1,4-丁二醇蒸餾底物解聚溶液組成的分析方法研究

陳維軍

（新疆國泰新華化工有限責(zé)任公司 有機(jī)化工事業(yè)部 831700）

0 前言：

本文所選擇分布分析法中，被用于液液萃取的萃取劑，以正辛醇為主，利用實(shí)驗(yàn)對(duì)液液平衡的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測定，再借助相關(guān)模型，完成對(duì)以活度系數(shù)為核心的模型的建立工作，將其與平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在此基礎(chǔ)上，利用有機(jī)相組成，對(duì)水相組成加以預(yù)測，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，此方法既可為實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性提供保障，又能夠精簡不必要的流程，具備突出意義。

1 實(shí)驗(yàn)方法

作為有機(jī)化工原料的BDO，在化工、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，圍繞其展開的研究，正在變得更加深入。

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

本次實(shí)驗(yàn)所需試劑，主要有去離子水，正辛醇，1,2-丙二醇，1,4-丁二醇，其中，正辛醇、丙二醇及丁二醇均有純度要求，應(yīng)當(dāng)引起重視。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本次實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備，主要有FID 檢測儀、進(jìn)樣器、攪拌器、反應(yīng)器、天平、水浴槽與氣相色譜儀，其中，進(jìn)樣器規(guī)格為10μL，反應(yīng)器規(guī)格為50mL[1]。

1.3 分析條件

1.3.1 繪制曲線

定量法所參照內(nèi)標(biāo)物為1,2-丙二醇，首先，對(duì)濃度不同的溶液進(jìn)行配制，其次，根據(jù)溶液質(zhì)量，對(duì)內(nèi)標(biāo)物進(jìn)行添加，最后，利用氣相色譜，對(duì)溶液的實(shí)際構(gòu)成情況加以分析，在線性回歸的輔助下，完成對(duì)校正曲線進(jìn)行計(jì)算的任務(wù)，保證BDO、正辛醇均有相應(yīng)的回歸公式。

1.3.2 氣相色譜

本次實(shí)驗(yàn)所選用氣相色譜對(duì)柱溫進(jìn)行升高所依托的工具為小程序，初始溫度為140℃，經(jīng)過0.5 分鐘的保溫后，以每分鐘25℃的速度，上升到240℃，此時(shí)，再進(jìn)行2 分鐘的保溫。

1.4 實(shí)驗(yàn)流程

將實(shí)驗(yàn)室溫度控制在30℃左右，由于水、正辛醇所對(duì)應(yīng)互溶度極小，因此，出于對(duì)平衡組成進(jìn)行準(zhǔn)確測定的考慮，有關(guān)人員借助攪拌器、反應(yīng)器和水浴槽，完成對(duì)平衡釜加以設(shè)計(jì)的任務(wù)。待實(shí)驗(yàn)開始后，先對(duì)水浴槽進(jìn)行加熱，待水溫升至符合實(shí)驗(yàn)要求的30℃后，有關(guān)人員再向平衡釜內(nèi)加入BDO、正辛醇及水，通過對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式，將溶液置于湍流的狀態(tài)下，經(jīng)過2 小時(shí)攪拌、2 小時(shí)靜置后，溶液呈現(xiàn)出了較為明顯的分層情況，此時(shí)，利用注射器對(duì)水相、有機(jī)相的樣品進(jìn)行取樣，根據(jù)特定比例，將內(nèi)標(biāo)物加入保存樣品的容器內(nèi)。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，若溶液、內(nèi)標(biāo)物所對(duì)應(yīng)質(zhì)量比被控制在0.3，在常溫環(huán)境下，所取樣品往往不會(huì)出現(xiàn)分層的情況，應(yīng)當(dāng)引起重視。

2 結(jié)果討論

2.1 方法概述

利用Reppe 對(duì)BDO 進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，所依托工具以刮膜蒸發(fā)器為主，對(duì)其加以運(yùn)用的條件使真空、高溫，難度較高。多數(shù)情況下，BDO 都會(huì)出現(xiàn)自聚的情況，這也為醇醚低聚物及類似物質(zhì)的形成奠定了基礎(chǔ)，而此類物質(zhì)的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為揮發(fā)難度大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由此而形成的底物，可利用水解解聚的方式，達(dá)到對(duì)BDO 進(jìn)行回收的目的。具體解聚方式如下：催化劑選擇稀硫酸，按照特定比例對(duì)其與底物進(jìn)行配置，再置于150℃的環(huán)境中7 小時(shí)，便可獲得所需單分子，對(duì)其進(jìn)行減壓蒸餾等處理后，便能夠得到大量BDO。但是，該方式存在較為明顯的不足，即：溶于解聚溶液的無機(jī)鹽、金屬離子，均增加了對(duì)氣相色譜加以應(yīng)用的難度。

