Đang tải... (xem toàn văn)
PowerPoint Presentation DUNG MÔI XANH VÀ BỀN VỮNG TRONG QUÁ TRÌNH HÓA HỌC Sự bền vững Các tài nguyên bao gồm năng lượng nên được sử dụng ở tốc độ mà chúng có thể được tái tạo một cách tự nhiên và việc.
DUNG MƠI XANH VÀ BỀN VỮNG TRONG Q TRÌNH HĨA HỌC Sự bền vững: Các tài nguyên bao gồm lượng nên sử dụng tốc độ mà chúng tái tạo cách tự nhiên việc tạo chất thải nhanh tốc độ xử lý chúng Vai trò dung mơi tổng hợp hóa học 1.1 Đặc điểm phản ứng dung dịch 1.2 Vai trị dung mơi - Dung môi không hoạt động - Dung môi hoạt động Khái niệm dung môi xanh - Một lượng lớn dung môi hữu cơ, cần thiết cho q trình hóa học - Q trình chiết xuất, tinh chế làm sử dụng dung môi với lượng dư lớn để đạt độ tinh khiết sản phẩm - Sản lượng dung môi hữu công nghiệp: ~20 triệu T/năm - Việc tiêu thụ nhiều dung môi độc hại, tái tạo bất lợi cho môi trường - Tuy nhiên, dung môi cần thiết cho nhiều q trình hóa học, đặc biệt tổng hợp chất hữu cơ, dược phẩn: lợi thế, chẳng hạn điều khiển chọn lọc, an toàn - Nhiều quy trình hóa học phụ thuộc vào dung môi độc hại, - Một số nước phát triển tăng mức tiêu thụ (ví dụ, dichloromethane17) giá thấp tính sẵn có, - Cho đến gần đây, yếu tố kinh tế bị bỏ qua từ đánh giá bền vững - Một số đề xuất để giúp giảm lượng dung môi hữu độc hại: - Cơ điện tử loại bỏ hồn tồn việc sử dụng dung mơi - Nhược điểm: tốc độ phản ứng chậm, chi phí vốn cao hiệu lượng thấp →Thay dung môi gây hại (ví dụ: chloroform ethanol) → Khó khăn: hạn chế mặt tổng hợp, khơng khả thi mặt kinh tế → dung môi đề xuất thay bền vững Phương pháp 10 bước theo đề xuất Jin et al để sàng lọc dung môi sinh học Một số dung mơi bền vững điều chế từ sinh khối thực vật Trong đường dầu thực vật địi hỏi q trình xử lý, sinh khối lignocellulose tạo loạt dung mơi Các ví dụ cấu trúc cho thấy (a) d-limonene, (b) glycerol, (c) γvalerolactone, (d) cyrene (e) 2MeTHF Dung môi eutectic Hệ eutecti hỗn hợp hóa rắn nhiệt độ thấp hợp phần khác hỗn hợp đó: - nhiệt độ eutecti - điểm eutecti - Không phải tất hợp kim hai phần có điểm eutecti; ví dụ, hợp kim vàngbạc, nhiệt độ nóng chảy (hóa lỏng) nhiệt độ đơng đặc (hóa rắn) tăng cách đơn điệu hỗn hợp thay đổi từ bạc nguyên chất sang vàng nguyên chất Được hình thành từ hỗn hợp Axit bazơ Brønsted Lewis Điểm nóng chảy ES thấp thành phần riêng lẻ Được điều chế cách trộn hai chất rắn để tạo thành sản phẩm lỏng Hầu hết chứa chất nhận hydro (HBA) choline clorua chất cho hydro (HBD) urê Ngoài ra, chúng chứa muối kim loại muối kim loại ngậm nước; ES dung môi tuyệt vời cho nhiều quy trình hóa học, ví dụ, chiết xuất, xúc tác, tổng hợp hữu electrodepositon ES tạo từ thành phần tái tạo ES bao gồm hoàn toàn từ chất chuyển hóa thực vật (chẳng hạn như muối amoni, đường axit hữu cơ) dán nhãn dung môi eutectic tự nhiên Polyme lỏng Polyetylen glycol (PEG) cấu trúc tương tự polypropylene glycol (PPG) nghiên cứu rộng rãi polyme lỏng (LP) Các LP khác, kỵ nước hơn, chẳng hạn poly(dimethylsiloxan) (PDMS) 264 poly (tetrahydrofuran) (PTHF), tương đối chưa khám phá so sánh Polyolefin hoạt động chất thay có độ bay thấp hexan, dễ cháy phân hủy sinh học chậm Dung môi CO2 CO2 siêu tới hạn (scCO2: Tc = 31 °C, pc = 72.8 atm), safety and renewability SCF chất lỏng, tỉ trọng tương đối cao độ nhớt thấp, độ khuếch tán cao tương tự trạng thái khí Ứng dụng làm dung