磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯的合成及其固定化研究

发布时间：2017-05-17 20:12

  本文关键词：磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯的合成及其固定化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯是商用三烷基磷酸酯中的典型代表,可用于有色金属的分离,稀土元素的分组和提纯,稀土与非稀土元素的分离,含酚废水的处理等方面。磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯一般是以正丁醇和异辛醇与三氯氧磷直接酯化合成。反应过程中会生成氯化氢,为了抑制氯化氢继续与磷酸酯和醇反应,一般会控制较高的真空度和很低的反应温度,这导致产品收率和醇的回收率都较低。因此,对经典工艺进行优化、研究探索新的合成方法具有十分重要的意义。本文采用直接酯化法,分别以正丁醇和异辛醇与三氯氧磷反应合成了磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯,通过对此经典工艺的优化和改进,得到了较优的合成条件。磷酸三丁酯的收率达到80.7%,提高了7.2%,正丁醇回收率达到85.3%,提高了3%;磷酸三异辛酯的收率达到81.4%,提高了3.8%,异辛醇回收率达到95.6%,提高了3.7%。在此基础上,本文研究了金属氯化物催化法和醇钠法合成上述磷酸酯的可行性,实验结果表明,催化法和醇钠法都能获得较好的反应结果,并通过优化反应条件,得到了较优的实验结果。以三氯化铝为催化剂,催化合成磷酸三丁酯时,产品收率为85.1%,正丁醇的回收率为86.6%;催化合成磷酸三异辛酯时,产品收率为89.5%,异辛醇回收率为97.5%。钠法合成磷酸三丁酯时,产品收率达到84.7%,正丁醇回收率为90.3%;合成磷酸三异辛酯时,产品收率为87.7%,异辛醇回收率为98.2%。氢氧化钠法合成磷酸三丁酯时,产品收率为81.2%,正丁醇回收率为89.3%;合成磷酸三异辛酯时,产品收率为83.6%,异辛醇回收率为97.7%。氢氧化钠法的产品收率及醇的回收率比钠法都略低,但是氢氧化钠价格比钠便宜,存储安全,且反应过程不生成氢气,所以此法是一种很有前途的方法。本文以大孔树脂吸附磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯得到萃淋树脂,并对其萃取性能进行了测试,取得了满意的结果。X-5型大孔树脂对磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯具有较好的吸附效果。磷酸三丁酯萃淋树脂和磷酸三异辛酯萃淋树脂对水中铬(VI)的萃取率分别为64.5%和62.7%,用少量5%氢氧化钠水溶液浸泡两次后,实现再生,循环使用5次后,对水中铬(VI)的萃取率仍无明显下降。磷酸三丁酯萃淋树脂和磷酸三异辛酯萃淋树脂对水中苯酚的萃取率分别为60.2%和58.9%,用少量5%氢氧化钠水溶液浸泡两次后,实现再生,循环使用5次后,对水中苯酚的萃取率仍无明显下降。
【关键词】：萃取剂 磷酸三丁酯 磷酸三异辛酯 酯化 催化 醇钠 磷酸酯萃淋树脂
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ265.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 文献综述12-24
• 1.1 溶剂萃取概述12-14
• 1.1.1 溶剂萃取简介12
• 1.1.2 溶剂萃取操作步骤12-13
• 1.1.3 溶剂萃取过程中影响因素13
• 1.1.3.1 萃取剂的影响13
• 1.1.3.2 稀释剂的影响13
• 1.1.3.3 pH的影响13
• 1.1.4 溶剂萃取的应用13-14
• 1.2 萃取剂概述14-17
• 1.2.1 萃取剂定义14-15
• 1.2.2 萃取原理15
• 1.2.3 萃取剂的再生15
• 1.2.4 对萃取剂性能的一般要求15
• 1.2.5 萃取剂分类15-17
• 1.2.5.1 酸性萃取剂16
• 1.2.5.2 酸性螯合萃取剂16
• 1.2.5.3 碱性萃取剂16-17
• 1.2.5.4 溶剂化萃取剂17
• 1.3 有机膦(磷)萃取剂概述17-18
• 1.4 磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯概述18-21
• 1.4.1 磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯简介18-19
• 1.4.2 萃取机理19
• 1.4.3 磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯的合成19-21
• 1.5 磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯固定化概述21-23
• 1.5.1 大孔树脂简介21-22
• 1.5.2 萃淋树脂简介22
• 1.5.3 磷(膦)酸酯萃淋树脂的制备及应用22-23
• 1.6 选题思路及研究工作23-24
• 第二章 实验部分24-28
• 2.1 主要试剂与原料24-25
