臭氧与固体废弃物联合氧化油酸合成壬二酸的研究

陶科宇 史春薇 余兴 辽宁石油化工大学 化学化工与环境学部

我国是天然资源大国，农副产品如油脂类化工产品产量巨大，大多只经过简单、初步加工，附加值与利润率较低。以不饱和脂肪酸或其衍生物为原料，经氧化裂解而制得壬酸与壬二酸。目前高纯度的壬二酸依赖进口，如何利用低附加值的油酸得到高附加值的壬二酸，是急需解决的问题。

以臭氧为氧化剂，利用高锰酸钾法生产壬二酸的废弃物二氧化锰为原料，不添加相转移试剂，氧化油酸合成壬二酸的方法。绿色环保、节约能耗、简单安全,产物易分离。

1 实验部分

1.1 试剂及仪器

MnO2、KOH、油酸等，分析纯，国药集团试剂有限公司。臭氧发生器(自制)。

1.2 实验方法

取二氧化锰，加入KOH溶液，通入臭氧，在50℃条件下进行搅拌；加入油酸，滴加一定体积的浓硫酸和磷钨酸催化剂，MnO2凝聚；剩余固体继续反应。上述各反应物的物质的量比为：n(KOH) : n(MnO2) : n(油酸) : n(浓硫酸) : n(磷钨酸) :n(O3)=1:1:0.1:2:0.0001:1～5:1:0.5:10:0.0005:5。

2 结果与讨论

2.1 相转移试剂对反应的影响

实验比较了以磷钨酸为催化剂, 分别以苄基三乙基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵为相转移试剂的催化剂体系的催化氧化效果。由图1可知，相转移试剂的选择对壬二酸收率有重大影响。CTAB作为相转移试剂作用优于TEBAC。当相转移试剂的质量为0.7g（即为原料质量的3.5%）时，壬二酸收率最高，而质量比为1%和7.5%时收率都有一定程度的减小。

图1 相转移试剂对收率的影响

表1 不同原料对壬二酸收率的影响

2.2 反应原料对收率的影响

考察以高锰酸钾和二氧化锰为原料，结果见表1。以固体废弃物二氧化锰为原料，2次收率达到高锰酸钾一次收率，3次收率超过高锰酸钾一次收率的60%。这主要是因为高锰酸钾法合成壬二酸在加入油酸时，要先加入碱性溶液使其皂化，而将二氧化锰还原为锰酸钾氧化剂时恰好使在碱性环境中进行，因此，本法在加入油酸时可以不加入碱性溶液，一次调节溶液酸碱度。采用固体废弃物为原料对环境友好。

2.3 壬二酸产物结构分析

提纯所得样品的红外光谱图，特征吸收1725 cm-1-1695cm-1是之间的羧酸的羰基吸收带；1250cm-1附近碳氧键伸缩振动吸收带；1430 cm-1附近氢氧键的变形振动吸收带。证明产物为壬二酸。

3 结束语

反应原料为废弃物二氧化锰，既解决了高锰酸钾法制备壬二酸的副产物污染环境的问题，又利用二氧化锰在碱性环境下生成锰酸钾，同时利用臭氧补充氧化能力，最终获得高收率的壬二酸。本方法是一种高效率，低污染，安全又易于工业化的新方法。

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