Descrição
Hidroximetilfurfural / HMF CAS 67-47-0
O 5-hidroximetilfurfural é uma importante matéria-prima química. Ele contém um grupo aldeído e um grupo hidroximetil em sua molécula e pode ser usado para a síntese de muitos compostos úteis e novos materiais poliméricos, inclusive produtos farmacêuticos, plásticos resinosos, aditivos para combustível diesel etc., por meio de hidrogenação, desidrogenação oxidativa, esterificação, halogenação, polimerização, hidrólise e outras reações químicas. Em particular, os poliésteres PEF de base biológica baseados em ácido furanodicarboxílico demonstraram muitas propriedades superiores às do PET (politereftalato de etileno) derivado do petróleo.
Padrão
| Item | Especificação |
| Aparência | Sólido marrom e amarelo |
| Ponto de fusão | 28-34 °C |
| Ponto de ebulição | 114-116 °C a 1 mm Hg |
| Densidade | 1,243g/mL a 25 °C |
Aplicativo:
Ele pode ser usado em embalagens plásticas degradáveis, materiais funcionais especiais, surfactantes, sabores e fragrâncias e outros setores de química fina ou farmacêutico.
Package:25 kg/tambor
Armazenamento:
Sensível ao ar, à luz e ao calor, com forte absorção de umidade.
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Progresso da pesquisa sobre a aplicação de catalisadores na proteção ambiental
1. Definição de catalisadores de proteção ambiental Os catalisadores de proteção ambiental referem-se aos catalisadores usados para proteger e melhorar o ambiente ao redor, tratando substâncias tóxicas e perigosas de forma direta ou indireta, tornando-as inofensivas ou reduzindo-as para proteger e melhorar o ambiente ao redor. O escopo dos catalisadores de proteção ambiental pode ser considerado como todos os catalisadores que são benéficos para a proteção ambiental em um sentido amplo, incluindo processos de síntese catalítica que não querem ou não produzem subprodutos nocivos; em um sentido restrito, são os tipos de catalisadores envolvidos com a melhoria do efeito estufa, a destruição da camada de ozônio, a ampliação do escopo da chuva ácida e a poluição de corpos d'água. Os catalisadores ambientais são divididos em diretos e indiretos. Por exemplo, o catalisador usado para remover óxidos de nitrogênio (NOX) do gás de escape pertence à categoria direta; e o catalisador usado para inibir a produção de NOX no processo de combustão pertence à categoria indireta.
2.1 Catalisadores para veículos de queima pobre Quando os motores a diesel são operados em condições de queima pobre, a relação ar-combustível (relação entre ar e combustível) dos motores a gasolina é superior a 17:1, ou até mais. Nesse momento, o desempenho da potência do motor pode ser bastante aprimorado, reduzindo as emissões de CO, hidrocarbonetos e CO2; no entanto, as emissões de NOx aumentam bastante. Para os catalisadores de metais preciosos de três efeitos atualmente populares, uma relação ar-combustível tão alta está além da faixa de operação normal e, portanto, não pode melhorar efetivamente a redução de NOx. Portanto, devem ser desenvolvidos novos catalisadores automotivos que possam melhorar a conversão de NOx em condições de baixa pressão, e a redução catalítica de NOx em condições de baixa pressão tem atraído o interesse dos pesquisadores. Quando esse catalisador for pesquisado com sucesso, ele será amplamente utilizado em veículos com motores a diesel e motores a gasolina pobres em óleo.
2.2 Pesquisa sobre dessulfurização de gás de combustão O melhor método para dessulfurização de gás de combustão é a redução catalítica seletiva de SO2 a enxofre elementar. Esse método não só elimina a fonte de poluição de SO2 no gás de combustão, mas também recupera o produto, ou seja, o enxofre elementar sólido, que não só é fácil de transportar, mas também pode ser reutilizado. No momento, a maioria dos métodos de redução catalítica seletiva de SO2 para enxofre elementar está em fase de pesquisa. Os problemas são a interferência do excesso de oxigênio no gás de combustão no processo de redução e o envenenamento do catalisador.
2.3 Tratamento de oxidação catalítica de águas residuais orgânicas não degradáveis de alta concentração Com o desenvolvimento dos setores farmacêutico, químico e de corantes, há cada vez mais águas residuais não degradáveis de alta concentração, que se caracterizam pela alta toxicidade dos poluentes, alta concentração de poluentes, dificuldade de biodegradação e alto teor de sais inorgânicos. Um dos métodos mais eficazes para tratar essas águas residuais é a oxidação química. Atualmente, a tecnologia de oxidação catalítica úmida de alta eficiência é um tópico de pesquisa popular. Esse método pode oxidar diretamente os poluentes orgânicos na água ou oxidar os poluentes orgânicos de moléculas grandes na água em poluentes orgânicos de moléculas pequenas, a fim de melhorar a bioquímica das águas residuais. Com o tratamento bioquímico, é possível remover melhor os poluentes orgânicos da água. Esse método é comumente usado para aumentar a oxidação catalítica de poluentes orgânicos. Podem ser usados oxidantes: ar, peróxido de hidrogênio, ozônio, hipoclorito de sódio, dióxido de cloro e outros oxidantes. A chave para esse método é o desenvolvimento de catalisadores de oxidação não homogêneos altamente eficientes.
