淺探雙甘膦催化氧化合成草甘膦工藝研究及母液中甲醛的消除

武斌　吳桂生

摘 要：近幾年，我國合成草甘膦技術水平逐漸提升，已經(jīng)成為世界上草甘膦出除草劑生產(chǎn)量最大的國家。基于此，本文將分析雙甘膦催化氧化合成草甘膦工藝，并研究草甘膦母液中甲醛的消除方式，希望通過以上兩方面的研究，能夠提升我國雙甘膦催化氧化合成草甘膦的技術水平。

關鍵詞：雙甘膦催化氧化;草甘膦;甲醛

草甘膦的俗稱為農(nóng)達，最早出現(xiàn)在1974年的美國，屬于一種使用效果較高的除草劑，其在實際使用的過程中，具備使用范圍廣、毒性低以及除草效果好等優(yōu)點，因此成為世界上銷售量較高的農(nóng)藥之一。對雙甘膦催化氧化合成草甘膦技術進行研究，對促進草甘膦生產(chǎn)來說具有非常重要的作用。

1 雙甘膦催化氧化合成草甘膦工藝

1.1 雙甘膦催化氧化草甘膦合成條件

雙甘膦催化氧化草甘膦中的合成條件包括很多因素，例如反應溫度、反應壓力、水溶液濃度以及反應時間等，以上影響因素一旦出現(xiàn)誤差，則會影響整個反應生成過程的有效性。因此在研究雙甘膦催化氧化草甘膦合成條件的過程中，可以采用控制變量的方式，對反應終點進行嚴格控制。整個雙甘膦催化氧化草甘膦反應中會出現(xiàn)一定量的副反應，副反應產(chǎn)生的物質(zhì)，不僅會影響最終合成效率，同時還會造成環(huán)境污染，所以本次實驗中的反應終點為雙甘膦催化氧化草甘膦質(zhì)量含量在0.5%以下。通過實驗發(fā)現(xiàn)，雙甘膦催化氧化草甘膦合成的最佳條件為以下內(nèi)容：雙甘膦與催化劑的比為5：1，反應時間90分鐘，反應壓力控制在0.5MPa，在該種條件下，雙甘膦催化氧化草甘膦的轉(zhuǎn)化率為90.5%，草甘膦的選擇性為91%[1]。

1.2 雙甘膦催化氧化草甘膦催化劑性能提升

催化劑能夠起到提升雙甘膦催化氧化草甘膦合成效率、提高雙甘膦催化氧化草甘膦轉(zhuǎn)化率和選擇性的作用，提升催化劑性能，對整個生產(chǎn)活動來說具有非常重要的意義。當反應溫度為700攝氏度，時間為4小時的條件下，雙甘膦催化氧化草甘膦的選擇性最高，轉(zhuǎn)化率在94.5%左右，選擇性在94%左右。將活性炭催化劑中加入數(shù)量為2%的氮源，整個雙甘膦催化氧化草甘膦反映過程在70分鐘之后結(jié)束，雙甘膦催化氧化草甘膦的轉(zhuǎn)化率為100%，該條件下甘草磷的選擇性為95.8%。與沒加入氮源之前的94%相比，得到了明顯提升。改良完成之后的催化劑，即使多次使用，整個催化劑依據(jù)具備較強的活性，因此這一催化劑改性方式具備非常高的應用價值。

1.3 雙甘膦催化氧化草甘膦合成反應機理

雙甘膦催化氧化草甘膦的整個反應過程較為復雜，在實際反應中存在較多的副反應，反應過程中產(chǎn)生的二氧化碳可以持續(xù)排出，但是甲醛由于可以與溶液反應，因此不能自主排除，必須對其進行有效控制。否則甲醛一旦與草甘膦繼續(xù)反應，則會降低最終雙甘膦催化氧化草甘膦的合成效率。因此甲醛和反應終點是整個反應過程中需要注意的重點問題。雙甘膦催化氧化草甘膦合成過程如下：

（OH）2P（O）N（CH2COOH）2-（HO）2P（O）CH2NHCH2 COOH+CO2+HCHO

該反應可以大致分為兩個部分，第一部分為斷鏈反應，第二部分為斷鏈與水中OH相互結(jié)合的過程，最終生成草甘膦。

2 草甘膦母液中甲醛的消除方式

2.1 甘草磷甲醛消除機理

雙甘膦催化氧化草甘膦合成實驗中存在副反應，副反應能夠生成甲醛，甲醛可以與草甘膦溶液相互融合，為了保證雙甘膦催化氧化草甘膦合成質(zhì)量，就需要對其中的甲醛進行消除。在此過程中，二價鐵和H2O2反應能夠形成Fenton實際，二價鐵能夠起到催化的作用，H2O2起到氧化作用，二者能夠針對雙甘膦催化氧化草甘膦反應中生成的有機化合物進行講解。這也是甲醛消除的主要反應機理，該種方式在實際應用的過程中具有清除效率高、方便、快捷等優(yōu)點，能夠有效去除雙甘膦催化氧化草甘膦母液中的甲醛。

2.2 甲醛消除方法

甲醛去除采用的方法主要為電化學Fenton法，最終甲醛的去除過程受到時間、溶液酸堿度以及電流密度等條件的影響，消除過程中需要將反應時間控制在2小時左右，電流密度0.9A，電解質(zhì)含量0.5%，pH值為3，兩極板之間的距離為2cm，在該種條件下，甲醛的去除效率最高，為82%左右。在電化學Fenton法中，二價鐵與H2O2能夠形成芬頓試劑，提升整個反應過程中的氧化性，并將其轉(zhuǎn)化為羥基自由基，該種物質(zhì)具備較強的甲醛去除功能，因此能夠高效除去甲醛。另外，甲醛去除反應過程最好在酸性的條件下進行，這一環(huán)境能夠提升羥基自由基的反應效率，促進整個甲醛去除實驗的反應速度。

雙甘膦催化氧化合成草甘膦工藝在實際實施中，需要在原有反應條件的基礎上，對其不斷完善和優(yōu)化，提升雙甘膦催化氧化合成草甘膦效率，確定各個反應過程中的影響因素，這種方式能夠針對每個反應過程進行有效控制[2]。

3 結(jié)論

綜上所述，雙甘膦催化氧化合成草甘膦工藝能夠提升甘草磷的生產(chǎn)效率，在此過程中，通過確定雙甘膦催化氧化合成草甘膦條件、去除母液甲醛等方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對整個雙甘膦催化氧化合成草甘膦過程的優(yōu)化，最終達到提升甘草磷生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的目的。

參考文獻：

[1]黃艷芳，劉志軍，劉金紅.活性炭催化氧化雙甘膦合成草甘膦工藝研究進展[J].農(nóng)藥，2017.