• 2.2 主要实验仪器与设备25
• 2.3 定性定量分析25-28
• 2.3.1 定性分析25-26
• 2.3.2 定量分析26-28
• 第三章 磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯的合成工艺优化及改进28-54
• 3.1 磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯经典工艺的优化与改进28-37
• 3.1.1 实验步骤及操作流程28-29
• 3.1.1.1 磷酸三丁酯的合成28
• 3.1.1.2 磷酸三异辛酯的合成28-29
• 3.1.2 磷酸三丁酯的合成工艺优化29-35
• 3.1.2.1 正丁醇与氯化氢的反应验证29-30
• 3.1.2.2 磷酸三丁酯与氯化氢的反应验证30
• 3.1.2.3 反应温度的影响30-31
• 3.1.2.4 反应时间的影响31-32
• 3.1.2.5 真空度的影响32
• 3.1.2.6 加料方式的影响32-33
• 3.1.2.7 原料摩尔比的影响33
• 3.1.2.8 溶剂的影响33-34
• 3.1.2.9 后处理方式的影响34-35
• 3.1.3 磷酸三异辛酯的合成工艺优化35-36
• 3.1.3.1 反应温度和反应时间的影响35
• 3.1.3.2 真空度的影响35-36
• 3.1.3.3 原料摩尔比的影响36
• 3.1.4 小结36-37
• 3.2 磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯催化合成工艺研究37-45
• 3.2.1 实验步骤及操作流程37-38
• 3.2.1.1 磷酸三丁酯的合成37-38
• 3.2.1.2 磷酸三异辛酯的合成38
• 3.2.2 磷酸三丁酯的催化合成研究38-42
• 3.2.2.1 催化机理的探讨38-40
• 3.2.2.2 催化剂的影响40
• 3.2.2.3 催化剂用量的影响40-41
• 3.2.2.4 反应时间的影响41
• 3.2.2.5 反应温度的影响41-42
• 3.2.2.6 原料摩尔比的影响42
• 3.2.3 磷酸三异辛酯的催化合成研究42-44
• 3.2.3.1 催化剂的影响42-43
• 3.2.3.2 催化剂用量的影响43
• 3.2.3.3 反应温度和反应时间的影响43-44
• 3.2.3.4 原料摩尔比的影响44
• 3.2.4 小结44-45
• 3.3 磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯醇钠法合成工艺研究45-54
• 3.3.1 实验步骤及操作流程45-46
• 3.3.1.1 钠法合成磷酸酯45-46
• 3.3.1.2 氢氧化钠法合成磷酸酯46
• 3.3.2 磷酸三丁酯的醇钠法合成研究46-50
• 3.3.2.1 两种方法比较46-47
• 3.3.2.2 钠法中反应温度的影响47
• 3.3.2.3 钠法中反应时间的影响47-48
• 3.3.2.4 钠法中摩尔比的影响48
• 3.3.2.5 氢氧化钠法中带水溶剂的影响48-49
• 3.3.2.6 氢氧化钠法中带水时间的影响49
• 3.3.2.7 氢氧化钠法中冷却方式的影响49-50
• 3.3.3 磷酸三异辛酯的醇钠法合成研究50-53
• 3.3.3.1 两种方法比较50
• 3.3.3.2 钠法中反应温度的影响50-51
• 3.3.3.3 钠法中反应时间的影响51
• 3.3.3.4 钠法中摩尔比的影响51-52
• 3.3.3.5 氢氧化钠法中带水溶剂的影响52
• 3.3.3.6 氢氧化钠法中带水时间的影响52
• 3.3.3.7 氢氧化钠法中冷却方式的影响52-53
• 3.3.4 小结53-54
• 第四章 磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯固定化研究54-62
• 4.1 实验步骤54-55
• 4.1.1 大孔树脂的预处理54
• 4.1.2 磷酸酯萃淋树脂的制备54
• 4.1.3 标准溶液的配制54
• 4.1.4 磷酸酯萃淋树脂萃取性能测试54
• 4.1.5 磷酸酯萃淋树脂的再生54-55
• 4.2 实验结果与讨论55-59
• 4.2.1 大孔树脂种类对磷酸酯吸附量的影响55
• 4.2.2 溶剂对磷酸酯吸附量的影响55-56
• 4.2.3 吸附时间对磷酸酯吸附量的影响56-57
• 4.2.4 磷酸酯萃淋树脂对铬离子和苯酚的萃取57
• 4.2.5 pH对萃取率的影响57-58
• 4.2.6 萃取时间对萃取率的影响58
• 4.2.7 萃淋树脂的再生58-59
• 4.2.8 使用次数对萃取率的影响59
• 4.3 小结59-62
• 第五章 结论62-64
• 5.1 磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯的合成工艺优化与改进62-63
• 5.2 磷酸三丁酯和磷酸三异辛酯固定化研究63-64
• 参考文献64-70
• 附录A 中间体及目标产物的表征70-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士期间所取得的相关科研成果75

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