Ученые придумали заразить коров фекальными микробами кенгуру ради борьбы с потеплением — Газета.Ru

Ученые придумали заразить коров фекальными микробами кенгуру ради борьбы с потеплением — Газета.Ru | Новости

Размер текста

А

А

А

close

100%

Коровы могут начать производить меньше метана при пересадке микробов из фекалий кенгуру. Об этом сообщает Университет штата Вашингтон.

Метан является вторым по величине источником парниковых газов и примерно в 30 раз сильнее нагревает атмосферу, чем углекислый газ. Считается, что более половины метана, выбрасываемого в атмосферу, поступает из сельскохозяйственного сектора, и жвачные животные, такие как крупный рогатый скот и козы, вносят наибольший вклад. Кроме того, процесс производства метана требует до 10% энергии животного и не приносит ему пользы — коровы просто отрыгивают его или выводят с кишечными газами.

Американские ученые решили выяснить, чем можно заменить эти бактерии без вреда для коров. Свои исследования они проводили на искусственном имитаторе коровьего рубца, в который загружали пищу и пищеварительные агенты. В итоге выяснилось, что у детенышей кенгуру в передней кишке есть бактерии, производящие уксусную кислоту, а не метан. Не имея возможности выделить конкретные бактерии, которые могут производить уксусную кислоту, исследователи использовали стабильную смешанную культуру, полученную из фекалий детеныша кенгуру.

Постепенно уменьшая долю метан-продуцирующих бактерии в своем реакторе с помощью специального химического вещества, ученые смогли заменить их уксуснокислыми бактериями на несколько месяцев. В отличие от метана, уксусная кислота полезна для коров, поскольку способствует росту мышц. Теперь авторы надеются протестировать свою идею на живых коровах.

Ранее российские ученые разработали прибор для улавливания звуков роения пчел на пасеках.

Подписывайтесь на «Газету. Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Новости

Дзен

Telegram

Анна Коняева

Не семейное дело

О том, как безболезненно поделить бизнес при разводе

«Дай Откусить»

Гость всегда прав?

О правильном сервисе в ресторанах

Анастасия Миронова

Божество по имени прописка

О том, что как шансы на жизнь в России все еще зависят от места регистрации

Мария Дегтерева

А кто это?

О том, как и почему люди хвастаются незнанием

Наталья Тарасова

Страховать нельзя отказывать

Управляющий директор – начальник управления методологии и компетенций СберСтрахования жизни Наталья Тарасова о полисах для людей с инвалидностью

Найдена ошибка?

Закрыть

Спасибо за ваше сообщение, мы скоро все поправим.

Продолжить чтение

Наночастицы золота помогли селективно окислить метан

Химики научились селективно окислять метан до ценных органических производных — метанола и уксусной кислоты — с помощью катализа наночастицами золота. Селективная реакция окисления протекала между метаном и кислородом без использования дополнительных реагентов, но выход оказался небольшим. Авторам статьи в Nature Catalysis удалось оптимизировать условия процесса и изучить его механизм.

Метан — простейший углеводород, состоящий из одного атома углерода и четырех атомов водорода. В промышленности его вводят в процесс паровой конверсии, в результате которого получают синтез-газ — смесь монооксида углерода и молекулярного водорода. Из синтез-газа с помощью каталитических реакций получают метанол и другие органические вещества. Так, для перевода метана в ценные органические производные требуются две промышленные стадии.

Чтобы упростить производство, ученые ищут способы получать метанол из метана напрямую. Один из таких способов — реакция метана с кислородом, которая при обычных условиях дает воду и углекислый газ, а в присутствии катализатора и восстановителя может приводить к ценным органическим продуктам. Ученые под руководством Грэма Хатчингса (Graham J. Hutchings) из Кардиффского университета и Суй Цзюня (Xu Jun) из Университета Китайской академии наук решили найти катализатор селективного окисления метана кислородом. При этом их целью было провести реакцию без использования дополнительных реагентов.

