臭氧與固體廢棄物聯合氧化油酸合成壬二酸的研究

陶科宇 史春薇 余興 遼寧石油化工大學 化學化工與環境學部

我國是天然資源大國，農副產品如油脂類化工產品產量巨大，大多只經過簡單、初步加工，附加值與利潤率較低。以不飽和脂肪酸或其衍生物為原料，經氧化裂解而制得壬酸與壬二酸。目前高純度的壬二酸依賴進口，如何利用低附加值的油酸得到高附加值的壬二酸，是急需解決的問題。

以臭氧為氧化劑，利用高錳酸鉀法生產壬二酸的廢棄物二氧化錳為原料，不添加相轉移試劑，氧化油酸合成壬二酸的方法。綠色環保、節約能耗、簡單安全,產物易分離。

1 實驗部分

1.1 試劑及儀器

MnO2、KOH、油酸等，分析純，國藥集團試劑有限公司。臭氧發生器(自制)。

1.2 實驗方法

取二氧化錳，加入KOH溶液，通入臭氧，在50℃條件下進行攪拌；加入油酸，滴加一定體積的濃硫酸和磷鎢酸催化劑，MnO2凝聚；剩余固體繼續反應。上述各反應物的物質的量比為：n(KOH) : n(MnO2) : n(油酸) : n(濃硫酸) : n(磷鎢酸) :n(O3)=1:1:0.1:2:0.0001:1～5:1:0.5:10:0.0005:5。

2 結果與討論

2.1 相轉移試劑對反應的影響

實驗比較了以磷鎢酸為催化劑, 分別以芐基三乙基氯化銨和十六烷基三甲基溴化銨為相轉移試劑的催化劑體系的催化氧化效果。由圖1可知，相轉移試劑的選擇對壬二酸收率有重大影響。CTAB作為相轉移試劑作用優于TEBAC。當相轉移試劑的質量為0.7g（即為原料質量的3.5%）時，壬二酸收率最高，而質量比為1%和7.5%時收率都有一定程度的減小。

圖1 相轉移試劑對收率的影響

表1 不同原料對壬二酸收率的影響

2.2 反應原料對收率的影響

考察以高錳酸鉀和二氧化錳為原料，結果見表1。以固體廢棄物二氧化錳為原料，2次收率達到高錳酸鉀一次收率，3次收率超過高錳酸鉀一次收率的60%。這主要是因為高錳酸鉀法合成壬二酸在加入油酸時，要先加入堿性溶液使其皂化，而將二氧化錳還原為錳酸鉀氧化劑時恰好使在堿性環境中進行，因此，本法在加入油酸時可以不加入堿性溶液，一次調節溶液酸堿度。采用固體廢棄物為原料對環境友好。

2.3 壬二酸產物結構分析

提純所得樣品的紅外光譜圖，特征吸收1725 cm-1-1695cm-1是之間的羧酸的羰基吸收帶；1250cm-1附近碳氧鍵伸縮振動吸收帶；1430 cm-1附近氫氧鍵的變形振動吸收帶。證明產物為壬二酸。

3 結束語

反應原料為廢棄物二氧化錳，既解決了高錳酸鉀法制備壬二酸的副產物污染環境的問題，又利用二氧化錳在堿性環境下生成錳酸鉀，同時利用臭氧補充氧化能力，最終獲得高收率的壬二酸。本方法是一種高效率，低污染，安全又易于工業化的新方法。

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