Определение фурфурилового спирта и оксидов фурфурилового спирта

АННОТАЦИЯ

В данной статье сообщается, что фурановые соединения обнаружены в растениях в виде пентозана и гексозы, которые состоят из пяти- и шестичленных кислородных гетероциклических соединений. Под действием катализаторов легкая межмолекулярная дегидратация гексоз и пентоз превращается в оксиметилфурфуриловый спирт и фурфуриловый спирт. Соединения фурана получают только из фурфурилового спирта как в лабораторных, так и в промышленных масштабах.

ABSTRACT

In this article, furan compounds are found in plants in the form of pentosan and hexose, which consist of five- and six-membered oxygen heterocyclic compounds. Under the action of catalysts, easy intermolecular dehydration of hexoses and pentoses is converted to oxymethylfurfuryl alcohol and furfuryl alcohol. Furan compounds are obtained only from furfuryl alcohol, both in the laboratory and on an industrial scale.

Ключевые слова: фурфурил, фуран, пентозан, гексозан, оксиметилфурфуриловый спирт, раствор гидроксида натрия, хроматография.

Keywords: furfuril, furan, pentosan, hexozan, oxymethylfurfuril alcohol, sodium hydroxide solution, chromatography.

Актуальность. Отходы производства, экономики и сельскохозяйственные (опилки, кукурузная шелуха, стебли хлопка, рисовая солома и т.д.), пригодные для обработки, без таковой не используются эффективно и загрязняют окружающую среду. При внедрении утилизации промышленных и сельскохозяйственных отходов в химической промышленности используются продукты, которые применяются в качестве промежуточных продуктов для синтеза. Примеры фурановых соединений встречаются в различных видах и частях многих видов растений: к примеру, 1-лактоны встречаются в виде глюкозидов. В составе живого растительного мира есть очень распространенная особенность генетического сцепления – это пентозаны и гексозаны. Эти вещества – пяти- и шестичленные кислородсодержащие гетероциклические соединения. Они при реакции дегидратации под действием катализаторов легко превращаются в оксиметилфурфуриловый и фурфуриловый спирт гексоз и пентоз. Метод извлечения из растений и их остатков – экстракция фурфурилового спирта из пятичленных соединений. Процентный состав в газах оксидов фурфурилового спирта определяется по следующей формуле:

.

Здесь использован для титрования 0,05 н 0,05 %-ный? раствор гидроксида натрия, мл;

К – коэффициент точности раствора гидроксида натрия;

V₀ – объем газа, который был выбран для анализа и доведен до нормальных условий, мл;

V₀ рассчитывается по следуещей формуле:

.

Здесь V – объем колбы, которая выбрана для опыта, мл;

P₁P₂ – давление до и после опыта, мм рт. cт.;

Т – температура во время опыта 0 °С.

Для определения количества оксида фурфурилового спирта в составе водорода анализируемый газ пропускается через стеклянную химическую емкость, напольненную 50 %-ной серной кислотой. Этот процесс выпольняется для выделения водорода. Водород определялся 0,05 n ным 0,05 %-ным? раствором H₂SO₄ и титрантом 0,05 n ного 0,05 %-ного? раствора NaOH с помощью ваккумной колбы. Полученный процентный состав определяется по следующей формуле:

.

Здесь а – количество 0,05 n 0,05 %-ного? раствора щелочи, израсходованного на титрования, мл;

b – количество 0,05 n 0,05 %-ного? раствора серной кислоты, мл;

Титрометрический метод позволяет определить концентрацию оксидов фурфурилового спирта в смеси с точностью до 0,001 %. Однако этот метод непрерывен (на разовую проверку необходимо 50 минут). Ученые из Института неорганического катализа и электрохимических исследований Академии наук Казахстана разработали хроматографический метод определения оксидов фурфурилового спирта. Этот процесс использовался в экспериментальных исследованиях веществ, которые содержат низкий процент палладия. Суть используемого нами метода заключается в следующем. Оксиды фурфурилового спирта пропускаются через слой связующего перед газовой смесью при высокой температуре (773 °К) и при небольшой объемной скорости (1000 м³/с). В этом случае оксиды фурфурилового спирта окисляются до фурана. В результате в распределительные колонки хроматографа поступает газ, который не содержит оксидов фурфурилового спирта, это опредиляется достижением высокого уровня реистра хромотографа и оксидов фурфурилового спирта. Это соответствует фурану.

