二甘醇残液萃取芳烃的研究论文

摘要：研究了运用固相微萃取／GC／ECD直接萃取溅定水中的三种氯酚的方法，得到了分析三种氯酚的SHE最佳萃取条件；选取聚丙烯酸酯(PA)萃取头，水溶液调pH=2，并用NaCl饱和，室温下在持续磁力搅拌下直接萃取40min，纤维萃取头在260℃脱附5min。所建立的方法适于快速、方便地测定水中三种氯酚，无须浓缩和预处理。 1 引言 固相微萃取是九十年代发展起来的一种快速、省时、高效、操作简便的样品前处理技术。它克服了以往预处理方祛的诸多不足，集采集、浓缩于一体，简单、方便、无溶剂，不会造成二次污染，是一种有利于环保的很有应用前景的预处理方法。萃取装置使用涂有色谱固定相或吸附剂的熔融石英纤维管(简称为萃取头)，和外套不锈钢管加以保护，形状像一支色谱进样针，可方便地与气相色谱、液相色谱、色谱／质谱等仪器联用。它携带方便，可以直接从液体和气体中取样然后分析，已广泛用于环境样品的分析中[4][5][6][7]。氯酚类化合物是环境(水和土壤)中重要的污染物，其中2，4-氯苯酚(以下简称DCP)、2，4，6三氯苯酚(以下简称TCP)和五氯苯酚(以下简称PCP)已被我国列为水体中优先控制污染物。目前，对酚类化合物的分析主要是采用液－液萃取法，如美国EPA方法中的604[8]和[9]，以及后来发展起来的固相萃取法(SPE)。液-液萃取的主要缺点是多步、费时，而且需要大量价格较高并对健康有害的高纯有机溶剂。SPE方法尽管同液-液萃取相比有了很大的改进，但仍是多步过程，且对半挥发性化合物的萃取受到方法本身的限制。本研究利用固相微萃／GC／ECD方法对水中这三种氯酚进行了分析，并讨论了各种实验条件对分析结果的影响，结果表明该方法快速、简单、准确，适合水中上述三种氯酚的分析。 2 实验部分 仪器与试剂惠普5890型气相色谱仪(配电子捕获检测器)；固相微萃取装置(加拿大Supelco公司，萃取头为85μm膜厚的聚丙烯酸酯固相涂层针头)2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯苯酚、五氯苯酚色谱纯晶(购于PureChemical Analysis .)；：氯化钠(分析纯)；甲醇(色谱纯)；无酚水(500ml蒸馏水加入5ml10％的NaOH和少量KMn04加热蒸馏，取馏出液。) 色谱条件色谱柱：HP公司HP-5MS 31m××μm石英毛细管柱；进样口温度：260℃；柱温：60℃(4min)—260℃(3min)，升温速率8℃／min；ECD检测器温度：280℃；载气流速：高纯氮，／min；无分流进样。 固相微萃取条件与过程在100ml容量瓶中预先加入的HCl，再加入定量的氯酚标准溶液，并用无酚水稀释至刻度。取10ml(总容积约为12ml)洁净顶空瓶(带铝封盖和内衬聚四氟乙烯膜的密封垫)，加入过量固体NaCl(约4g)和磁力棒，再加入配制好的标准待测样品，立即加盖密封压紧，将顶空瓶置于磁力搅拌仪上，启动搅拌，然后在常温下从瓶盖上方直接插入针管(注意针管套不要接触瓶内液面)，推下手柄活塞杆，使萃取头完全浸入溶液中，保持40min。 萃取时间到达后，取出针管，立即插入气相色谱进样口进行热解析5min。 