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過氧化氫工作液中蒽醌的降解與再生-張濤
2017-7-13 閱讀(2057)
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雙氧水是一種重要的無機(jī)化工原料和精細(xì)化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于化工、紡織、造紙、食品、醫(yī)藥、冶金、電子、農(nóng)業(yè)、軍事和環(huán)保等領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，雙氧水的應(yīng)用領(lǐng)域不斷開拓，雙氧水的需求量也越來越大。目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)雙氧水的主要方法是蒽醌法［1-3］ 。但在其循環(huán)生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生大量降解物，它們裹帶工作液中的有效蒽醌、磷酸三辛酯、重芳烴等有機(jī)成份使工作液的表面張力下降，粘度增加，系統(tǒng)阻力增高，有效成份流失，導(dǎo)致雙氧水產(chǎn)率降低、質(zhì)量下降、生產(chǎn)成本提高。因此，工作液中有效蒽醌的降解與再生問題是需要著重研究的課題。本文對(duì)雙氧水工作液中的降解和再生問題進(jìn)行重點(diǎn)介紹。
1 降解物的成份與含量
在工作液的循環(huán)過程中，有效蒽醌不斷進(jìn)行氫化、氧化反應(yīng)，同時(shí)會(huì)有一些副反應(yīng)的發(fā)生使其失去生產(chǎn)雙氧水的能力，此現(xiàn)象稱之為蒽醌的降解。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，由于工作液組成較為復(fù)雜，其中發(fā)生的反應(yīng)繁多，到目前為止，也僅弄清楚了某些部分。蒽醌法工藝由黎明化工研究院研發(fā)，隨后又對(duì)其降解物進(jìn)行了更深一步的研究。曾合成并鑒定出工作液中的一部分降解物 ［4］ ，它們是:2-乙基蒽酮、2-乙基羥基蒽酮和四氫-2-乙基蒽醌環(huán)氧化物。郭緒明等［5］ 鑒定出了兩種新的降解物:四氫-2-乙基羥基蒽酮和六氫-2-乙基羥基蒽酮。Drelink-iewicz ［6］ 通過對(duì) 2-乙基蒽醌的深度氫化，然后利用液相色譜、薄層色譜、紅外光譜、核磁共振波譜等方法鑒定出 2-乙基蒽、2-乙基蒽酮、四氫-2-乙基蒽、六氫-2-乙基蒽、八氫-2-乙基蒽醌和十氫-2-乙基蒽醌等一系列降解物的存在。段正康等［7-8］ 對(duì)工作液中降解物的種類與含量進(jìn)行了定性和定量分析。通過分析得到了工作液中主要降解物的種類為四氫-2-乙基蒽醌的同分異構(gòu)體、六氫-2-乙基蒽醌環(huán)氧化合物、四氫-2-乙基蒽醌環(huán)氧化合物和六氫-2-乙基蒽醌，各個(gè)組份獨(dú)自的含量在工作液中占 0. 1%-0. 5%之間。同時(shí)，還鑒定出 2-乙基蒽酮、八氫-2-乙基蒽醌、2-乙基羥基蒽醌、二氫-2-乙基蒽醌環(huán)氧化合物、八氫-2-乙基-二羥基蒽醌二環(huán)氧化合物、2-乙基蒽醌異構(gòu)體和四氫-2-乙基蒽酮異構(gòu)體等的存在，但這些組分含量很低，在工作液中的含量均小于 0. 1%。
2 降解機(jī)理
根據(jù)雙氧水的生產(chǎn)原理以及已經(jīng)被鑒定出的降解物種類，工作液中有效蒽醌的降解可以分成氫化降解和氧化降解，其中氫化降解包括蒽醌芳環(huán)的深度氫化和羰基鍵的氫解。2. 1 蒽醌芳環(huán)的深度氫化蒽醌芳環(huán)的氫化主要是指 2-乙基氫蒽醌和四氫-2-乙基氫蒽醌的深度氫化。氫化過程的機(jī)理是在鈀催化劑的存在下，蒽醌中羰基雙鍵上發(fā)生加氫反應(yīng)被還原為氫蒽醌，生成的氫蒽醌與蒽醌通過氫鍵相結(jié)合，形成相應(yīng)的分子化合物蒽醌氫蒽醌。但由于蒽醌中的兩個(gè)羰基屬于第二類定位基，該定位基使旁邊的兩個(gè)苯環(huán)鈍化，使得在苯環(huán)上的取代反應(yīng)變得困難，同時(shí)，β 位烷基降低了苯環(huán)加氫的反應(yīng)速度，使其容易發(fā)生深度氫化副反應(yīng)［9］ 。
