The invention discloses a method for preparing carbon silicon solid acid catalyst and its application in extracting organic acid from fermentation liquid. The method includes: swelling containing straight chain molecule with high content of starch and soluble silicate ester hydrolysis and 2H heating, room temperature aging 1 2 days, the organic solvent is lower than the water surface tension of the exchange system in water, drying; carbonization activation: one step carbonization activation by soluble inorganic salt or alkali in nitrogen; sulfonated: carbon silicon composite material obtained by concentrated sulfuric acid, the carbon silicon solid acid catalyst. The catalyst was used for the extraction of low concentration organic acids in fermentation broth. The invention has the following advantages: green synthesis method, easily obtained raw materials, waste emissions less; in aqueous dispersion is high; strong hydrophilicity, high acid value; the synthesis of materials with large specific surface area; low synthesis cost; good catalytic effect; the catalyst can be reused.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碳硅复合材料催化剂的制备及用于提取发酵液中有机酸的方法。
技术介绍
生物发酵过程能产生大量有机酸,大部分有机酸均是重要的精细化学品,其应用广泛,市场前景广阔。存在于生物发酵体系中的有机酸有:丁二酸、丁二酸铵、乳酸等。对低浓度发酵液中有机酸的提取符合绿色化学的要求,然而由于体系中酸浓度较低,很难找到一种简单有效的分离手段对其进行提取,发酵液中有机酸的提取率低严重阻碍了发酵液的进一步利用。从发酵液中将有机酸酯化后提取可以大大提高提取效率,降低了成本。由于发酵液中大量水的存在,有机酸的浓度很低,酯化反应进行的缓慢,有机酸的酯化效率也会很低,故设计出一种新型高效的催化剂至关重要。酯化反应是酸催化反应,传统的酸催化反应主要是用硫酸、盐酸和磷酸等液态酸进行均相反应,但使用液态酸作为催化剂存在催化剂分离困难、不能重复利用以及排放物污染环境等不足等问题,而使用固体酸催化剂则可以避免这些不足之处,符合绿色化学的宗旨。因此固体酸催化剂已经成为催化研究中的重要课题。目前的固体酸大多是无机物,包括金属硫酸盐、沸石、铌酸等,但在有水存在的催化反应中不能充分发挥其性能。近年来,碳基固体酸越来越受到重视,通过不完全碳化一系列生物质材料得到磺酸负载的固体催化剂。但在研究过程中发现,所制得的催化剂存在磺化效果不好,重复使用性差,亲水性不足等缺点。所以,设计出一种催化效率高、重复使用性好、具有一定亲水性的催化剂对发酵液中有机酸的提取至关重要。CN101773840B公开了一种用水热法合成碳硅材料的方法,将糖类化合物水溶液和正硅酸乙酯加热后放入高压釜中进行水合,该催化剂用于 ...
【技术保护点】
一种碳硅固体酸催化剂的制备方法,其特征在于:所述的制备方法包括以下过程:(a)溶胀:将含直链分子的可溶性淀粉配制成水溶液,引入硅源,加热搅拌水解,冷却到室温后静置,然后将体系中的水交换出去,过滤,干燥;(b)活化碳化:将步骤(a)所得白色样品进行碳化活化,得到碳硅复合材料;(c)磺化:将碳硅复合材料用浓硫酸进行磺化,即得到碳硅复合固体酸催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种碳硅固体酸催化剂的制备方法,其特征在于:所述的制备方法包括以下过程:(a)溶胀:将含直链分子的可溶性淀粉配制成水溶液,引入硅源,加热搅拌水解,冷却到室温后静置,然后将体系中的水交换出去,过滤,干燥;(b)活化碳化:将步骤(a)所得白色样品进行碳化活化,得到碳硅复合材料;(c)磺化:将碳硅复合材料用浓硫酸进行磺化,即得到碳硅复合固体酸催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的步骤(a)中的含直链分子的可溶性淀粉与水溶液的固液比为1∶10-1∶30;所述的含直链分子的可溶性淀粉和硅源质量之比为8∶0-8∶8;所述的碳化活化为化学活化法。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的步骤(a)中的的硅源为能水解的硅酸酯;所述的将体系中的水交换出去采用的溶剂为表面张力小于水且与水互溶的有机溶剂;所述的含直链分子的可溶性淀粉为大豆淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉的一种或其任意组合的混合物。4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法,其特征在于:所述的步骤(a)中的硅源为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯。5.根据权利要求1或3所述的制...
【专利技术属性】
技术研发人员:梁金花,任晓乾,孟雷,成静,王跃桦,姜岷,
申请(专利权)人:南京工业大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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