己二酸溶解度的测定方法

许慧

【摘 要】己二酸具有广泛的应用。用硝酸氧化KA油制己二酸过程中，己二酸、戊二酸和丁二酸等一起存在于环己烷、环己醇和环己酮的混合体系中，为了从这些混合体系中回收，提纯己二酸，就需要对己二酸在其中的溶解性能进行研究。而目前有关这方面的研究报道很少。为此本文对己二酸在环己烷、环己醇、环己酮中的溶解性能进行了研究。

【关键词】己二酸；环己烷；环己醇；环己酮；溶解度

进入工业社会以来，最受人类关注的问题是环境问题，如：工业 “三废”的排放、水资源污染、空气污染、温室效应等。而这些问题的根源是人类活动对环境的破坏，化工生产活动是其中一种最重要的活动，因此减少化工生产中的污染物的排放具有重要意义。本论文的研究课题——己二酸在环己烷、环己醇、环己酮中的溶解性能的研究就是为了减少污染物的排放，并回收有用的化工产品，提高生产的经济效率。

己二酸，俗称肥酸，一种无色晶体，分子式HOOC （CH2）4 C00H。己二酸在工业上是最重要的二元羧酸。在自然界，它是甜菜的组成部分。熔点153℃，沸点265℃ （100毫米汞柱），相对密度 1.360 （25℃）。稍溶于水，微溶于乙醚，易溶于乙醇。加热至300℃即脱羧失水，环合成环戊酮。

己二酸的最大用途是生产尼龙，其消费量约占全球己二酸产量的73%。己二酸与二元醇可形成聚醋，再进一步与双异氰酸醋反应，可制造人造橡胶[2]。己二酸与多支链的醇形成的酯是性能优良的润滑油。己二酸还可以用于生产用于造纸化学品和合成润滑剂和润滑脂的湿润增强树脂等。当前国内主要的己二酸生产厂家为辽阳化工、河南神马和太原化工，由于各种原因，现在只有辽化一家向国内市场提供己二酸。

目前，国内外己二酸生产工艺大多以苯为起始原料，一般先由苯催化加氢制成环己烷，再用空气氧化制取KA油（环己醇和环己酮的混合物），或部分加氢生成环己烯，水合生成环己醇，利用硝酸氧化得己二酸，即二步氧化法；工业上由KA油生产己二酸大多采用硝酸氧化法。另外开发的工艺路线有空气氧化等多种工艺。

用硝酸氧化KA油制己二酸过程中会有不同浓度的多种副产物，如戊二酸、丁二酸等。为了获得质量良好的己二酸，需要通过结晶工艺对硝酸氧化的初级产物进行分离、回收和纯化。而结晶工艺条件的选择和确定与己二酸在不同溶剂中的溶解度密切相关。所以，为了从KA油初级产物中回收、提纯己二酸，就需要对己二酸在环己烷、环己醇、环己酮中的溶解性能进行研究。

目前，查阅相关书籍如无机化学，物理化学等及国内外最新资料如化工学报等，己二酸溶解度的测定方法有合成法和静态平衡法，或称分析法。

1、合成法

即先精确称量样品中的固体量及液体量以确定其组成，然后缓慢升温观察最后一颗晶粒消失温度，即为平衡点，偶尔也先将样品加热溶解再缓慢降温，观测第一粒晶体析出时的温度。有时也用恒温法，即在恒定温度下少量多次向样品加入溶剂，每次加入后都经过长时间搅拌，直到固相消失，根据原来的样品组成和加入的溶剂量可确知该温度下的溶解度。

合成法较为简单、迅速，无需取样分析、对高温下溶解度测定更具有优势。由于平衡时间相对较短，不易达到真正平衡，需要加强搅拌，控制升温速度，减小实验误差。在合成法中，缓慢升温的方法可避免过饱和影响，较为常用。另外，对溶解过程很缓慢的物质合成法是难于使用的。

2、静态平衡法

静态平衡法是测定在真实反应液中的溶解度，将氧化反应产物加入热力学测试釜内，开启磁力搅拌装置，使固-液两相混合均匀，加热达到测定温度后维持恒温搅拌，充分静置后平行取样3次，记录取样时的温度，压力。

平衡法实验设备简单，测定精度决定于长时间的恒温、取样、分析的可靠性。该法耗时长，过程复杂，取样时很难保证固液两相完全分离。液相夹带细小晶粒会引起误差。另外，高温或在一定压力下取样较为困难，有液相挥发问题。平衡法更多用于常压和温度不太高的情况下。

本文采用合成法来测定己二酸在环己烷、环己醇、环己酮的单一溶剂体系、二元混合溶剂体系和三元混合溶剂体系中的溶解度。

采用合成法测定己二酸在以上几种溶剂体系中的溶解度后，选取适当的固液平衡数学模型可进行溶解度测定数据的关联。

通过大量的实验数据可以得出以下结论：

己二酸在一元溶剂体系中的溶解性能，在20～60℃，环己酮的溶解度大于环己醇；但60～80℃时，环己醇的溶解度大于环己酮。己二酸在二元溶剂体系中的溶解性能，在20～26℃，环己酮的二元混合溶剂的溶解度略大于环己醇的二元混合溶剂的溶解度；但26～80℃时，环己醇的二元混合溶剂的溶解度明显大于环己酮的二元混合溶剂的溶解度。己二酸在三元溶剂体系中的溶解性能，随着环己醇与环己酮含量的增加，己二酸的溶解度增大。

从世界范围看， 己二酸具有广泛的应用前途，随着科学技术的不断发展，一定会开拓出更多更新的应用领域。虽然我国在己二酸开发利用上取得了一些成效，但还不够广泛。相信今后在国家有关部门、地方政府的领导支持下，在有识企业的积极参与和广大专业科技工作者的共同努力下，相互协作定能使己二酸这一宝贵的资源得到合理的开发利用，形成产业化，变资源优势为经济优势。

参考文献：

[l] 王常有，李忠.化工百科全书 （第 7卷）[M]，北京：化学工业出版，1990.

[2] 翌晨.己二酸需求呈增长态势[J]，精细化工经济与技术信息，2003，（10）： 4-6.

[3] 翌晨.己二酸市场需求前景看好[J]，化工管理，2003， （04）. 26.

[4] 马沛生.己二酸，化工文摘[J].2002，（9）：24.

[5] 塑编.我国己二酸需求稳步增长[J]，增塑剂，2004（2）： 30.