Quy trình sản xuất axit 2, 5- Furandicarboxylic (FDCA) bằng phương pháp oxy hóa hóa học

Axit 2,5-Furandicarboxylic (FDCA) là một hợp chất nền tảng dựa trên sinh học mới nổi trong sự phát triển bùng nổ của khoa học vật liệu và hóa học xanh. Nó là chất thay thế xanh cho axit terephthalic (PTA). FDCA kế thừa những đặc tính ưu việt của PTA. , cũng mang lại cho vật liệu những đặc tính mới về khả năng tái sản xuất và phân hủy sinh học. Trong số đó, phương pháp oxy hóa hóa học, một phương pháp quan trọng để điều chế FDCA, đã thu hút nhiều sự chú ý do tính hiệu quả và khả năng kiểm soát cao.

1. Cốt lõi của việc điều chế FDCA bằng phương pháp oxy hóa hóa học là sử dụng chất oxy hóa để oxy hóa chất trung gian quan trọng 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) thành FDCA dưới tác dụng của chất xúc tác. Trong quá trình này, việc lựa chọn chất oxy hóa, thiết kế chất xúc tác và tối ưu hóa các điều kiện phản ứng là những yếu tố chính quyết định năng suất, độ chọn lọc và chi phí.

2. Trong các phương pháp oxy hóa hóa học, các chất oxy hóa thường được sử dụng bao gồm oxy, hydro peroxide, kali permanganat, v.v. Oxy, là chất oxy hóa thân thiện với môi trường và kinh tế, có lợi thế đáng kể trong sản xuất công nghiệp. Do khả năng oxy hóa của oxy tương đối yếu nên nó thường cần được sử dụng kết hợp với chất xúc tác hiệu quả để đạt được hiệu quả chuyển đổi HMF thành FDCA.

3. Chất xúc tác đóng vai trò quan trọng trong các phương pháp oxy hóa hóa học. Chúng có thể làm giảm năng lượng kích hoạt của phản ứng oxy hóa và tăng tốc độ phản ứng. Họ cũng có thể thúc đẩy có chọn lọc việc hình thành các sản phẩm mục tiêu và ức chế sự hình thành các sản phẩm phụ, từ đó cải thiện chất lượng sản phẩm. tính chọn lọc và độ tinh khiết. Hiện nay, các nhà nghiên cứu đã phát triển nhiều loại chất xúc tác để điều chế FDCA, bao gồm các oxit kim loại (như vanadi, molypden, oxit vonfram), chất xúc tác kim loại quý (như bạch kim, palladi, ruthenium, v.v.) và chất xúc tác phi kim loại (như là chất xúc tác gốc cacbon), những chất xúc tác này có những đặc tính riêng và thể hiện các đặc tính xúc tác khác nhau trong các điều kiện phản ứng khác nhau.

4. Ngoài việc lựa chọn chất oxy hóa và chất xúc tác, việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng cũng là chìa khóa để đạt được hiệu quả điều chế FDCA. Điều này bao gồm việc kiểm soát các yếu tố như nhiệt độ phản ứng, áp suất, lựa chọn dung môi và thời gian phản ứng. Bằng cách điều chỉnh các thông số này một cách có hệ thống, hiệu suất và độ chọn lọc của FDCA có thể được tối đa hóa đồng thời giảm chi phí sản xuất và tiêu thụ năng lượng.