蓖麻油水解皂化制备甘油工艺优化

张月娥，邓宇，2

（1. 天津科技大学材料科学与化学工程学院，天津300457；2. 天津市制浆造纸重点实验室（天津科技大学），天津 300457）

蓖麻油的主要成分为高级脂肪酸的甘油三酸酯，蓖麻油中有8 种脂肪酸，其主要脂肪酸为蓖麻油酸、油酸、棕榈酸和亚油酸，不饱和脂肪酸总量高达88%左右[1-2]。甘油又名丙三醇，为无色澄明黏稠液体。 它主要用于制造硝化甘油、醇酸树脂、聚酯树脂、缩水甘油醚和环氧树脂等，在纺织和印染工业中用以制取润滑剂、吸湿剂、织物防皱缩处理剂、扩散剂和渗透剂等，此外在医学、涂料、食品、造纸、印刷、制革、金属材料加工及橡胶等工业中均有广泛应用[3-11]。

本实验用蓖麻油作为原料，加入NaOH 加热进行裂解反应制备甘油，改变不同的反应条件，得到蓖麻油碱裂解制备甘油的最优工艺条件。 此后将产品甘油经提纯精制，得到纯度和收率均较高的产品。

1 实验

1.1 原料与药品、实验仪器

原料与药品：蓖麻油：化学纯，天津市福晨化学试剂厂；氢氧化钠：AR，天津市北方天医化学试剂厂；硫酸，AR，天津市北方天医化学试剂厂。

实验仪器：DK-98-1 电热恒温水浴锅； 三口烧瓶；HKW-Ⅲ电子节能控温仪； JT302N 电子天平；DH-101 电热恒温鼓风干燥箱；WQF-510 型傅立叶变换红外光谱仪。

1.2 实验方法

将蓖麻油与6 mol／L NaOH 按一定体积比加入三口瓶中常压碱解，缓慢升温至100 ℃维持30 min，皂化后停止加热。

将上述产物加入适量的硫酸至完全溶解，分液并取上层有机相待用。 下层为甘油。

1.3 检测

用甘油铜比色法检测甘油铜的含量，以测定蓖麻油皂化的最佳条件。 此方法是利用甘油铜在一定波长下的最大吸光度而建立的一种比色法，用以检测某种物质中甘油的含量（见表1）。

表1 甘油含量与吸光度的关系

分析表1 中的数据，将甘油含量在0.002 ～0.010 g／mL 范围内与各点对应的吸光度作图，所得到的工作曲线的线性方程为Y＝0.03125X+0.0023，R＝0.993。

2 结果与讨论

2.1 蓖麻油皂化单因素实验

2.1.1 蓖麻油皂化原料质量比对甘油含量的影响实验条件：蓖麻油皂化温度为100 ℃，蓖麻油水解时间为30 min，改变蓖麻油与NaOH（6mol／L）的质量比，考察蓖麻油皂化原料质量比对产物中甘油含量的单因素实验。 实验结果如表2 所示。

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由表2 可知，在蓖麻油与NaOH 的质量比小于3∶5 时，所得甘油含量较小，是由于NaOH 用量过少时反应不能充分发生； 当蓖麻油与NaOH 的质量比为3∶5 时，产物中甘油含量达到最大值，随后逐渐减少，因此最适宜的蓖麻油与NaOH 的质量比为3∶5。

2.1.2 蓖麻油皂化时间对甘油含量的影响

实验条件：蓖麻油与NaOH （6 mol／L）的质量比为3∶5，蓖麻油皂化温度为100 ℃，改变蓖麻油的皂化时间，考察其对产物中甘油含量的影响。实验结果如表3 所示。

表3 蓖麻油皂化时间对甘油含量的影响

由表3 可知，在蓖麻油与NaOH 的质量比为3∶5，蓖麻油皂化温度为100 ℃时，皂化时间在50 min 之前甘油含量都是逐渐增加的，在50 min 时甘油含量达到最大值，随后渐渐减少，原因在于皂化时间过短反应不充分，时间过长则有副反应发生，因此蓖麻油的最佳皂化时间为50 min。

2.1.3 蓖麻油皂化温度对甘油含量的影响

实验条件：蓖麻油与NaOH（6mol／L）的质量比为3∶5，蓖麻油皂化时间为50min，改变蓖麻油的皂化温度，考察其对产物中甘油含量的影响。实验结果如表4 所示。

表4 皂化温度对甘油含量的影响

由表4 可知，在蓖麻油与NaOH 的质量比为3∶5，皂化时间为50 min 时，蓖麻油皂化温度在120 ℃之前，制得的甘油含量较小，这是由于温度过低不利于裂解反应，在120 ℃时制得的甘油含量达到最大值，当温度高于120 ℃时制得的甘油含量减小，因此蓖麻油的最佳皂化温度为120 ℃。

2.2 蓖麻油皂化正交实验

基于单因素实验结果，制定正交因素水平表，见表5。

表5 蓖麻油皂化因素水平表

表5 为三因素三水平表，因此选用正交表L9（34）进行实验，并处理数据，结果见表6。

表6 蓖麻油皂化正交实验表

由表6 数据分析可知，蓖麻油皂化的最佳条件是：蓖麻油与NaOH 的质量比为3∶5，皂化时间为60 min，温度为120 ℃。

2.3 最佳皂化条件下的重复试验

实验条件： 蓖麻油与NaOH 的质量比为3∶5，皂化时间为60 min，温度为120 ℃。实验结果如表7 所示。

表7 最佳条件下的重复实验

由表7 可知，在最优工艺条件下即蓖麻油与NaOH 的质量比为3∶5 时，皂化时间为60 min，温度为120 ℃，甘油含量可稳定在0.40 g／mL 左右。

3 结论

（1）蓖麻油皂化的最佳条件为蓖麻油与NaOH的质量比为3∶5，皂化时间为60 min，温度为120 ℃。 甘油含量可稳定在0.40 g／mL 左右。

（2）本实验制得的甘油经检测含量较高，该方法可行。

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