Авторы решили попробовать катализатор на основе золота: они смешали гидрат хлорида золота (III) с суспензией цеолита в воде при высокой температуре, а затем использовали полученный катализатор в реакции окисления метана при температуре в 240 градусов Цельсия, давлении кислорода в 3,5 бара и давлении метана в 20,7 бара. Загрузка катализатора составила 0,5 массовых процентов в пересчете на чистое золото. Через 3 часа протекания процесса химики зарегистрировали ЯМР-спектры реакционной массы. Они показали, что в смеси продуктов преобладали уксусная кислота и метанол. Также в реакции получились углекислый газ и перекисные органические соединения.

Кроме того, химики обнаружили, что чем меньше время реакции, тем селективнее она протекает. Чтобы изучить причину этого явления, они исследовали структуру катализатора при помощи просвечивающего растрового электронного микроскопа (STEM). Оказалось, что катализаторы процесса — наночастицы золота, а не его отдельные атомы, кластеры или ионы. В результате реакции они слипались и увеличивались в размере, что приводило к постепенному падению селективности.

Далее химики решили исследовать механизм реакции окисления: их удивило, что из метана получилась уксусная кислота, содержащая два атома углерода. Сначала они предположили, что на поверхности катализатора образовывался этан C2H6, который затем окислялся до уксусной кислоты. Но это предположение оказалось неверным: при замене исходного метана на этан уксусная кислота получалась в гораздо меньшем количестве. Для выяснения причин необычного явления, химики провели дополнительные кинетические эксперименты и компьютерные расчеты методом теории функционала плотности, на их основе ученым удалось предложить механизм реакции на поверхности катализатора.

В результате химики показали, что метан способен напрямую окисляться до метанола и уксусной кислоты. Несмотря на выход ценных продуктов всего в ~5 процентов, авторы подчеркивают, что раньше селективное окисление метана можно было проводить только с помощью более сложных реагентов или в присутствии восстановителей.

Метан пытаются окислять и с помощью методов электрохимии: ранее мы рассказывали, как ученые испытали 12 электродов на основе оксидов переходных металлов и, в итоге, смогли получить рекордную шестипроцентную эффективность по выработке метанола из метана.

Михаил Бойм

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Факторы, влияющие на скорость образования метана из уксусной кислоты обогащенными метаногенными культурами

. 1976 Сентябрь; 22 (9): 1312-9.

дои: 10.1139/m76-194.

Л. ван ден Берг, Г. Б. Патель, Д. С. Кларк, К. П. Ленц

  • PMID: 10070
  • DOI: 10.1139/м76-194

Л. ван ден Берг и соавт. Может J Microbiol. 1976 Сентябрь

. 1976 Сентябрь; 22 (9): 1312-9.

дои: 10.1139/m76-194.

Авторы

Л. ван ден Берг, Г. Б. Патель, Д. С. Кларк, К. П. Ленц

  • PMID: 10070
  • DOI: 10.1139/м76-194

Абстрактный

Стабильная накопительная культура, превращающая уксусную кислоту в метан, была успешно получена из варочного котла грушевых отходов с использованием раствора синтетического субстрата с уксусной кислотой в качестве основного источника углерода. Эта накопительная культура превращала до 10 ммоль уксусной кислоты на литр в день при 35°C и не использовала водород или муравьиную кислоту в заметных количествах в качестве субстрата для производства метана вместо или в дополнение к уксусной кислоте. Скорость превращения уксусной кислоты в метан максимальна при температуре 40-45°С, рН 6,5-7,1, на нее отрицательно влияет воздействие воздуха, восстановителей и высоких концентраций солей.

Скорость превращения не зависела от концентрации уксусной кислоты от 0,2 до 100 мМ, но заметно снижалась при концентрациях ниже 0,2 мМ.

Похожие статьи

  • Влияние температуры на рост и активность метаногенной культуры, использующей ацетат.

    ван ден Берг Л. Ван ден Берг Л. Может J Microbiol. 1977 г., июль; 23 (7): 898–902. дои: 10.1139/m77-132. Может J Microbiol. 1977. PMID: 884627

  • [Влияние pH на метаногенез и метаногенное сообщество в культурах с добавлением ацетата].