3 结果与讨论 测定结果 萃取涂层的选择 目前应用较多的三种多聚物涂层百非极性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和极性的聚丙烯酸酯(PA)或聚乙二醇（PEG)[4]。PDMS涂层通常用于非极性化合物的分析，PA涂层通常用于中极性化合物的分析，我们比较了同一氯酚混标样在PDMS和PA两种不同萃取头作用下的测定结果(见图3)，结果表明PA萃—取头对酚类的萃取效果更好[9]。 萃取平衡时间对萃取量的影响由于待测物分子从溶液中向固相涂层的传质速度比较慢[3]，所以直接萃取要求的时间要相对长一些。表1所示为三种氯酚在不同萃取时间下萃取量的影响。实验表明，平衡时间越长，SPME萃取量越大，40min以后萃取量基本上不随时间的延长而增大，表明萃取过程达到了平衡，故本实验取平衡时间为40min。 酸度对萃取量的影响三种氯酚均属于弱酸，其离解常数pka如下：2，4-DCP(pka =)，2，4，6-TCP(pka=)，PCP(pka=)，在pH为中性的溶液中，氯酚都有离解，能形成离子状态，不利于萃取。降低pH值，能使它们的电离受到抑制，以保持氯酚的分子状态，使其在固相涂层上有更大的亲和力，从而增加萃取量，同时也提高了回收率。文献[10]中反映，当pH低于2时，萃取平衡时间将大大延长，pH=1时，PCP甚至在4h后才能达到平衡，考虑到实际应用，实验中我们测定了同一氯酚混标样在pH=2至pH=6值时的萃取效果(见图4)，结果表明，pH值取2时，三种氯酚的萃取效果最佳。 盐加入量对萃取量的影响向待测样品中加入一定量的盐类，能产生所谓的“盐析”效应，可以降低氯酚在水中的溶解度，迫使氯酚进入SPME固相涂层中[11]。实验中，加入饱和的NaCl能明显提高氯酚的萃取量(见表2)。然而，PCP属于例外，因为它的离解常数(pka=)相对较高，中性溶液中其分子状态较少，以离子状态为主[2]，当加入N幻后，由于溶液的离子强度增加，加速了PCP的高解反而使萃取量降低。当加NaCl的同时调节溶液的酸度(pH=2)时，PCP的离解降低，又能使PCP的萃取量恢复至未加NaCI的水平。实验表明，投加饱和NaCl应与调节溶液pH值同时采用方能保证三种氯酚的萃取量的提高。 方法的精密度、准确度及检出限表3 方法的线性范围、精密度、回收率情况 Table 3 Linear range，Precision and Recovery of the method 线性范围（) RSD(%)(n=10) 平均回收率%（n=10） 2，4-DCP ～10 93 2，4，6-TCP ～20 90 PCP ～5 92 随着苯酚上的取代氯的增加，方法的最低检出限逐步提升，2，4-DCP为 ，2，4，6-TCP为·Lt-1，PCP为·L-1。表3结果表明，三种氯酚采用SPME方法线性范围宽，适用范围广。 4 结论 本研究表明同时测定三种氯酚的SPME最佳化条件是：采用PA萃取头，调节pH=2，以NaCl饱和，常温磁力搅拌下直接萃取40min，260℃下脱附5min。 SPME是一种快速、简便和非常有应用前景的样品预处理手段，用来分析水体中的三种氯酚化合物具有简便、快捷、高效的特点。