mơi chiết dung môi chiết xuất thực phẩm, đồ uống, ngành công nghiệp hương liệu mỹ phẩm → giá thiế bị vận hành cao Tổng hợp hóa học Do khả trộn lẫn tốt khí với CO2, phản ứng hydro hóa scCO2 nghiên cứu rộng rãi Xử lý vật liệu Tổng hợp xử lý polyme scCO2 nghiên cứu rộng rãi Tổng hợp vật liệu nano: FESEM hình ảnh polyvinylpyrrolidone kết tủa 40 ° C 10 MPa theo SAS từ hỗn hợp axeton / etanol khác tỷ lệ phần trăm (w / w): (a) 0/100, (b) 30/70, (c) 50/50 (d) 70/30 Chất lỏng giãn nở - Khái niệm: CO2 hịa tan dung mơi hữu cơ, dẫn đến thể tích giãn nở pha lỏng Các dung môi khác giãn nở lượng khác nhau, chất lỏng CO2 giãn nở chia thành loại I, II III Các dung môi thảo luận loại II dung mơi hữu có khả hòa tan lớn lượng CO2 Chất lỏng giãn nở CO2 có thuộc tính trung gian CO2 siêu tới hạn dung môi hữu Các đặc tính hóa lý chúng điều khiển cách thay đổi áp suất, nhiệt độ lượng khí hệ thống Do đó, dung mơi điều chỉnh trực tiếp Ứng dụng: + Dùng dung môi tổng hợp + Dùng làm dung mơi để chiết Dung mơi chuyển đổi Các tính chất vật liệu chuyển đổi thay đổi chúng tiếp xúc với tác nhân kích hoạt khí, nhiệt ánh sáng Mặc dù chất kích hoạt có lợi riêng, điều quan trọng sử dụng an tồn, chi phí thấp, khơng lãng phí, với chế thuận nghịch dễ dàng Như chất chuyển đổi hóa học, CO2 đáp ứng tiêu chí không nhu cầu hệ thống dẫn điện, suốt Có nhiều loại vật liệu chuyển đổi CO2, ví dụ, polyme, chất xúc tác, gel, axit, phần tử chất hoạt động bề mặt Dung mơi chuyển đổi trở thành ứng dụng phổ biến cho chuyển đổi đáp ứng CO2 Dung môi phân cực chuyển đổi (Switchable Polarity Solvents-SPS) Khi CO2 sục qua SPS, chất lỏng phân tử có độ phân cực thấp chuyển sang chất lỏng ion có độ phân cực cao chất lỏng phân tử thường tạo thành từ hỗn hợp đẳng cực dung môi nucleophin, chẳng hạn rượu amin, bazơ hữu cơ, chẳng hạn amin, amidine guanidines Khí carbon dioxide liên kết hóa học nhóm nucleophilic, dẫn đến hình thành amoni cacbonat muối cacbamat Các ví dụ dung mơi phân cực chuyển đổi Guanidine/rượu (trên cùng), amidine/amin (giữa) amin bậc (dưới cùng) Dung mơi kỵ nước chuyển đổi (Switchable Hydrophobicity Solvents -SHS) Khi vắng mặt CO2 SHS hệ thống hai pha bao gồm amin kỵ nước lớp nước.Khi tiếp xúc với CO2, bazơ hữu proton hóa dung dịch axit yếu axit cacbonic CO2 ngậm nước hòa tan thành pha Phản ứng bị đảo ngược cách đun nóng, siêu âm sục với khí trơ để loại bỏ CO2 khỏi hệ thống Một cách lý tưởng, SHS có khả hịa tan nước thấp khơng có CO2 nước cao khả hịa tan có CO2 Nước chuyển đổi Chất kích hoạt CO2 dẫn đến thay đổi đáng kể độ mạnh ion, thay đổi phân cực khả trộn lẫn nước Hậu là, độ hòa tan hợp chất hữu SW giảm, hệ thống sử dụng để tiết kiệm lượng loại bỏ làm chất hữu hòa tan nước hiệu ứng muối ... thi mặt kinh tế → dung môi đề xuất thay bền vững Phương pháp 10 bước theo đề xuất Jin et al để s? ?ng lọc dung môi sinh học Một s? ?? dung môi bền vững điều chế từ sinh khối thực vật Trong đường dầu... điểm phản ứng dung dịch 1.2 Vai trị dung mơi - Dung môi không hoạt động - Dung môi hoạt động Khái niệm dung môi xanh - Một lượng lớn dung mơi hữu cơ, cần thiết cho q trình hóa học - Q trình chiết... trình hai bước Cellulose chuyển đổi thành levoglucosenone (LGO), sau hydro hóa thành Cyrene quy trình khơng dung môi, với hiệu suất> 90% LGO phục vụ hóa chất tảng để s? ??n xuất dung mơi hợp chất tái