    Ма Т., Ченг Л., Чжэн З., Цинь К., Дай Л., Чжан Х. Ма Т и др. Вэй Шэн У Сюэ Бао. 2014 Декабрь 4; 54 (12): 1453-61. Вэй Шэн У Сюэ Бао. 2014. PMID: 25876331 Китайский язык.

  • Характеристика штамма Methanospirillum hungatti.

    Патель Г.Б., Рот Л.А., ван ден Берг Л., Кларк Д.С. Патель Г.Б. и соавт. Может J Microbiol. 1976 Сентябрь; 22 (9): 1404-10. дои: 10.1139/m76-208. Может J Microbiol. 1976. PMID: 10074

  • Обзор анаэробного реактора с восходящим потоком воздуха.

    Бал А.С., Дхагат Н.Н. Бал А.С. и соавт. Индийская компания J Environ Health. 2001 г., апрель; 43 (2): 1–82. Индийская компания J Environ Health. 2001. PMID: 12397675 Обзор.

  • Анаэробное сбраживание при биологической очистке отходов.

    Кирш Э.Дж., Сайкс Р.М. Кирш Э.Дж. и соавт. Prog Ind Microbiol. 1971; 9:155-237. Prog Ind Microbiol. 1971. PMID: 4930341 Обзор. Аннотация недоступна.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

  • Потоки метана демонстрируют постоянную зависимость от температуры от микробного до экосистемного масштаба.

    Ивон-Дуроше Г., Аллен А.П., Баствикен Д., Конрад Р., Гудаш С., Сен-Пьер А., Тхань-Дюк Н., дель Джорджио П.А. Yvon-Durocher G, et al. Природа. 2014 27 марта; 507 (7493):488-91. дои: 10.1038/природа13164. Epub 2014 19 марта. Природа. 2014. PMID: 24670769

  • Выбросы метана из естественных водно-болотных угодий.

    Ван З., Зенг Д., Патрик У.Х. мл. Ван Цзи и др. Оценка окружающей среды. 1996 г., сен; 42 (1–2): 143–61. дои: 10.1007/BF00394047. Оценка окружающей среды. 1996. PMID: 24193498

  • Факторы, влияющие на метаногенную активность Methanothrix soehngenii VNBF.

    Fathepure BZ. Фатепюр БЗ. Appl Environ Microbiol. 1987 декабрь; 53 (12): 2978-82. doi: 10.1128/aem.53.12.2978-2982.

    1987. Appl Environ Microbiol. 1987. PMID: 16347514 Бесплатная статья ЧВК.

  • Метаногенез в анаэробном шламовом реакторе с восходящим потоком при рН 6 на смеси ацетат-пропионат.

    Тен Брюммелер Э., Пол Л.В., Долфинг Дж., Леттинга Г., Цендер А.Дж. Тен Браммелер Э. и др. Appl Environ Microbiol. 1985 июня; 49(6):1472-7. doi: 10.1128/aem.49.6.1472-1477.1985. Appl Environ Microbiol. 1985. PMID: 16346814 Бесплатная статья ЧВК.

  • Производство метана на торфяниках Миннесоты.

    Уильямс РТ, Кроуфорд РЛ. Уильямс Р.Т. и др. Appl Environ Microbiol. 1984 г., июнь; 47 (6): 1266-71. doi: 10.1128/aem.47.6.1266-1271.1984. Appl Environ Microbiol. 1984. PMID: 16346565 Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

термины MeSH

вещества

Заключительный отчет | синтез уксусной кислоты карбоксилированием метана | База данных исследовательских проектов | Исследовательский проект грантополучателя | ОРД

Номер гранта EPA: R827124
Название: Синтез уксусной кислоты путем карбоксилирования метана
Исследователи: Roberts, George W. , Спайви, Джеймс Дж. , Уилкокс, Эстер
Учреждение: Университет штата Северная Каролина
Сотрудник проекта EPA: Хан, Интаек
Период проекта: 30 сентября 1998 г. по 30 сентября 2001 г. (продлен до 30 июня 2002 г.)
Сумма проекта: 118 119 долларов США
RFA: Разведочные исследования — Экологическая инженерия (1998) Текст RFA | Списки получателей
Категория исследований: Устойчивые и здоровые сообщества , Управление земельными ресурсами и отходами , Safer Chemicals