二甘醇（Diethylene glycol）(Diglycol)又称乙二醇醚或二乙二醇醚，分子结构式HO-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH，分子量C4H10O3 ，其具有无色、无臭、透明、吸湿性的粘稠液体，有着辛辣的甜味，无腐蚀性，低毒。沸点245℃，熔点℃，凝固点℃，闪点，折射率，相对密度，粘度泊，易溶于水、醇、丙酮、乙醚、乙二醇等其它极性溶剂，化学性质与乙二醇相似。主要可用作各种用途的溶剂、天然气脱水干燥剂、芳烃分离萃取剂、纺织品润滑剂、软化剂、整理剂，以及硝酸纤维素、树脂、油脂和印刷油墨等溶剂，也用作刹车液、压缩机润滑油中的防冻剂组份，还可用于配制清洗剂，并在油墨等其它日用化学品中作分散性溶剂。 二甘醇分子结构中含有醚键和 羟基两种官能团，使它具有独特的物理性能和化学性能。因此，以二甘醇为原料，可制取醚、酸、酯、胺、等多种化工产品，其主要产品有吗啉及其衍生物，1，4一二恶烷（1，4一二氧环已烯），二甘醇单(双)醚，二甘醇酯类(饱和酯和不饱和酯)等，被广泛应用于石油化工、橡胶、塑料、纺织、涂料、粘合剂、制药等行业，用途十分广泛。 二、二甘醇原料来源 二甘醇主要来自于环氧乙烷(EO)水合生产乙二醇(EG)的副产物，在副产物中二乙二醇（二甘醇）含量约占8～9%、三乙二醇（三甘醇）占～1%、其余为更高分子量的聚乙二醇，而副产物生成量随着环氧乙烷和水的配比的变化而变化。近年来，随着国内大型乙二醇生产装置的相继建成投产，目前我国乙二醇生产能力已高达104～105万吨/年，那么二甘醇的产量增长就很快，估计约可达10万吨/年左右。随着即将建成投产的南海石化的32万吨/年乙二醇装置和不久上海石化的38万吨/年乙二醇装置也将建成，届时全国和上海地区的二甘醇产量将会进一步增长。因此，开发二甘醇的下游产品，做好二甘醇的综合利用，是极具有经济价值和市场潜力的项目。 三、二甘醇主要下游产品的应用 以二甘醇与相应的醇或卤代烷为原料，可制得二甘醇单（双）甲醚、二甘醇单（双）丁醚，广泛用作油墨、油漆、树脂、涂料及染料等的溶剂，也用作有机合成的溶剂及汽车燃料的防冻添加剂。 二甘醇与氨反应，可合成吗啉，用于制造橡胶硫化助剂、纺织助剂、医药、农药及其他精细化工品。 二甘醇与甲胺反应可生产N-甲基吗啉，用作聚氨酯塑料发泡剂、有机全盛的溶剂，也作某些合成医药的催化剂。 由二甘醇 和脂肪酸可生产脂肪酸二甘醇增塑剂，作为聚氯乙烯增塑剂，具有良好的加工性和耐寒性，可代替DBS、DOS，在与DOP、DBP等复配时，可改善塑料制品的耐用低温性能。该产品工艺成熟，北京燕山前进化工厂和哈尔滨动力化工厂都分别建有C7-9脂肪酸二甘醇酸酯及C5-9脂肪酸二甘醇生产装置。 由二甘醇与苯甲酸为原料可合成二苯甲酸二甘醇酯，可代替DOP、DBP、DOS作PVC树脂的增塑剂，用于PVC制品、PVC人造革、PVC地板的生产。 二甘醇在质子酸或强酸性离子交换树脂催化作用下可合成1，4一二恶烷。该产品为优良的溶剂、反应介质及萃取溶剂，用于医药、农药的提取、石油产品脱蜡以及纺织、涂料、合成树脂等的生产，也用作低毒含氯溶剂1，1，1一三氯乙烷的稳定剂，以及用于代替聚氨酯合成革历来使用的二甲基甲酰胺、四氢呋喃等价格昂贵的溶剂。 