìn)展常用的植物油環(huán)氧化催化劑有硫酸催化催化法 有機(jī)酸自催化法 離子交換樹脂催化法 硫酸鋁催化法 雜多酸鹽 過渡金屬配合物 催化 在催化劑中 以硫酸最為常用 但同時危害環(huán)境 產(chǎn)物選擇性較低 作為對硫酸催化法的改進(jìn) 酸性陽離子交換樹脂催化法能提高產(chǎn)物選擇性 但催化劑成本較高 反應(yīng)時間較長 3 植物油環(huán)氧化研究進(jìn)展 硫酸鋁比酸性陽離子交換樹脂成本低 但須嚴(yán)格控制雜質(zhì)Fe2 含量 而且單用硫酸鋁催化反應(yīng)時間較長 產(chǎn)品顏色較深 綜上所述 直接利用甲酸自身酸性來催化 具有較大的應(yīng)用價(jià)值 鎢 鈦 錸等過渡金屬配合物和酶催化植物油的環(huán)氧化具有較大的應(yīng)用前景 尤其是含鎢的雜多酸鹽相轉(zhuǎn)移催化體系 不僅活性較高 而且催化劑和產(chǎn)物易于分離 然而這些催化劑的成本通常較高 反應(yīng)時間較長 為了改善相互接觸 有時還需要添加有毒溶劑 從綠色化和經(jīng)濟(jì)化的方面來對這些合成工藝進(jìn)一步優(yōu)化 使其工業(yè)化并開發(fā)新型 高效 綠色且廉價(jià)的催化體系 是今后環(huán)氧化植物油合成領(lǐng)域的研究重點(diǎn)而開發(fā)價(jià)格低廉 性能穩(wěn)定的酶催化劑和工藝是未來的發(fā)展方向 3 植物油環(huán)氧化研究進(jìn)展 3 3有機(jī)酸自催化作用下植物油環(huán)氧化研究有機(jī)酸自催化法是指不添加其它任何催化劑 以有機(jī)酸為氧載體 與過氧化氫相互作用 生成過氧有機(jī)酸 水相中的過氧有機(jī)酸在攪拌作用下擴(kuò)散至有機(jī)相 與有機(jī)相中的不飽和雙鍵反應(yīng)生成環(huán)氧油脂 該工藝反應(yīng)周期短 產(chǎn)品環(huán)氧值高 色澤淺 且無污染 具有良好的工業(yè)化前景 有機(jī)酸自催化法中最常用的是甲酸自催化 甲酸自催化體系無需外加催化劑 成本低 后處理簡單 對設(shè)備腐蝕性小 所得產(chǎn)物環(huán)氧值較高 4 植物油環(huán)氧化反應(yīng)動力學(xué)研究 以大豆油和過氧甲酸為例 植物油環(huán)氧化中有三個主要的基元反應(yīng) 1 大豆油與過氧甲酸的反應(yīng) 4 植物油環(huán)氧化反應(yīng)動力學(xué)研究 2 環(huán)氧基團(tuán)與水的反應(yīng)整個復(fù)雜的反應(yīng)過程中基元反應(yīng) 2 影響因素是很微弱的 可以忽略不計(jì) 因此整個植物油環(huán)氧化反應(yīng)中連串反應(yīng)由基元反應(yīng) 1 和基元反應(yīng) 3 構(gòu)成 整個副反應(yīng)是基元反應(yīng) 3 的作用 4 植物油環(huán)氧化反應(yīng)動力學(xué)研究 3 環(huán)氧基團(tuán)與甲酸的反應(yīng)以上三個基元反應(yīng)變換不同溫度或不同反應(yīng)物濃度及反應(yīng)時間時做比較通過動力學(xué)方程可以得出各反應(yīng)物反應(yīng)級數(shù) 反應(yīng)速率 活化能等 五 結(jié)論 目前 國內(nèi)外對植物油環(huán)氧化反應(yīng)動力學(xué)的研究還相對較少 現(xiàn)有的研究主要集中在植物油與過氧酸 離子交換樹脂催化 自催化的反應(yīng)動力學(xué)方面 通過不同的植物油與催化劑間的反應(yīng)來 在不同條件下來研究環(huán)氧化動力學(xué)的反應(yīng)速率 反應(yīng)級數(shù) 活化能等來選擇出最佳的反應(yīng)條件 指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)工藝 從而提高植物油利用率和出油率 降低成本 減少污染 是我們研究植物油環(huán)氧化動力學(xué)的意義所在 六 本論文的不足之處 由于本人所學(xué)知識有限 對專業(yè)知識的深入研究不夠 在一些內(nèi)容表述和論證上存在著不當(dāng)之處 希望在座的老師和同學(xué)斧正 七 致謝 大學(xué)本科的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束 在此 我要感謝所有曾經(jīng)教導(dǎo)過我的老師和關(guān)心過我的同學(xué) 你們在我成長過程中給予了我很大的幫助 本文能夠順利完成 要特別感謝我的指導(dǎo)老師黃元波老師 感謝在座的各位老師和同學(xué) 希望你們提出寶貴的修改意見