Цель:

Цель данного исследования проект заключался в разработке технологии прямого синтеза уксусной кислоты из углекислого газа (СО2) и метана (Ч5):

CO2(г) + Ch5(г) » Ch4COOH(г) (1)

Выбросы парниковых газов, таких как CO2, представляют интерес для охраны окружающей среды. причины. В ответ на этот вопрос ряд промышленно развитых стран ратифицировали Киотский протокол, призывающий к добровольному сокращению выбросы CO2 и других парниковых газов. Хотя Соединенные Штаты еще не ратифицировала этот договор, в его целях есть национальный интерес. Это крайне важно разработать новые технологии, которые будут способствовать сокращению СО2. Одной из таких технологий является использование CO2 в качестве реагента в химической промышленности. синтез.

Уксусная кислота является жизненно важным промышленным химикатом; произведено более 6 миллионов тонн в год по всему миру. Текущий промышленный процесс основан на реакции угарного газа с метанолом. На большинстве существующих заводов используется гомогенный родий. катализатор, а в более новых используется недавно разработанный гомогенный иридиевый катализатор. Несмотря на то, что это зрелая технология, есть стимулы для новых разработок. процесс. Использование твердого катализатора и недорогих и безопасных реагентов существенно снизить производственные затраты, а также профессиональные и экологические риски.

Прямой синтез уксусной кислоты из CO2 и Ch5 с использованием твердого катализатора способствовать сокращению выбросов CO2 и может стать экономичным средством производства уксусной кислоты.

Резюме/Достижения (Итоги/Итоги):

Термодинамический анализ

Термодинамические расчеты проведены по реакции (1). Реактор РГИББС модель в программе инженерного моделирования AspenPlus была использована для выполнения минимизация свободной энергии Гиббса в системе для получения химических и фазовых равновесный состав. Использовались три уравнения состояния: идеальный газ, Пенг-Робинсон, и Редлих-Квонг. При низких давлениях и высоких температурах равновесные составы с использованием всех трех методов согласовано в пределах 3 процентов. Как и ожидалось, при низких температурах и высоких давлениях уравнение идеального газа плохо согласовывалось с уравнением два других. Уравнения Пенга-Робинсона и Редлиха-Квонга хорошо согласовывались. друг с другом, за исключением экстремально низких температур и экстремально высокого давления, 300 К и 100 атм.

Для подачи 95 % CO2 и 5 % Ch5 равновесное дробное конверсия Ch5 увеличивалась с повышением температуры и повышением давления. При 1000 К и 150 атм относительную конверсию Х5 рассчитывали по формуле уравнение Пенга-Робинсона 1,6 x 10 -6 . Расчеты показывают, что прямое синтез уксусной кислоты из СО2 и Х5 вообще термодинамически ограничен условия, представляющие практический интерес.

Методы достижения равновесия

Термодинамические расчеты по реакции (1) показывают, что прямой синтез уксусная кислота из CO2 и Ch5 термодинамически ограничена при любых условиях практический интерес. Таким образом, были рассмотрены методы, чтобы управлять неблагоприятным равновесия путем дальнейшей реакции уксусной кислоты или удаления ее из реакция по мере ее возникновения. Среди наиболее многообещающих реакций с использованием первого одним из этих методов является синтез винилацетата из смеси СО2, Ч5, и С2h3. Как показано, термодинамика этой общей реакции благоприятна. ниже.

Винилацетат . Один из возможных способов установить равновесие реакции (1) заключается в производстве винилацетата по двухреакционной системе:

СО2 + Ch5 «Ch4COOH (1)
Ch4COOH + C2h3 » Ch4CO2Ch4 (2)
CO2(г) + Ch5(г) + C2h3(г) » Ch4CO2Ch4(г) (3)

Равновесные термодинамические расчеты (минимизация свободной энергии Гиббса) выполненный на вышеуказанной реакционной системе с использованием уравнения состояния Пенга-Робинсона и стехиометрический входной состав реагентов, CO2, Ch5 и C2h3.

