双酚芴清洁合成工艺研究

论文摘要

双酚芴是合成聚碳酸酯、环氧树脂、聚酯或聚醚等缩聚产品的重要单体或改性剂,具有良好的热稳定性、高透明性、高折射率及易溶等特性,在涂料、胶黏剂、复合材料基体树脂、膜材料等领域被广泛应用。但在双酚芴的生产过程中,产生大量的含有苯酚、甲醇和腐蚀性酸的废水,同时在产品精制过程中会产生大量含有甲苯和双酚芴及其异构体的废液。针对这些弊端,依据清洁生产和绿色化学的原理,对双酚芴合成工艺进行了优化,并采用液液萃取、共沸精馏、蒸馏等技术对合成过程中产生的废液进行分离回收,使有效组分回收再利用,解决了废液的排放问题,实现了双酚芴的清洁合成。本研究以苯酚和芴酮为原料,采用不同的催化剂合成了双酚芴,通过对催化剂种类、酚酮比、反应时间、反应温度等因素的考察,确定了优化的工艺条件,利用FTIR、NMR及MS对产物结构进行了表征,并对脱酚工艺和重结晶工艺条件了研究。实验结果表明,以Amberlyst 121型树脂为催化剂,芴酮与苯酚摩尔比为1:8,巯基丙酸0.2mL,催化剂占物料总质量的15%,反应温度105℃,反应时间8h,反应结束后,采用沸水脱酚,用甲苯进行重结晶,双酚芴收率达到86.9%,产品纯度为99.88%。以乙酸丁酯为萃取剂,当搅拌时间为30min,搅拌速度为100r/min,温度为50℃,溶剂比为1:1时,经液-液萃取后水相中苯酚浓度达到0.30g/L;温度为50℃,pH值为6.69,溶剂比为2:1时,其他条件同液-液萃取法,加盐液-液萃取后水相中苯酚浓度达到0.41g/L。以苯为共沸剂、釜温为80～90℃,共沸剂与含酚废水的体积比为2:1,柱温为75～80℃时,水相中的苯酚浓度达到0.090g/L。采用常规蒸馏法对溶剂进行回收,实验表明,萃取剂的收率为98.0%,共沸剂的收率为95.4%,重结晶溶剂的收率为85%～90.0%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 清洁生产的由来及定义
• 1.1.2 实现清洁生产的技术手段
• 1.1.3 清洁生产的战略意义
• 1.1.4 双酚芴清洁生产的意义
• 1.2 双酚芴合成研究现状
• 1.2.1 硫酸法
• 1.2.2 盐酸法
• 1.2.3 氯化氢法
• 1.2.4 巯基磺酸法
• 1.2.5 杂多酸法
• 1.2.6 固载杂多酸法
• 1.2.7 强酸性阳离子交换树脂法
• 1.3 双酚芴的应用现状
• 1.3.1 作为环氧树脂的改性剂
• 1.3.2 制备聚碳酸酯
• 1.3.3 制备聚醚
• 1.3.4 制备聚酯
• 1.4 含酚废液的处理现状
• 1.4.1 低浓度含酚废液的处理现状
• 1.4.2 高浓度含酚废液的处理现状
• 1.5 本课题研究的背景和意义
• 1.6 本论文的主要研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验原料及主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 双酚芴合成
• 2.2.2 含酚废水分离回收
• 2.2.3 溶剂回收实验
• 2.3 分析测试及结构表征方法
• 2.3.1 分析测试方法
• 2.3.2 结构表征方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 双酚芴合成工艺优化
• 3.1 催化剂筛选
• 3.1.1 催化剂种类对双酚芴收率的影响
• 3.1.2 阳离子交换树脂催化剂筛选
• 3.2 双酚芴合成工艺条件研究
• 3.2.1 苯酚与芴酮物质的量比对产品收率的影响
• 3.2.2 温度对产品收率的影响
• 3.2.3 催化剂用量对产品收率的影响
• 3.2.4 反应时间对产品收率的影响
• 3.2.5 回收催化剂对产品收率的影响
• 3.2.6 回收苯酚对产品收率的影响
• 3.3 脱酚条件考察
• 3.4 重结晶条件考察
• 3.5 双酚芴结构表征
• 3.5.1 红外光谱
• 3.5.2 质谱
• 3.5.3 核磁共振
• 3.6 双酚芴熔点及质量分数的测定
• 3.7 本章小结
• 第4章 废液分离回收研究
• 4.1 液液萃取法分离回收含酚废水
• 4.1.1 萃取剂的选择
• 4.1.2 过程条件的考察
• 4.1.3 最佳萃取工艺条件下苯酚的萃取结果
• 4.2 加盐液液萃取法分离回收含酚废水
• 4.2.1 无机盐的选择
• 4.2.2 过程条件的考察
• 4.2.3 最佳工艺条件下苯酚的萃取效果
• 4.3 共沸精馏法分离回收含酚废水
• 4.3.1 概述
• 4.3.2 共沸剂的选择
• 4.3.3 共沸精馏实验
• 4.4 溶剂回收
• 4.4.1 萃取剂的回收
• 4.4.2 共沸剂的回收
• 4.4.3 重结晶溶剂的回收
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间所发表的论文和取得的科研成果
• 致谢