论文部分内容阅读
由二氧化碳过度排放导致的环境问题,以及对CO2的捕捉和封存是目前各国的研究热点。设计和合成亲CO2化合物、开发绿色的CO2吸附剂是解决这一环境问题的有效途径之一。糖类是一种天然的多羟基化合物,具有可再生,储量丰富,生物相容性高等特点,经化学修饰后的糖类衍生物有望作为CO2吸附剂。为了探索亲CO2糖类衍生物的设计规律,本文在高压可视釜内研究了一系列固体糖类衍生物在CO2中的相行为。测试温度是298.2 K、303.2 K,质量分数范围是0.005~0.09,压力最高至8.5 MPa。 测试的糖类衍生物包括:α,β-D-吡喃葡萄糖五乙酸酯、α,β-甲基-2,3,4,6-四-O-乙酰-D-吡喃葡萄糖苷、β-甲基-2,3,4,6-四-O-丙酰-D-吡喃葡萄糖苷、α,β-甲基-2,3,4,6-四-O-苯甲酰-D-吡喃葡萄糖苷、β-葡萄糖胺基五乙酸酯、2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰-2-脱氧-α-D-吡喃葡萄糖酰基氯、D-蔗糖八乙酸酯、D-纤维二糖八乙酸酯。 相平衡实验结果发现:D-蔗糖八乙酸酯的初始溶化点最低,亲CO2性最好;α-D-葡萄糖五乙酸酯比β-D-吡喃葡萄糖五乙酸酯的亲CO2性好;α-甲基-2,3,4,6-四-O-乙酰-D-吡喃葡萄糖苷的亲CO2性优于β-甲基-2,3,4,6-四-O-乙酰-D-吡喃葡萄糖苷;端基碳(C1)的取代基由乙酰基调变为甲氧基后,糖类衍生物相变点降低,亲CO2性增强,特别是α-D-吡喃葡萄糖五乙酸酯的C1取代基变为甲氧基后,相变点降低约2 MPa;将β-甲基-2,3,4,6-四-O-乙酰-D-吡喃葡萄糖苷视为参照物,α-甲基-2,3,4,6-四-O-乙酰-D-吡喃葡萄糖苷的相变点高于β-甲基-2,3,4,6-四-O-丙酰-D-吡喃葡萄糖苷,说明自由体积比端基构型对亲二氧化碳性的影响更大;糖类衍生物不宜含有乙酰胺基、苯环等易产生氢键、π-π堆积等强相互作用的基团,因为这些基团会导致物质分子间的强相互作用使其亲CO2性降低。 本文还考察了D-蔗糖八乙酸酯的助溶作用,发现D-蔗糖八乙酸酯可显著降低β-D-吡喃葡萄糖五乙酸酯在二氧化碳中的溶化压力,但对D-纤维二糖八乙酸酯的促进作用不明显。 相平衡研究结果表明:α-甲基-2,3,4,6-四-O-乙酰-D-吡喃葡萄糖苷在CO2中的初始溶化点比β-甲基-2,3,4,6-四-O-乙酰-D-吡喃葡萄糖苷的低2.2 MPa以上。利用上述相变点的差异,本文提出了一种在高压CO2中分离α,β-甲基-2,3,4,6-四-O-乙酰-D-吡喃葡萄糖苷的方法,并成功实现了以上两种旺,β-端基异构体的有效分离。 正交实验数据显示对分离效果影响最大的是原料中α/β-异构体比例,其次是时间,再次是流速,最后的是压力。从α-异构体的回收率最大考虑,四种因素的最优方案是原料中α/β-异构体比例1.82∶1,二氧化碳压力3.5 MPa,二氧化碳流速45 mL/min,时间190 min。从α-异构体的回收率最小考虑,四种因素的最优方案是原料中α/β-异构体比例6.41∶1,二氧化碳压力3.2 MPa,二氧化碳流速25 mL/min,时间130 min。