Для этой системы относительная конверсия Ch5 увеличивается с увеличением давление и понижение температуры. Максимальная фракционная конверсия Ch5, 0,983, достигается при 300 К и 150 атм. Даже при более низких давлениях дробное конверсия была еще высокой (например, при 300 К и 5 атм конверсия составляла 0,971). Наивысшие конверсии достигаются, когда система имеет жидкую фазу. К сожалению, конверсия резко падает, когда система представляет собой пар. При 350 К и 5 атм, фракционная конверсия метана 0,0025.

Эти расчеты показывают, что приведенная выше система реакций является термодинамически благоприятный. Таким образом, это возможная альтернатива для преодоления термодинамического ограничения реакции прямого синтеза уксусной кислоты из СО2 и Х5.

Образование ацетата на катализаторе . Второй метод преодоления неблагоприятным равновесием будет реакция CO2 и Ch5 с образованием ацетата на катализаторе из оксида металла с поверхностными гидроксильными группами. Этот в результате реакции образуются адсорбированные ацетатные частицы и вода:

СО2 + Ch5 + *-OH » Ch4COO-* + h3O (6)

Вода удаляется из системы непрореагировавшими газами или продувочным газом. Как только катализатор насыщается ацетатными частицами, его удаляют из реагенты и условия реакции, оставляя только катализатор с адсорбированным разновидность. Затем катализатор подвергают воздействию пара в благоприятных условиях. к удалению ацетатных соединений в виде уксусной кислоты. Это регенерирует катализатор. сайты и дает желаемый продукт уксусной кислоты:

Ch4COO-* + h3O » *-OH + Ch4COOH (7)

Затем катализатор удаляют из условий десорбции, и цикл начнется снова. Этот каталитический цикл показан на рис. 1.

Рис. 1. Диаграмма циклической регенерации катализатора

Из-за отсутствия термодинамических данных для твердых веществ в AspenPlus базу данных, для этой системы нельзя было запустить моделирование. Однако все же может быть возможным методом преодоления термодинамики реакции (1), которую мы будем рассматривать дальше.

Образование ацетата из CO2 и Ch5

ДРИФТЫ Эксперименты . Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье с диффузным отражением (DRIFTS) показывают образование ацетатных частиц из смеси СО2/Ч5 на катализаторе. Эксперименты были проведены путем первой адсорбции уксусной кислоты на катализаторе для определения полосы поглощения, соответствующие уксусной кислоте. Затем свежий образец катализатора подвергался воздействию смеси CO2/Ch5, что приводит к появлению спектральных полос, соответствующих полосам чистой уксусной кислоты. кислота. Были исследованы два катализатора: 5% Pd/уголь и 5% Pt/оксид алюминия. Палладиевый катализатор готовили путем осаждения с помощью Calgon Carbon. платиновый катализатор был приготовлен Джонсоном-Мэтти методом начальной влажности. Перед экспериментами катализатор предварительно обрабатывали при 500°C в токе гелия (He). Затем катализатор подвергали воздействию потока экспериментального газа. Температура повышали с шагом 50°С до 400°С. Каждая температура поддерживалась в течение 30 минут, при этом спектры снимаются каждые 10 минут.

Когда образец катализатора, предварительно обработанный только He, подвергался воздействию эквимолярной смеси Ch5 и CO2, пиков ацетата нет наблюдались. Пик Ch5 на высоте 3010 см -1 и 1300 см -1 и СО2 пики на высоте 3660 см -1 и 2350 см -1 были единственными пиками, видимыми на спектрах. Однако, когда предварительная обработка включала воздействия потока CO2 при 500°C в течение 1 часа, спектры показали наличие ацетата пики. Результаты этого эксперимента показаны на рис. 2.9.0003

Рисунок 2. 50 процентов CO2/50 процентов смеси Ch5 более 5 процентов Pd/углерода Предварительно обработан в CO2

В дополнение к пикам Ch5 и CO2 на спектре можно увидеть четыре пика ацетата. спектры. Пик на 1790 см -1 соответствует отрезку С=О в димере. уксусной кислоты, а пик при 1,743 см -1 соответствует растяжке С=О в мономере уксусной кислоты. Пик 1420 см -1 можно отнести к O-H деформации в димере уксусной кислоты. Наконец, 1600 см -1 пик соответствует к отрезку OC = O в ацетате, абсорбированном моноденатом.