此外，以二甘醇和丙烯醇为原料合成的二甘醇双烯丙基碳酸酯可作生产透镜的原料；由二甘醇和甲基丙烯酸合成的二甘醇双甲基丙烯酸酯则广泛用于制造压敏胶粘剂和光固化涂料的交联剂；二甘醇还用来制取聚酯多元醇，用作聚氨酯树脂的生产原料；二甘醇还用于生产不饱和树脂、二甘醇胺、三甘醇等重要产品。 四、二甘醇下游衍生产品项目 1．吗啉或N-甲基吗啉产品 吗啉(1，4-氧氮杂环己烷)是工业用重要环胺之一，由于具有氮氧杂环的特点，吗啉在化工生产上占重要的位置，是许多精细化工产品用途广泛的重要有机原料及化学中间体，可用于橡胶加工工业生产的橡胶助剂(如硫化促进剂NOBS、硫化剂DTDM、防老剂CTOS、抗氧剂等)；在纺织工业中用于制织物整理剂、柔软剂、增白剂等染织助剂；医药工业方面用于生产病毒灵、布洛芬、咳必定等多种重要药物。也被用作塑料助剂、防锈剂、表面活性剂、清罐剂、配制缓蚀剂、光学抛光剂、增亮剂、聚氨酸发泡剂、水处理剂、防腐剂等。另外，吗啉还是一种重要的有机溶剂。 据《中国化工报》报道，目前国外吗啉消费结构为：用于生产橡胶助剂占5%，生产缓蚀剂占20%，生产光学抛光剂助剂占20%，用于生产其他吗啉衍生物及出口占10%。国内当前吗啉消费情况与国外略有不同，用于生产橡胶硫化助剂需2800吨，占70%，用于医药行业需600吨，占15%，用于生产染料、农药需400吨，占10%，其他应用为200吨，占5%。 吗啉的生产，目前主要采取以二甘醇和氨为原料。在加氢催化剂的作用下，同时完成氨解和脱水反应，制得的粗吗啉经精馏制得纯度>(重量 )的精吗啉。根据操作压力不同，该技术分为高压液相法、低压气相接触法和常压气相法三种合成工艺。自1980年美国空气制品及化学品公司开发成功低压新技术以来，当前已有数家公司拥有万吨级吗啉生产装置。并且日本等国也在竞相发展，但吗啉价格仍居高不下。 八十年代末，我国只有上海、沈阳等地有几套小型吗啉生产装置，且属于以二乙醇胺为原料的强酸脱水法旧工艺路线，成本高，经济效益低。近年来发展较快，90年代以后，国内有多家科研院所开发二甘醇催化氨解环化法，其中：①抚顺石油化工研究院在辽宁清源化工厂进行500t/a工业性放大试验，获得成功。②北京石油化工科学研究院在低压范围内及连续流动固定床反应器上，进行二甘醇催化氨解环化合成研究，并将其研制的合成催化剂用到山东平度化工总厂投产。③南京化工二厂利用二甘醇常压催化合成吗啉，是国内首创。④南京金陵石化公司承包漂水化肥厂500吨/年装置，1993年建成投产。⑤辽源电影胶片厂利用吉化公司研究院二甘醇氨化法合成吗啉的500吨/年装置。目前该技术已建成了3套500吨/年装置，吨产品消耗二甘醇量小于吨，产品质量达到国内先进水平，并符合BASF公司标准。以二甘醇为原料的新生产装置在山东、吉林、安徽、江苏等地相继建成投产,但是中小企业较多，规模最大为800吨/年，有的规模仅为100吨/年，生产技术和产品品质参差不齐。 以2002年我国吗啉的总设计产能已经达到8,700吨/年，但因技术因素，有3家处于停产或半停产状态，因此2002年我国吗啉的实际产量只有5,000多吨，每年吗啉的进口量都在2,000吨以上。 