2.4 Tipos de catalisadores de proteção ambiental e o uso da situação atual Há muitos tipos de problemas ambientais na Terra, e os problemas que precisam ser resolvidos com urgência no momento são: o efeito estufa, a destruição da camada de ozônio, a expansão do escopo da chuva ácida, a emissão de metais pesados e outros poluentes ambientais, a redução das florestas tropicais e a desertificação do solo, etc. Os três primeiros são os problemas mais importantes do mundo. Os três primeiros problemas são causados por substâncias químicas emitidas na atmosfera. Por exemplo, o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e o óxido nitroso (N2O) estão todos relacionados ao efeito estufa, o Freon e o N2O destroem a camada de ozônio e o dióxido de enxofre (SO2) e o NOX são os principais fatores na formação da chuva ácida e do smog fotoquímico, que podem ser eliminados ou reduzidos principalmente por meio de métodos químicos. Devido à baixa quantidade de reagentes envolvidos no processo de emissão dos poluentes acima, a temperatura da reação é muito alta ou muito baixa, e o tempo de contato entre os reagentes e o catalisador é particularmente curto, etc., os catalisadores ambientais, em comparação com os catalisadores usados em outras reações químicas, são mais difíceis de produzir e têm requisitos mais altos de atividade, seletividade e durabilidade dos catalisadores.
2.5 Novos catalisadores de proteção ambiental
2.5.1 Materiais de silicato A argila natural, como a montmorilonita, tem uma estrutura semelhante a uma peneira molecular e é um transportador de catalisador e um bom adsorvente para o tratamento de íons de metais pesados no esgoto. Ela é amplamente utilizada como veículo de catalisadores de proteção ambiental, como purificação de escapamento de automóveis, dessulfurização de gás de combustão, desnitrificação e combustão catalítica de gás residual orgânico.
2.5.2 O TiO2 é um semicondutor do tipo N com boa condutividade fotossensível, frequentemente usado como transportador de catalisador. Atualmente, o TiO2 é amplamente utilizado como fotocatalisador e catalisador de eletrodo. Vidros, azulejos, móveis e tecidos de cortina autolimpantes revestidos com TiO2 ativo catalisam e purificam automaticamente o ar interno sob a irradiação da luz solar e da luz.
2.5.3 O processo biocatalítico geralmente se baseia em materiais biológicos não tóxicos e inofensivos como matérias-primas, que podem reagir em temperatura e pressão ambiente, e o processo é simples. Os biocatalisadores são catalisadores verdes ideais devido à sua alta taxa de conversão, alta especificidade, baixos subprodutos e uso repetido. 2.5.4 O líquido iônico em temperatura ambiente pode ser usado como catalisador ácido e solvente verde. Com as vantagens de fácil produção, baixa toxicidade, baixo preço, não combustível, desempenho ajustável etc., prevê-se que ele seja um catalisador ecológico com potencial para causar uma revolução no setor químico e boas perspectivas de aplicação industrial.
Histórico
O consumo maciço de combustíveis fósseis e as crescentes preocupações ambientais estão forçando a busca por recursos energéticos mais sustentáveis. A biomassa lignocelulósica é um recurso de carbono não comestível amplamente disponível no mundo que pode ser convertido em energia renovável e produtos químicos de alto valor, e os produtos químicos à base de biomassa podem substituir a grande maioria dos produtos petroquímicos. Entre eles, a conversão catalítica de compostos de plataforma 5-hidroximetilfurfural (HMF) derivados da biomassa tem sido uma área popular para a utilização de alto valor da biomassa lignocelulósica nos últimos anos. O HMF tem vários grupos funcionais e é propenso a várias reações colaterais durante o processo de conversão, o que afeta a qualidade dos produtos químicos. Portanto, o projeto e a preparação de sistemas catalíticos ecológicos eficientes para converter o HMF em uma variedade de produtos químicos de alto valor agregado, combustíveis líquidos e aditivos por meio da quebra/funcionalização seletiva dos grupos funcionais específicos do HMF é a chave para realizar o uso de alto valor agregado do HMF.