При использовании 5-процентного катализатора Pt/оксид алюминия адсорбция уксусной кислоты показал немного разные пики из-за различного взаимодействия с поверхность катализатора. Когда 5-процентный образец Pt/глинозем подвергался воздействию эквимолярного смесь Ch5 и CO2, отчетливая наблюдались ацетатные пики. Результаты этого эксперимента можно увидеть на рисунке 3. В отличие от 5-процентного катализатора Pd/C, предварительная обработка не влияла на образование ацетата. Кроме того, количество ацетата, образованного 5-процентный катализатор Pt/глинозем был значительно больше, чем тот, что образовался на 5-процентный катализатор Pd/C.

Рис. 3. 50% CO2/50% Ch5 Смесь более 5% Pt/глинозема Предварительно обработан в He

TPR Эксперименты . Для дальнейшего подтверждения образования уксусной кислоты в в газовой фазе использовали температурно-программируемую реакцию Altamira AMI 1. (ТПР) система. В дополнение к детектору теплопроводности, эта система имеет онлайн-масс-спектрометр (МС). Поскольку эксперименты DRIFTS показали, что катализатор 5% Pt/оксид алюминия работает лучше, чем 5% Pd/углерод, мы исследовали 5-процентный катализатор Pt/оксид алюминия в экспериментах TPR.

Для каждого эксперимента катализатор предварительно обрабатывали He при 500°C в течение 1 часа. Затем температуру снижали до 50°С и катализатор пропитывали СО2 в течение 1 часа. Затем катализатор подвергали воздействию реакционного газа, и температура доводили до 400°С и выдерживали 1 час. Затем система была разрешена охладить до комнатной температуры. Данные МС при 43 а.е.м. и 60 а.е.м. и фрагменты уникальной массы уксусной кислоты принимали на протяжении всего эксперимента.

В первом эксперименте после предварительной обработки в He и CO2 катализатор подвергался воздействию чистого Ch5. На рис. 4 показаны данные МС для этих пиков, начиная с в то время, когда Ch5 был введен в систему.

Рис. 4. Данные эксперимента Ch5 MS

Как видно на рис. 4, пики 43 и 60 начинают увеличиваться при достигает около 375°С. Пиковый сигнал возрастает до максимума, а затем резко уменьшается, хотя температура остается между 375°C и 400°C. Мы связываем это с реакцией адсорбированного СО2 с Х5. Поскольку поток Ch5 продолжается, адсорбированный CO2 постепенно расходуется. Потому что нет дополнительного CO2 в системы во время обработки Ch5, использованный CO2 не заменяется.

Также важно отметить, что оба пика выше фонового шума, как показано зеленой линией, которая была проведена как при 43, так и при 60 а.е.м., когда не было катализатор был. Отсюда делаем вывод, что для реакции необходим катализатор.

Во втором эксперименте после предварительной обработки катализатора в He и CO2, на него воздействовали эквимолярной смесью СО2 и Х5. На рис. 5 показаны данные при 60 а.е.м. для трех экспериментов: Ch5, СО2+Ч5 и без катализатора.

Рисунок 5. Сравнение массы 60 а.е.м.

Из рисунка 5 видно, что пик 60 а.е.м. для эксперимента CO2 + Ch5 начинает увеличиваться, когда температура достигает примерно 375°С. Как только пик достигает максимума, он остается там до тех пор, пока система не начнет остывать с 400°C, после чего мы видим снижение до уровня шума.

Разницу между ширинами пиков Ch5 и CO2 + Ch5 можно объяснить СО2 в системе. В первом эксперименте не было дополнительного CO2 для замены что использовали в реакции. Во втором эксперименте было доп. CO2 в сырье, который мог бы заменить прореагировавший CO2. Мы видим, что CO2 непрерывно заменяется во время эксперимента CO2/Ch5.

В полном масс-спектре, снятом при 400°С, наблюдались пики, соответствующие к Ch5 и CO2. Мы также наблюдали небольшой, но отчетливый пик при 60 а.е.м. Нет другого наблюдались пики. Это указывает на то, что образуется только уксусная кислота. У нас есть отсутствие каких-либо других продуктов реакции.

