樟脑磺酸生产时有大量副产品醋酸,这些废醋酸如果不进行回收利用或是处理不当,会造成资源的浪费以及环境的污染,这不符合我国可持续发展的战略要求,所以对樟脑磺酸生产过程中的废醋酸进行处理,具有提高经济收益与环境效益的意义。因此,本研究对醋酸的各种处理方法进行了分析比较,并对精馏法的提纯效果进行了实验和计算。
2 樟脑磺酸
2.1 理化性质
樟脑磺酸是樟脑的衍生物,分子式:C10H16O4S,分子质量232.3,是一种重要的有机合成中间体,由于具有手性对应体结构,根据其光学特性可分为左、右旋结构,广泛应用于日化、轻工和医药等行业。
随着光学活性手性药物研究工作的进一步开展,左、右旋光活性的樟脑磺酸常用于人类免疫缺陷病毒改善剂、生产肠道紊乱抑制剂等药剂作为医药中间体。它的钠盐在医药上可用作神经中枢兴奋剂, 用于治疗呼吸与循环的急性障碍,对抗中枢神经的中毒等[2]。
2.2 工业生产过程
工业上常采用硫酸磺化樟脑粉制得樟脑磺酸,其反应式为:
因为这一磺化反应是一可逆反应,反应产物之一的水将与乙酐结合生成醋酸,这有利于反应向生成樟脑磺酸的方向进行,所以乙酐同时作为该反应的脱水剂与溶剂。提取主产品樟脑磺酸后,剩余反应残液经简单过滤得到废醋酸。
2.3 副产物废醋酸的主要成分
根据工艺中所用物质,和工艺的反应过程易知废醋酸中的主要成分应为醋酸、醋酐和微量的水。
醋酸的理化性质:醋酸分子式为CH3COOH,有刺激性气,无色透明液体。熔点16.6 ℃、沸点117.87 ℃、密度为1.0492 g/cm3。在16.6 ℃以下纯醋酸会结成冰状固体,所以又称冰醋酸。醋酸有强烈的腐蚀性,易溶于许多有机溶剂,它的水溶液有弱酸性,能跟碱性氧化物、碱以及许多活泼金属反应生成醋酸盐。某些醋酸盐如醋酸锰、醋酸铝可用做染色工业的媒染剂。
醋酐的理化性质:醋酐分子式为C4H6O3,有强烈的乙酸气,有吸湿性,无色透明液体。相对密度1.080、熔点-73 ℃、沸点139 ℃、折光率1.3904、闪点54 ℃、自燃点400 ℃。低毒、易燃、有腐蚀性、有催泪性,应避免接触皮肤或眼睛以防引起损伤。它与乙醇作用形成乙酸乙酯,缓慢地溶于水形成乙酸,溶于氯仿和乙醚。工业上主要用作醋酸纤维素,其次是用于有机合成中的乙酰化剂。醋酸纤维主要用作胶卷胶片、纺织纤维、香烟过滤嘴和赛路珞塑料;在医药行业中作为重要中间体用于咖啡因、维生素E、氯霉素、乙酰水杨酸等药物;在染料行业中用于蓝、硫化嫩黄、分散深蓝等中间体的还原;在香料行业是苯乙酮、乙酰水杨酸甲酯、肉桂酸等物质的合成原料。
3 废醋酸处理源'自:751-'论]文'网"www.751com.cn
3.1 处理方法
醋酸的提纯方法主要有膜分离法、吸附法、萃取法、精馏法、酯化法、中和法、生化法及上述各个方法的综合使用[4]。
3.2 不同方法的特点及应用
3.2.1 膜分离法
膜分离利用离子、分子、微粒的之间电性与几何尺寸的差别,可精细分离多组分的混合物。在多种膜分离法中,用于有机溶剂回收纯化的操作方法主要是:扩散透析和渗透蒸发。
用双极性膜电渗析法处理极稀醋酸废水,可以得到浓缩醋酸质量分数在36%以上,即使是还含有其它有机物的极稀废水,也可以使其恢复到中性,但该过程电流效率低,过程能耗较高[5]。