Veratryylialkoholin hapetuksen kineettinen tutkimus

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Author
Date
2004
Department
Kemian tekniikan osasto
Major/Subject
Teknillinen kemia
Mcode
Kem-40
Degree programme
Language
fi
Pages
viii + 69 s. + liitt. 15
Series
Abstract
Työn tarkoituksena oli kehittää kineettinen malli veratryylialkoholin katalyyttiselle hapetukselle kupari(II)bipyridiinillä, joka on potentiaalinen katalyytti sellumassan happidelignifiointiin. Tietoa reaktioiden toimintamekanismeista ja kinetiikasta voidaan hyödyntää katalyyttisen happidelignifioinnin selektiivisyyden parantamisessa. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin vesiliuoksessa tapahtuvien homogeenisesti katalysoitujen hapetusreaktioiden mekanismeja ja kinetiikkaa. Hapettimena tarkastelluissa reaktioissa oli vetyperoksidi tai happi. Hapetuksen reaktioreitit ovat erittäin monimutkaisia, ja aiheeseen liittyviä kineettisiä tutkimuksia on tehty suhteellisen vahan. Kokeellisessa osassa ei-fenolista ligniinimalliainetta, veratryylialkoholia, hapetettiin puhtaalla hapella emäksisessä vesiliuoksessa. Kokeet suoritettiin näytteenotolla sekä neste- ja kaasusyötöillä varustetussa panosreaktorissa lämpötilassa 80°C ja pH:ssa 9, 10, 11 ja 12. Reaktion edistymistä seurattiin analysoimalla reaktioseosnäytteet nestekromatografilla. Mallitusta varten tehtiin kaksi koesarjaa (pH:ssa 10 ja pH:ssa 11). Kokeissa vaihdeltiin hapen painetta (4-8 bar), katalyytin pitoisuutta (0,03-0,1 mmol/kg) sekä lähtöaineen pitoisuutta (1-100 mmol/kg). Kinetiikkaa mallinnettiin kolmella eri tavalla: Ensin kehitettiin kertalukumalli, jonka parametrit estimoitiin alkunopeusmenetelmällä. Kertalukumallin parametrit estimoitiin myös käyttämällä reaktorimallina ideaalista panosreaktoria. Lopuksi reaktiolle etsittiin myös sopivaa mekanistista mallia. Molemmilla kertalukumalleilla saatiin parametreille samaa suuruusluokkaa olevat arvot; hapen kertaluvuksi n. 1, veratryylialkoholin kertaluvuksi n. 1,5 ja katalyytin kertaluvuksi n. 0,7. Veratryylialdehydin muodostuminen oli reaktion alussa kiihtyvää, minkä uskottiin johtuvan reaktiossa muodostuvien aktiivisten peroksidien vaikutuksesta. Tätä kiihtyvää veratryylialdehydin muodostumista eivät mallit pystyneet kuvaamaan. Hyvän mekanistisen mallin avulla tätä voitaisiin kuvata, mutta oikean mallin löytämiseksi tulisi tehdä lisää tutkimuksia. Myös liuottimena käytetyn puskuriliuoksen pH:lla oli vaikutusta katalyyttisen reaktion nopeuteen, joka oli suurimmillaan pH:ssa 10.
Description
Supervisor
Krause, Outi
Thesis advisor
Sippola, Väinö
Keywords
Other note
Citation
Permanent link to this item
https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120450293
Collections
[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK