高效磺酸类洗涤剂的生产与应用

高效磺酸类洗涤剂的生产与应用

随着生活水平的提高，优雅、健康、时尚的生活方式越来越受人们的喜爱。为了创造出更洁净、更健康的生活环境,洗涤剂的作用显得尤为重要。随着国民经济的发展,各种洗涤剂层出不穷,种类繁多,国内洗涤剂的使用量和产量也在不断地增长,随着未来社会的不断进步,洗涤剂行业将一直呈现快速发展的趋势十二烷基苯磺酸钠的合成方法较为成熟,大多利用磺化反应得到相应的酸,再与氢氧化钠中和成盐得产物。一般所选用的磺化剂有三氧化硫、氯磺酸、氨基磺酸、浓硫酸等,其中,三氧化硫非常活泼,反应剧烈,易生成多磺化、氧化等副产物;氯磺酸作为磺化剂时,耗费量大,操作复杂,生成的HCl具有强腐蚀性;氨基磺酸的价格较贵,生产成本高1实验部分1.1其他试剂均为分析以上市售商品药品:十二烷基苯(寿光市金宇化工有限责任公司),浓硫酸(国药集团化学试剂有限公司),其他试剂均为分析纯以上市售商品。仪器:HH-2型数显恒温水浴锅(国华电器有限公司),JJ-1型精密增力电动搅拌器(国华电器有限公司),SHZ-D(Ⅲ)型循环水式多用真空泵(上海贝茵科技有限公司),IRAffinity-1S型傅立叶变换红外光谱仪(岛津公司)。1.2二烷基苯磺酸钠的合成本文以十二烷基苯作为被磺化物,先加入到反应瓶内,再向其中滴加过量的浓硫酸,经磺化反应得到十二烷基苯磺酸,再与氢氧化钠发生中和反应,成盐,得到最终产物十二烷基苯磺酸钠。其合成路线如下:1.2.1浓硫酸缩合反应向配有机械搅拌、冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗的250mL四口烧瓶中,加入35mL十二烷基苯,搅拌,将35mL浓硫酸用恒压滴液漏斗缓慢滴加到反应液中,滴毕,升温至70℃下反应2.5h,停止反应,反应液为浅黄色粘稠液。降温至40℃,向反应液中缓慢滴加20mL蒸馏水,搅拌,控温在40~50℃,滴毕,静置分层,分出油层。1.2.2有机物的提取向配有机械搅拌、冷凝管、温度计的250mL三口烧瓶中,加入70mL10%氢氧化钠溶液,搅拌,将上一步反应所得有机相缓慢滴加到反应液中,控温在40~50℃,滴毕,用10%氢氧化钠溶液调节pH值=7~8,得白色膏状混合液2工艺条件优化在确定了合成路线及各反应的实验方法之后,本文主要对该路线的合成工艺进行了优化,着重考察了反应物投料比、反应温度、反应时间、后处理过程溶剂的使用等因素对反应的影响,最终确定出较优的工艺条件,以适合工业化生产。2.1酸性废液处理第一步磺化反应,反应生成的水使硫酸的浓度逐渐下降,反应速率减慢,因此需要加入过量的浓硫酸参与反应。但并不是投入的浓硫酸越多越好,过多的硫酸导致过多的酸性废液产生,对环境有较大的污染,而且废酸的处理会增加生产成本。在保证反应温度、反应时间等其他条件一定的情况下,改变反应物投料比,以目标产物的收率作为实验结果,进行直观分析,所得结果如表1所示。由表1可知,随着浓硫酸的增加,目标产物的收率增加,当浓硫酸的量增加到一定程度时,继续增加浓硫酸的量,收率增加并不明显,考虑到工业上废酸的处理需要一定的成本,故选用n(十二烷基苯)∶n(浓硫酸)=1∶5.5,作为较优的反应物投料比。2.2磺化过程对收率的影响反应温度对磺化反应的影响较为显著。温度过低,反应不充分。提高反应温度,可以加快反应速率。但是,温度过高,易发生异构化,改变磺酸基进入苯环的位置,或是引起多磺化、氧化、焦化、砜等副产物的生成,使得最终产品的收率降低。在其他反应条件不变的情况下,本文考察了磺化过程中反应温度对收率的影响,其结果见表2。由表2可知,反应温度的升高有利于反应的进行,当温度由30℃升至70℃时,目标产物的收率由40.0%升至82.2%,提高了42%。继续升高反应温度,收率逐渐降低,可能是过高的温度导致了副反应的发生。故70℃是磺化反应的较优反应温度。2.3时间越长,影响工业化生产影响磺化反应的主要因素除了反应温度外,还有反应时间。反应时间过短,反应不够充分,产物收率不高;反应时间过长,增加副反应的同时,也不利于工业化生产。在其他反应条件不变的情况下,本文考察了磺化过程中反应时间对收率的影响,其结果见表3。表3显示,延长反应时间有利于反应的顺利进行,当反应时间增加到2.5h时,收率达82.2%,继续延长反应时间,收率不再提高,则磺化反应较优的反应时间是2.5h。2.4后后处理溶剂的选择本实验在磺化、中和两步反应之后,得到白色膏状混合液,即为含水量相对较高的产品,应使用相应的溶剂进行重结晶,除去水分,以纯化产品,得到粉末状固体,便于分析、存放及使用。在其他反应条件一定的情况下,本文考察了三种溶剂对收率的影响,其结果见表4。由表4可知,本实验分别使用了甲醇、乙醇、乙酸乙酯三种溶剂来溶解膏状物,静置,均有固体析出,抽滤,均能得到粉末状固体。但使用乙醇时,析出的固体最多,产品收率最高。故后处理过程中,应使用乙醇作为溶剂。乙醇的使用量越多,除去膏状物中的水分就越多,得到的粉末状固体越多。但当乙醇过多时,所得产品可能部分溶于乙醇,而减少产品总量。所以,后处理过程中,乙醇的使用量显得尤为重要。在其他反应条件一定时,本文考察了不同乙醇用量对收率的影响,其结果见表5。由表5可知,后处理过程中,不使用乙醇时,无法得到粉末状产品。乙醇的用量为200mL时,收率最高。乙醇的用量低于或高于200mL时,收率均有所下降。故乙醇的最优使用量为200mL,即溶剂用量是膏状物体积的3倍最为合理2.5产品红外光谱根据最优工艺条件,得到白色粉末状最终产品,对其进行红外扫描,得到相应的红外谱图见图1。由图1可知,最终产品的特征吸收峰出现在1115cm3合成工艺的确定本文通过多次反复实验,合成得到了白色粉末状十二烷基苯磺酸钠,