臭氧-紫外协同氧化对二甲苯制备对苯二甲酸过程研究

发布时间：2021-07-22 21:23

　　精对苯二甲酸（Purified Terephthalic Acid,PTA）生产在聚酯化纤工业中一直处于“龙头”地位,而对二甲苯（p-Xylene,PX）液相氧化技术则是PTA生产过程的关键。目前传统PX氧化工艺存在环境污染、能耗高等诸多缺点,随着全球对环保诉求的不断提高,探索一种大规模生产PTA的绿色替代工艺迫在眉睫。本文采用臭氧为氧化剂,借助紫外光外场强化技术实现了 PX到对苯二甲酸（TPA）的绿色选择性氧化过程;通过氧化实验对搅拌速率、溶剂比、臭氧通入量、紫外光波长、pH值和温度等工艺条件进行了优化,结果表明在乙腈-水体积比1.5,pH=6.0,紫外光主波段305nm,反应温度45℃的最优工艺条件下反应20 h,目的产物TPA收率可达80%;通过乙腈-水溶剂多次洗涤后氧化主产物TPA纯度可达98.1 wt%,主要杂质p-TA、4-CBA含量分别为1.9 wt%和20 ppm。其次,自由基猝灭实验表明,一定浓度的猝灭剂TBA可以将臭氧-紫外协同氧化反应体系中的·OH完全猝灭,但是·OH猝灭后臭氧直接氧化作用仍然存在;通过自由基捕捉实验和EPR检测,直接证明在臭氧-紫外协同氧化PX反... 

【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１臭氧分子共振杂化结构模型??Ｆｉｇ．２．１?Ｏｚｏｎｅ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｒｅｓｏｎａｎｃｅ?ｈｙｂｒｉｄ?ｍｏｄｅｌ??

发现在过氧化氢添加量与臭氧通??入量摩尔比为０．７５反应条件下，灭多威的降解去除率可以达到９０％，莠去津的降解去??除率可以达到９６％，在温和反应条件下实现了对农药废水改善水质、提高可生化性的目??的。??２．３．３臭氧－紫外协同氧化??电磁波谱中波长在１００?ｎｍ到４００?ｎｍ范围内的光称之为紫外光，波段在２００－２８０?ｎｍ、??２８０－３２０?ｎｍ、３２０－４００?ｎｍ范围内的光分别称之为短波、中波和长波紫外光，而波长在??２００?ｎｍ以下的光称之为真空紫外光，紫外光光谱图如图２．２所示。紫外光以其独特优??良的光电效应、光化效应、生物效应以及荧光效应，在医疗杀菌、工业生产和国防科??技等领域得到广泛应用。??１００ｎｍ?４００ｎｍ?７８０ｎｍ??Ｘ光一——紫外线——｜＾可见光红外线??ｍａｍ??ｙ真空短波?中波?长波、??紫外紫外?紫外?杂外??ｌＯＯｎｎｉ?２００ｎｍ?２８０ｎｍ?３２０ｎｍ?４００ｎｍ??－－１ｗａｗ４?－４－－?－－??图２．２紫外光谱图??Ｆｉｇ．２．２?Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ?ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ??臭氧对不同波段紫外光的吸收率不同，研宄ｌ４６Ｉ发现臭氧在２５０?ｎｍ紫外光照条件下??出现最大吸收峰值。臭氧在紫外光激发作用下分解产生高活性氧原子Ｃ＾Ｄ）和高活性氧??气分子Ｏ＾Ａｇ），该过程在室温（２５°Ｃ）的温和条件下即可发生，有研究［４７，证明〇（七）??在臭氧氧化作用中发挥关键作用。相关文献中不同波段紫外光照射条件下臭氧分解产生??〇（幻）的量子产率如图２．３所示［５（）＿５５１在３０５?ｎｍ紫外光照条件下〇（幻）量子产率最大可??以达到０．９以上。工

２－１???１．０－??＞＊＞?０．８?－?▲??口?■??３?▲??Ｃ?０．６－?▲??§?＿??＾?■??ｑ?０．４?－?■?Ｔａｋａｈａｓｈｉ?ｅｔ?ａｌ．??■?ＣｒｆＵｌＡ??？?Ｔｒｏｌｉｅｒ?ａｎｄ?ｗｉｅｓｅｎｆｅｌｄ??°?ａ?ＮＡＳＡ／ＪＰＬ?（２００３）?■??０．２?－?Ｓ｜＾??１９５?２１０?２２５?２４０?２５５?２７０?２８５?３００?３１５?３３０??Ｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图２．３不同波段紫外光照条件下（ＶＤ）的量子产率｜５Ｈ＿５５１??Ｆｉｇ．２．３?Ｑｕａｎｔｕｍ?ｙｉｅｌｄ?ｏｆ?０（?Ｄ）?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ?ｌｉｇｈｔ??臭氧－紫外协同氧化是一种将臭氧鉍化与紫外光照射相结合的高级氧化技术，紫外??光激发臭铽分解产生〇（Ｍ））和ｏＹＡｇ），?Ｏ＾Ｄ）被水分ｆ?ＷＨＢ：：＇反应／ｋ成具有较强鉍化能??力的．ＯＨ，主要依靠．ＯＨ实现对有机废水中污染物的绿色氧化降解，被广泛应用Ｊ＇？有机??废水污染物氧化降解领域｜５（＂５８１。臭氧－紫外协Ｎ氧化反应休系中＊〇Ｈ生成机理１５９１如Ｆ：??〇３＋Ｈ２０＋ＵＶ－＾?Ｈ２〇２＋〇２?（２－１）??Ｈ２０２＋ＵＶ－＞２＊ＯＨ?（２－２）??Ｈ２０２?＾?Ｈ：０＞?Ｈ＋?（２－３）??０３＋?Ｈ２０＂?＾〇３＊?＋?ＨＯ，＊?（２－４）??Ｈ０２．?—?０２．－＋?Ｈ＋?（２－５）??０３＋０２．－—０３．－＋０２?（２－６）??〇３＊?＋?Ｈ＋＾Ｈ０３＊?（２－７）??崔迪等人｜ｗ）ｌ对臭氧－紫外协同氧化降解

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本文编号：3297927