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由于煤炭石油等不可再生能源的过度开采使用,石化能源迟早面临枯竭,而且,石化能源的大规模开采利用造成了严重的环境污染。生物质是一种可再生能源,来源广泛,目前被认为是最可能替代煤炭石油等化石能源的原料。生物质主要有半纤维素、木质素和纤维素三种组分组成,其中半纤维素水解后可产生木糖,木糖进一步脱水产生糠醛。糠醛是一种重要的化工中间体,用途非常广泛。本文以玉米芯作为制备糠醛的原料,以硫酸铁为催化剂,分别选取甲苯、乙酸丁酯和正丁醇为萃取剂,研究了在双相反应体系中反应时间、催化剂浓度、反应温度、萃取剂与溶剂的体积比等因素对糠醛产率的影响。研究发现,与单一水相反应体系相比,在用乙酸丁酯、甲苯和正丁醇作为萃取剂的两相反应体系中,糠醛的产率都有不同程度的增加。原因是及时萃取反应生成的糠醛有利于反应平衡向生成糠醛的方向移动,同时避免了糠醛在水相中的副反应(聚合或分解)。实验表明,在不同的反应体系中,糠醛产率都随着水解温度的升高呈现先增大后减小,随着水解时间的延长呈现先增加后降低的趋势,随着萃取剂与溶剂的体积比先增大后保持不变,并在硫酸铁浓度为10%时达到最大。三种萃取剂与溶剂的最佳体积比分别为3：1(乙酸丁酯)、2：1(甲苯)、1：1(正丁醇)。在单一水相反应体系中,糠醛产率最高只有33.65%,当加入适量萃取剂,糠醛的产率明显提高,分别达到56.48%(乙酸丁酯)、68.69%(甲苯)46.32%(正丁醇)。萃取效果由大到小依次为甲苯>乙酸丁酯>正丁醇。最后,本文通过响应面法对三种萃取剂(乙酸丁酯、甲苯、正丁醇)实验结果进行分析确定了提高糠醛得率的最佳实验条件依次如下：反应时间2.12h、2.21h、1.87h,催化剂浓度10.28%、10.55%、9.86%,反应温度158.14℃C、160.35℃、158.55℃,最佳萃取剂与溶剂体积比2.34、3.32、0.55。在最佳实验条件下三种萃取剂(乙酸丁酯、甲苯、正丁醇)制备糠醛得率分别如下：58.87%、71.76%、48.27%。考虑到甲苯的毒性较大、用量最大,正丁醇的萃取用量较小,但效果一般,本文认为乙酸丁酯是最佳的萃取剂。