3、結果與討論

3.6 反應體系建模

在此，我們建立一個簡化的物理模型，以便說明動力學的主要特征。在本文的研究中，我們發現D-木糖和氫的競爭模型對研究的糖加氫過程非常有幫助。由D-木糖轉化生成D-木糖醇的速率可以由以下方程式描述：

H2在糖溶液中的溶解度是根據D-木糖、D-木糖醇濃度、溫度和H2壓力的函數公式計算出來的。該方程基于實驗溶解度測量。

用于HPLC檢測的樣品量非常小，因此假設反應液的體積始終保持恒定。因此，采用理想的批次反應器模型，質量平衡可表示為:

此處，催化劑密度：

在參數估計中考慮了吸附熱的影響，但得到了一個不確定的低值(0.743 kJ/mol，誤差1200%)。因此，在模型的最終版本中，吸附熱被認為是零。速率常數對溫度的依賴關系可用Arrhenius描述方程:

將后向差分法作為參數估計器的子任務，對常微分方程組進行數值求解。利用Simplex 和 Levenberg–Marquardt法進行參數估計。所有的數值工具都在使用的軟件Modest （Haario, 1994）中?；谏鲜瞿Ｐ停浪懔朔磻w系的動力學參數，包括頻率因子k0、活化能Ea和吸附系數Kxylose和KH2。模型擬合與實驗數據吻合良好(99.6%)(表3)。模型與實驗數據的擬合如圖12所示，反應動力學模型很好地描述了所研究的壓力和溫度范圍內的實驗數據。從表4可以看出，木糖加氫的活化能(EA)約為53.1 kJ/mol，與報道的Ra-Ni催化劑的活化能相等，與報道的釕基催化劑的活化能相近。因此，證明了配備了旋轉床反應器的Ru/CF催化劑對D -木糖加氫制備D -木糖醇具有較高的催化活性。

4、結論

本文研究了負載釕的碳泡沫催化劑對D -木糖加氫制D -木糖醇的反應及旋轉床酶反應器的應用。相比工業的“泥漿式”催化劑(Ru/AC)，旋轉床反應器和Ru/CF (Ru,占碳泡沫質量分數的3%)催化劑的使用提高了制備D-木糖醇反應速率、轉化率和選擇性。

應用原文請見下方PDF文件：

利用Spinchem旋轉床反應器中的釕修飾碳泡沫催化劑實現D -木糖的催化加氫