Резюме

Наши исследования были сосредоточены на получении уксусной кислоты из CO2 и Ch5 на твердом катализатор. Термодинамический анализ прямого синтеза уксусной кислоты показывает что, хотя повышение давления и температуры улучшают равновесную конверсию Ch5 реакция термодинамически ограничена при всех практических условиях. интерес.

Чтобы установить равновесие, были исследованы методы удаления уксусной кислоты. Некоторые из них имеют конверсию, которая в количественном отношении приемлема при доступных условиях. условия. Мы выбрали двоих для дальнейшего изучения.

Первым был синтез винилацетата из уксусной кислоты и ацетилена. Поскольку более 60 процентов уксусной кислоты используется для производства винилацетата, это был бы разумный и промышленно полезный подход. Эта реакция будет быть соединен с прямой реакцией синтеза, тем самым стимулируя конверсию Ч5 в уксусную кислоту. При 300 К и 5 атм равновесная конверсия Х5 равна более 99 процентов.

Второй подход – это циклическая регенерация катализатора. Этот метод связано с образованием ацетата на поверхности катализатора под условиях реакции, а затем удаление ацетата в виде уксусной кислоты при отдельные условия десорбции.

Образование ацетата на поверхности катализатора и образование газовая фаза уксусной кислоты из CO2 и Ch5 была продемонстрирована в обоих DRIFTS и TPR-эксперименты соответственно.

Эксперименты DRIFTS проводились с использованием как 5-процентного Pd/углерода, так и 5-процентного Катализаторы Pt/глинозем. При воздействии эквимолярной смеси CO2 и Ch5 оба катализаторы показали образование ацетата. С 5-процентным катализатором Pd/C, Требовалась предварительная обработка катализатора CO2. Ацетат не образуется при катализатор был предварительно обработан только He. Ацетат образуется только при катализатор предварительно обрабатывали СО2. Катализатор 5 процентов Pt/глинозем показал образование ацетата независимо от предварительной обработки. Кроме того, ацетат пики были больше в спектрах 5% Pt/оксид алюминия, что указывает на то, что это лучший из двух катализаторов этой реакции.

Используя систему ТПВ с онлайн-МС, мы проверили образование газовой фазы уксусная кислота из реакции CO2 с Ch5 с использованием 5-процентного Pt/глинозема катализатор. Для каждого эксперимента катализатор предварительно обрабатывали He, пропитывали CO2, затем подвергали воздействию либо чистого Ch5, либо эквимолярной смеси CO2 и Ch5.

В обоих экспериментах мы наблюдали, что пик МС, соответствующий уксусной кислоте (60 а.е.м.) стали наблюдаться около 375°C. Этот пик был выше фона шум, который наблюдался при отсутствии катализатора.

Кроме того, при изучении полного спектра масс, снятого во время максимума, обнаружены только пики, соответствующие Ch5, CO2 и уксусной кислоте. У нас нет доказательств любых побочных продуктов.

Таким образом, делаем вывод, что газообразная уксусная кислота может образовываться из CO2 и Ч5. Для этой реакции требуется катализатор, так как уксусная кислота не образуется. отсутствие катализатора. Мы окончательно показали образование как адсорбированных ацетат и газофазная уксусная кислота из СО2 и Ч5 с использованием твердого катализатора.

Журнальные статьи в этом отчете : 2 Отображено | Скачать в формате RIS

Тип Цитата Проект Источники документов
Журнальная статья Уилкокс Э. М., Робертс Г.В., Спайви Дж.Дж. Термодинамика карбоксилирования легких алканов. Applied Catalysis A — General 2002;226(1-2):317-318. R827124 (2001)
R827124 (Окончательный)
недоступен
Журнальная статья Уилкокс Э.М., Робертс Г.В., Спайви Дж.Дж. Прямое каталитическое образование уксусной кислоты из CO 2 и метана. Catalysis Today 2003;88(1-2):83-90. R827124 (окончательный)
недоступен

Дополнительные ключевые слова:

зеленая химия, катализ, уксусная кислота, метан, карбоксилирование.