Количественная точность определялась с помощью калибровки показателя хроматографа.

Анализ состояния:

расход газа-носителя гелия – 30 мл/мин;

температура колонки термостата – 293 °К;

Колонкалар узунлиги – 3 м, диаметр – 3 мм;

длина колонн – 3 м, диаметр – 3 мм;

молекулярное сито ядер;

детектор тока – 130 мА.

Рассматривается восстановление присадки выхлопных газов до и после каталитического реактора m₀, а также сравниваются хроматограммы после пропускания газовой смеси через стандартный железо-медный катализатор. Содержание оксидов фурфурилового спирта определяется по графику калибровки.

Определение оксида фурфурилового спирта, бутана, водорода, метана и кислорода.

Для определения выше указанных веществ был использован хроматограф ЛХМ-8M. Хроматографическая колонка длиной 3 метра и диаметром 3 мм была заполнена молекулярными ситами. Молекулярные сита заранее нагревались в инертном газе при температуре 573 °К в течение 3 часов. После нагревания охлаждались в эксикаторе и храниться газ носитель гелий [1].

Условия анализа оксида фурфурилового спирта, пропана и бутана:

расход гелия – 60 мл/мин;

молекулярная решетка;

температура колонки термостата – 413 °К;

ток датчика теплопередачи – 130 мА.

Условия анализа водорода и кислорода:

расход гелия – 60 мл/мин;

температура в колонке термостата – 80 °С;

молекулярные сита;

ток в датчике теплопередачи составляет 100 мА.

Для анализа содержания водорода использовали газоанализатор «Гик-1».

Также использовали хроматограф «Газохром-3101».

Действие прибора «Гик-1» основано на измерении интерференционной картины. Изменение состава анализируемой смеси происходит на основании проделанной выше работы. Анализируемое сопротивление находится на пути одного из двух лучей. Они подвержены помехам. Пропорциональные различия в расположении интерференционных картин обнаруживаются в газовой смеси и также в водороде. Эта разница, в свою очередь, позволяет определить процентное содержание водорода. Диапазон измерения прибора, % водорода объема 0 + 3

Условия анализа водорода на хроматографе «Газохром-3101»:

расход газоносителя-аргона – 80 мл/мин;

температура колонки – термостат;

комнатный сорбент – активированный уголь АГ-3;

детектор тока – 180 мА.

Хроматограф предварительно нагревают с использованием следующих смесей: концентрация оксида фурфурилового спирта (0,02 + 1,5 %), пропан –  бутан (0,02 + 1,5 %), водород (0,92 + 5 %), кислород (0,23 + 3 %) и водород (0,25 + 3 %). Для приготовления точно концентрированных смесей газов в трубку прибора направляется рассчитанное количество компонентов. Это было необходимо для изменения графика калибров.

Список литературы:

1. Абдсарова Д.К., Тожиев Э.А. Получение спиртов из растительных отходов, содержащих пятичленные гетероциклические спирты, промышленным способом / гл. ред. С.М. Ахметов. – 2019. – С. 96.
2. Бекбулатов И.А., Варламов Г.Д. Фурфуриловый спирт – исходное сырье для синтеза связующих. – М. : НИИТЭХИМ, 1986. – С. 42.
3. Матьякубов P.M. Гетерогенный катализ в химии гетероциклических соединений // IV Всесоюзный симпозиум. Тезисы докладов. – Рига : Зинатне, 1987. – С. 224.
4. Матьякубов P.M. Каталитическая гидрогенизация фурфурола и его производных. – М. : НИИТЭХИМ, 1988. – С. 54.
5. Получение фенол-фурфурольных смол ново­лачного типа // Патент 916775. Великобритания. 30 января 1963 / Уотсон Д.Д.
6. Пономарев А.А. Синтезы и реакции фурановых веществ. – Саратов : Изд-во Сара­товского государственного университета, 1960. – С. 243.
7. Применение фенол-формальдегидного новолака, модифицированного фурфуриловым спиртом для процесса горячих форм / Б. Коляж, Е. Козик, В. Ласковски, И. Харпуля [и др.] // Полимеры. – 1969. – Ч. 14. – № 5. – С. 243–246.