Exploration of lower critical solution temperature DES in a thermoreversible aqueous two-phase system for integrating glucose conversion and 5-HMF separation

化学 水溶液 糠醛 萃取(化学) 共晶体系 差示扫描量热法 色谱法 分离过程 低临界溶液温度 纤维素 双水相体系 核化学 有机化学 催化作用 物理 合金 热力学 聚合物 共聚物
作者
Shanshan Tu,Xiaojie Yu,Qinghua Ji,Qiannan Ma,Cunshan Zhou,Li Chen,Clinton Emeka Okonkwo
出处
期刊:Renewable Energy [Elsevier BV]
卷期号:189: 392-401 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.renene.2022.02.096
摘要

With the deepening of the research on the conversion of cellulose biomass to furfural, there is no green and efficient method to separate sugars and 5-HMF. This study utilized a thermoreversible aqueous two-phase system (ATPS) coupled with tetrabutylammonium bromide ([N 4444 ]Br)- based deep eutectic solvents (DES) and inorganic salts for separating glucose and 5-HMF. The thermal characteristics of DESs were analyzed by thermogravimetry (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The thermoreversible phase behavior of ATPS was determined by phase diagram. Furthermore, the process factors were optimized, such as the type and concentration of DES and phosphate, the temperature, and the time of ATPS were investigated, to maximize the separation of glucose and 5-HMF. Finally, the ATPS was a successful integrated catalytic reaction of glucose involving CrCl 3 and 5-HMF separation. The results showed that the ATPS consist of 30 wt% [N 4444 ]Br-EG and 25 wt% K 2 HPO 4 had the most efficient extraction rate, 5-HMF reached 96.0 ± 0.6%, and mainly existed in the DES phase, while glucose was enriched in salt phase, and the extraction rate reached 99.9 ± 0.03%. And the 5-HMF yield reached 25.6 ± 1.1% in the production separation integrated platform. This thermoreversible ATPS may provide a guide for the effective extraction of furfural from biomass-derived glucose.
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