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传统酸(H2SO4、H3PO4、HF等)常作为酸催化剂应用于石化、化工生产领域,因强酸性腐蚀生产设备、废酸液造成环境污染,引发人们关注替代传统酸的环境友好型酸催化剂研究。固体酸杂多酸因具有强酸性、氧化还原性、热稳定、对环境污染小等优点,独特的“准液相”行为常应用于环境污染治理及化工生产等领域。本文将固体杂多酸替代硫酸,引入叔丁基过氧化氢(TBHP)的合成,并资源化利用制备剩余的磷酸,开展杂多酸复合酸降解废次桑枝提取天然产物研究,提升酸催化性能,减少传统酸环境污染,实现废弃桑枝减量化处置和高值利用。为获得比表面积增大、水溶性减弱的固体磷钨杂多酸(HPA),以钨酸钠、磷酸为原料,采用一步直接法柠檬酸(CA)改性制备磷钨杂多酸(HPACA),运用FTIR、XRD、SEM、BET,分析HPACA物相结构,检测水溶性。为验证HPACA替代硫酸的酸催化性能,开展HPACA催化合成叔丁基过氧化氢(TBHP)和二叔丁基过氧化氢(DTBP)研究,分析HPACA酸催化活性的影响因素。为提高酸催化活性及能效,开展HPA与制备过程剩余磷酸复配的复合酸(简称复合酸)酸解桑枝浸提异槲皮苷研究,通过均匀设计法优化获得复合酸投加量、反应温度、反应时间、P摩尔质量比等适宜参数,分析因素间交互作用,揭示影响复合酸催化溶浸桑枝异槲皮苷的酸催化作用。为解析复合酸催化溶浸桑枝异槲皮苷过程,开展异槲皮苷溶浸和复合酸酸解产多糖的动力学和热力学研究,获得速率常数K、Ea、△Hm、△Sm、△Gm等参数;结合FTIR、SEM和BET,分析桑枝底物物相结构及表面观能团变化;利用粒子扩散模型,构建异槲皮苷溶出的扩散模型。主要结果如下:(1)CA改性制备HPACA得率80.57%,水溶性小于0.01g·100g-1。FTIR明显可见HPA的P-O、W-Oa-W、W-Ob-W、W=O的特征衍射峰;XRD显示HPACA具有Keggin结构衍射峰且更尖锐;SEM可见HPACA呈粒径变小的六方笼状体;BE T分析可得HPACA比表面积为81.16m2·g-1,比HPA增加6.12%。催化合成TBHP的酸活性顺序为HPACA>HPA>H2SO4>HCl>H3PO4。(2)HPACA替代硫酸催化合成TBHP表明:反应温度80℃、反应时间6h、H PACA投加量为叔丁醇质量的20%、叔丁醇与30%H2O2的摩尔比为1:2时,3.0000g的叔丁醇合成TBHP产率为78.86%,较HPA提高21.13%;DTBP产率为7.35%,较HPA提高97.71%。HPACA重复使用3次回收率可达41%,TBHP和DTBP产率仅降低4.01%、0.21%,表现出较好的酸催化性、催化稳定性和水不溶性。(3)复合酸在不同有机溶剂的催化活性为正丙醇>乙醇>甲醇,且在体积浓度为60%的乙醇溶液中,复合酸催化活性明显优于磷酸。FTIR显示有利于降解桑枝植物组织-COO-、C=C、C-O,SEM表明桑枝底物浊蚀程度和比表面积增大,BET测得桑枝底物比表面积为4.011m2·g-1,较桑枝原料增加183.83%;复合酸提升了磷钨杂多酸酸催化降解桑枝植物组织能力。(4)均匀设计法优化获得复合酸酸解废次桑枝溶浸异槲皮苷的适宜条件为:P摩尔质量比为0.42:1、复合酸投加量为335.09mg、反应温度165℃、反应时间100min,0.5000g桑枝可溶浸异槲皮苷5.962mg·g-1,产多糖0.430g·g-1,分别是未投加复合酸的3.17倍、12.3倍。拟合模型R2=0.989,F=44.394>F(4,2)=19.3,模型可用,反应时间和反应温度对异槲皮苷溶浸量影响显著。(5)复合酸酸解桑枝产多糖符合一级动力学模型,水解速率常数K随反应温度升高而增大;复合酸酸解溶浸异槲皮苷满足Fick第二定律的一级动力学模型,溶浸速率常数Kb随反应温度升高而增大。热力学表明酸解桑枝产多糖和异槲皮苷溶浸是升温自发的吸热过程;指数模型计算得165℃异槲皮苷萃余率为10.62%,溶浸速率常数KC随温度升高而增大,与Fick第二定律结论一致。异槲皮苷内扩散分为快速溶浸阶段和平衡阶段,扩散速率常数Kt随边界层厚度增加而变小。