据2002年底我国市场统计，橡胶助剂：防焦剂、硫化剂和促进剂，迟效促进剂，需求量达到3,500吨/年以上；医药合成：合成吗啉胍(病毒灵)、布洛芬、奈普生等，需求量达1,500吨/年以上；防腐添加剂：用于铁、钢、铜、锌、铅等金属的有效腐蚀抑制剂，需求量达500吨/年；其它方面：用作溶剂、合成表面活性剂、萤光增白剂、纺织助剂、催化系列，需求量达500～800吨/年；石油方面约500吨；新型农药方面300~500吨。2002年我国吗啉总需求量达7,000吨以上。 近年来，随着科学技术的不断进步，吗啉的新用途不断出现，如新型农药和医药品种已得到不断的开发和生产，烷基吗啉用作化纤行业用溶剂正处在研究开发阶段。 N-甲基吗啉国内生产极少，且工艺落后，成本高。国外主要以二甘醇和甲胺在催化剂作用下合成的新工艺方法生产。国内目前也已研究开发成功。N-甲基吗啉是聚氨酯塑料的发泡催化剂，也是一种性能优良的溶剂、乳化剂、腐蚀抑制剂，还是合成医药氨基苄氰毒素必不可少吗啉，可用作"溶剂法制造人造纤维新工艺"的溶剂。 N-甲基氧化吗啉(NMMO)是由吗啉与甲醛反应，再与过氧化氢反应制得的粗品经分离，重结晶精制制得产品。它是制造Lyocell纤维(以木浆粕为原料，经纺丝而成的一种人造纤维)的十分理想的溶剂，也可用于玻璃纸，食用肠衣的生产。而烯酰吗啉是以吗啉，邻苯二酚，硫酸二甲酯等为原料，经三步反应而得。烯酰吗啉可用作杀菌剂及蒸汽锅炉的缓蚀剂和防垢剂。此外，还有N-氨丙基吗啉，N-苯基吗啉等吗啉系列产品。 吗啉在医药工业主要用于生产传统药物，市场需求不可能成长太快，预计2005年对吗啉的需求量约为1,700吨。 吗啉可作为金属腐蚀抑制剂，我国刚刚处于起步阶段，预计今后将有较好的发展。吗啉在橡胶方面主要用于合成橡胶硫化促进剂（NOBS、DS、OTOS、26）等。若2005年以前我国禁止使用促进剂NOBS，将会影响吗啉在橡胶助剂领域的需求量，目前许多国家已禁用有毒促进剂，吗啉也出现不同程度的过剩现象，不会从我国进口。因此预计该领域对吗啉的需求量不会有太大成长。综合预计2005年我国对吗啉的需求量为9,000吨。 2．二甘醇醚类产品 二甘醇醚类产品，包括二甘醇的单醚和双醚。其中重要品种有二甘醇单甲醚，由于它的毒性小，沸点高。因此，特别适用于作印刷油墨、染料、合成树脂、硝化纤维、圆珠笔油、纺织印花、涂料、高固体油漆等的高沸点溶剂；它也用作有机合成溶剂和工业清洗剂；由于它热稳定性好、冰点低、粘度小，还可用作合成刹车油，液压控制系统用的液压油组分；也可用作汽车、飞机燃料的防水添加剂。而二甘醇双甲醚除了可用作高沸点溶剂外，还用于阴离子类物质的溶剂及多种气体的吸收剂。 由二甘醇合成二甘醇单甲醚主要采用威廉逊（.）醚合成法，即将二甘醇制成单醇钠后与氯甲烷反应或将二甘醇一个 羟基被氯原子取代后与甲醇钠反应，再由甲醇和二甘醇在催化剂作用下脱水也可制得二甘醇单甲醚。 3. 二苯甲酸二甘醇酯产品 二甘醇酯类产品包括二甘醇饱和酯和二甘醇不饱和酯。其主要品种有二甘醇二丙酸酯，二甘醇二硝酸酯，二甘醇二乙酸酯等饱和酯，以及二苯甲酸二甘醇酯及二甘醇双碳酸烯丙酯等不饱和酯。