現(xiàn)階段，涉及BDO 的文獻(xiàn)較少，瀏覽現(xiàn)有文獻(xiàn)，可得出以下結(jié)論：BDO 擁有較高的沸點(diǎn)和粘度，對(duì)其含量進(jìn)行分析時(shí)，所借助的工具以氣相色譜為主；有大量離子存在的解聚溶液，對(duì)離子進(jìn)行徹底去除的難度較大；色譜柱不具備向含水樣品進(jìn)行直接進(jìn)入的條件，因此，只有經(jīng)過處理的樣品，才能被用來對(duì)組成加以分析。關(guān)于有機(jī)物含量分析，常用的方式為液液萃取，具體流程如下：首先，根據(jù)水溶液、所含有機(jī)物特點(diǎn)，對(duì)萃取劑進(jìn)行選擇，以特定濃度范圍為依據(jù)，對(duì)溶液進(jìn)行配制；其次，利用萃取劑、氣相色譜法，完成分析工作；最后，得出相應(yīng)結(jié)論，即“在濃度范圍特定的前提下，溶液濃度、峰面積所展現(xiàn)出的關(guān)系為線性相關(guān)”。綜合現(xiàn)有研究所得結(jié)論可知，若溶質(zhì)濃度呈現(xiàn)出不斷擴(kuò)大的趨勢，溶質(zhì)濃度、萃取相組成所表現(xiàn)出關(guān)系，將不再符合線性相關(guān)的特點(diǎn)，也就是說，該曲線僅適用于較窄的范圍，無法滿足本次實(shí)驗(yàn)所提出要求，故本次實(shí)驗(yàn)選擇分布分析法，為所得結(jié)論的有效性提供保障[2]。

2.2 相圖分析

結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，若所加入正辛醇、水的質(zhì)量相同，受互溶度較小影響，加入二者的溶液，通常會(huì)出現(xiàn)較為明顯的分層現(xiàn)象，此時(shí)，再加入大量BDO，不僅會(huì)使二者互溶度得到顯著增加，還為摩爾分率的增加提供了支持，互溶現(xiàn)象往往會(huì)以更直觀的方式被呈現(xiàn)出來。

2.3 方法概述

先以相平衡所適用判據(jù)式為依據(jù)，對(duì)UNIQUAC 模型所對(duì)應(yīng)關(guān)系式加以判定。在實(shí)際計(jì)算時(shí)，有關(guān)人員只需對(duì)溫度、某液相數(shù)據(jù)進(jìn)行給定，再對(duì)活度系數(shù)方程加以運(yùn)用，便可獲得其他液相數(shù)據(jù)。本文所研究體系由醇類物質(zhì)構(gòu)成，擁有較強(qiáng)的極性，對(duì)含有大量金屬離子的溶液而言，較易使液液平衡受到影響的元素為電解質(zhì)，因此，在完成計(jì)算任務(wù)時(shí)，有關(guān)人員應(yīng)以活度系數(shù)為依據(jù)，對(duì)模型加以選擇，事實(shí)證明，UNIQUAC 模型更符合計(jì)算要求，所得出結(jié)論也更為準(zhǔn)確。

2.4 能量參數(shù)

本文所選用模型的能量參數(shù)，主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單純回歸所得，在對(duì)有機(jī)相組成加以明確的前提下，有關(guān)人員可利用所獲得參數(shù)，完成對(duì)水相組成進(jìn)行計(jì)算的任務(wù)。以實(shí)驗(yàn)所得有機(jī)相的準(zhǔn)確組成數(shù)據(jù)為依據(jù)，借助模型完成計(jì)算，所得數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)的摩爾分率較小，表明本文所選擇實(shí)驗(yàn)方法切實(shí)可行。

2.5 測定BDO

保證實(shí)驗(yàn)條件、數(shù)據(jù)不變，對(duì)正辛醇、待測溶液進(jìn)行定量獲取，通過液液萃取的方式，獲得分析氣相色譜所需有機(jī)相，對(duì)有機(jī)相組成加以明確，再利用UNIQUAC 模型完成對(duì)萃余相實(shí)際組成進(jìn)行計(jì)算的任務(wù)，方可獲得BDO 含量的準(zhǔn)確數(shù)值。

2.6 準(zhǔn)確度判斷

出于對(duì)模型預(yù)測所具有可靠性加以驗(yàn)證的考慮，在符合模型利用要求的范圍內(nèi)，對(duì)含有10%BDO 的溶液進(jìn)行配置，根據(jù)上文所提及實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)8 份樣品進(jìn)行測試，測試所得平均值與標(biāo)準(zhǔn)值的差距較小，由此可見，本文所討論測定方法，擁有良好的準(zhǔn)確性，可被用于類似實(shí)驗(yàn)的開展。

3 結(jié)論：

上文以含有一定量離子的BDO 為研究對(duì)象，以液液萃取為切入點(diǎn)，圍繞溶液組成展開了討論，實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果間，僅存在極小誤差，滿足穩(wěn)定可靠、便于分析的要求。通過對(duì)多方因素進(jìn)行綜合考量的方式，得出“此方法可被用于對(duì)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行頻繁檢測”的結(jié)論。