Leia mais
Oxidação de HMF Em primeiro lugar, os autores resumiram os principais produtos gerados pela oxidação de HMF e discutiram principalmente três produtos de oxidação de HMF: 2,5 dicarbonilfurano (DFF), ácido 5-hidroximetil-2 furano carboxílico (HMFCA) e 2,5 furano ácido dicarboxílico (FDCA). Os autores apresentaram sistematicamente os sistemas de catalisadores para a oxidação seletiva de HMF para a preparação dos três principais produtos acima, discutindo os efeitos de catalisadores de metais nobres e não preciosos e a acidez e alcalinidade do solvente de reação na seletividade dos produtos, respectivamente. Em segundo lugar, foram resumidos os mecanismos de reação do HMF para a preparação de DFF, HMFCA e FDCA. Além disso, a produção em larga escala de produtos químicos de alto valor preparados a partir da oxidação de HMF é parcialmente discutida, especialmente a preparação de FDCA, e sua análise técnico-econômica é apresentada.
Fig. 1 O HMF pode ser oxidado em muitos compostos obtidos de fontes de petróleo
Fig. 2 Possível mecanismo de oxidação de HMF a DFF sobre ZnFe1.65Ru0.35O4. (Energia e combustíveis, 2017, 31, 533-541.)
Fig. 3 Mecanismo de oxidação de HMF a HMFCA sobre catalisador de AgO na presença de H2O2. (ACS Sustain. Chem. Eng., 2020, 8, 8486-8495.)
Fig. 4 Mecanismo de oxidação de HMF a FDCA em Mn holey2O3 nanoflocos. (ChemSusChem, 2020, 13, 548-555)
Hidrogenação de HMF Primeiramente, é resumido que o HFM pode ser hidrogenado para obter uma ampla variedade de produtos químicos de alto valor, que podem ser usados como combustíveis ou aditivos de combustível e têm propriedades não inferiores às dos produtos petroquímicos. Em seguida, resume os efeitos de catalisadores de metais nobres, catalisadores de metais não preciosos, catalisadores bimetálicos, a natureza dos transportadores e o efeito dos solventes nos produtos de hidrogenação de HMF. Devido à crescente maturidade do HMF para DMF, é possível a preparação em larga escala de DMF à base de biomassa. Neste artigo, também são apresentados exemplos de preparação em larga escala de DMF e sua análise técnico-econômica, indicando que o DMF à base de biomassa tem uma boa perspectiva de aplicação industrial.
Fig. 5 Diversos produtos químicos gerados a partir da hidrogenação ou hidrogenólise seletiva do HMF.
Condensação de hidroxialdeído A fim de aumentar a cadeia de carbono do HMF e melhorar o valor do HMF, o grupo aldeído do HMF pode ser usado para aumentar a cadeia por meio da condensação de hidroxialdeído e, em seguida, a hidrodesoxigenação adicional para obter combustíveis alcanos de alta qualidade. Este artigo apresenta os tipos de condensação de hidroxialdol que podem ocorrer no HMF e usa a reação de condensação de hidroxialdol entre o HMF e a acetona como exemplo para sintetizar alcanos C9, C12 e C15. Os catalisadores para a condensação de hidroxialdol de HMF também são resumidos.
Fig. 6 Condensação de aldol com acetona seguida de hidrogenação e hidrogenólise.
Reações de reidratação Este artigo descreve primeiramente o mecanismo da reação de reidratação que ocorre no HMF para produzir ácido acetilpropiônico e ácido fórmico. O ácido acetilpropiônico (LA) é outra importante molécula de plataforma de biomassa, o sistema catalítico para a conversão de HMF em LA é apresentado principalmente, e os caminhos para a conversão de LA em outros produtos químicos importantes são resumidos brevemente.
7 Mecanismo de Horvat para decomposição de HMF na presença de ácido. (Energia e combustíveis, 2011, 25, 4745-4755.)
Amonificação Os produtos amoniados do HMF podem ser usados como intermediários importantes nos campos químico e farmacêutico. Neste artigo, é apresentada uma visão geral sistemática da reação de amonificação do HMF, com referência especial aos tipos de catalisadores na reação de amonificação do HMF e ao efeito de diferentes aminas. Além disso, os autores resumem o progresso recente das reações de polimerização, eterificação e descarboxilação do HMF.
7 Mecanismo de Horvat para decomposição de HMF na presença de ácido. (Energia e combustíveis, 2011, 25, 4745-4755.)
Amonificação Os produtos amoniados do HMF podem ser usados como intermediários importantes nos campos químico e farmacêutico. Neste artigo, é apresentada uma visão geral sistemática da reação de amonificação do HMF, com referência especial aos tipos de catalisadores na reação de amonificação do HMF e ao efeito de diferentes aminas. Além disso, os autores resumem o progresso recente das reações de polimerização, eterificação e descarboxilação do HMF. 
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