二苯甲酸二甘醇酯具有较低的熔融温度，树脂溶剂化迅速，可以缩短加工时间，混炼时挥发性低，稳定性高，与树脂的相容性好，使用配方中可加入更多的无机填料以增强制品的抗张强度和降低成本。制品耐溶剂性、耐油类抽出性优良，可代替DOP、DBP用作聚氯乙烯人造革、地板胶、聚氨酯弹性体、聚醋酸乙烯、酚醛树脂等聚全物的增塑剂。其性能优于苯酐类增塑剂且价格低廉。此外它还可用作醋酸纤维素的添加剂、粘合剂的添加剂，醋酸纤维的拨染剂及丙烯酸乳胶的增塑剂等。其可替代DOP,PBP,DOS作为PVC树脂的增塑剂，用于PVC制品，PVC人造革，PVC地板的生产。其合成方法主要有二甘醇和苯甲酸在催化剂作用下酯化而得，或者由二甘醇与苯甲酸甲酯进行酯交换反应而得。 酯类产品的生产装置通常比较简单，投资小，而且设备的通用性好,市场适应性强。 4.二甘醇合成二甘酸及开发不饱和聚酯树脂新产品 二甘酸是一种重要的精细化工原料，其用途很广。用二甘酸为原料合成的二甘酸二酯类化合物是聚氯乙烯的优良增塑剂、二甘酸的钠盐则是优良 的洗涤剂组份。由二甘酸、二甘醇、苯酐、苯乙烯等合成的不同牌号不饱和聚酯树脂可分别用于制作玻璃钢制品、电绝缘品、胶粘带和原子灰产品，具有良好的性能和使用效果。由二甘酸还可用作植物助长剂等。 二甘酸生产工艺比较简单，由二醇生产二甘酸有两种合成路线，即以20浓度的硝酸作氧化剂，进行氧化反应，或以铂/活性碳为催化剂，用空气或氧气作氧化剂，将二甘醇氧化成二甘酸，水溶液经浓缩结晶，得二甘酸产品。 二甘酸的合成及应用，国外研究较多，美国、德国已建有生产装置。国内方面正处开发阶段，1991年燕山石化公司及大连理工大学化工学院已成功合成二甘酸及系列不饱和聚酯树产品，该项目很有开发前景。5．1,4-二 恶烷产品1,4-二 恶烷(1,4二氧六环)具有醚类的一般特性，主要用作医药和有机合成中的萃取剂，油漆的剥离剂，染料溶剂和分散剂，以及在聚氨脂合成革中代替四氢呋喃等。 制备1,4-二恶烷可用环氧乙烷、乙二醇、二甘醇等做原料，在质子酸催化剂作用下进行。从经济效益分析，以二甘醇做原料是最适宜的，因为二甘醇是生产乙二醇的联产物，价格便宜。从操作过程来看，用二甘醇作原料操作简单安全。合成1,4-二恶烷可用多种类型质子酸催化剂，80年代前主要用H2SO4作催化剂进行液相反应，该工艺路线对设备腐蚀和环境污染严重。我们开发新工艺是采用抗水高硅ZSM-5沸石分子筛做催化剂进行气固相催化反应，工艺特点是催化剂转化率高，选择性好，寿命长，工艺简单，操作环境污染和三废少，居世界先进水平。 二甘醇在质子酸作用下进行分子内脱水环化生成二恶烷。该技术包括两部分，即反应和分离。反应物和载气在250～300℃下进行气固相催化反应，反应产物经气液分离，载气循环，产物二恶烷与水分离采用共沸精镏，产物与少量副产物和未反应原料的分离采用减压精镏催化剂采用空气烧焦的方法，再生后催化剂可重复使用。

作用：

1、主要用作气体脱水剂和芳烃萃取溶剂。也用作硝酸纤维素、树脂、油脂、印刷油墨等的溶剂，纺织品的软化剂、整理剂，以及从煤焦油中萃取香豆酮和茚等。

此外，二甘醇还用作刹车油配合剂、赛璐珞柔软剂、防冻剂和乳液聚合时的稀释剂等。还用于橡胶及树脂增塑剂；聚酯树脂；纤维玻璃；氨基甲酸酯泡沫；润滑油粘度改进剂等产品的生产。用作合成不饱和聚酯树脂等。

2、用作合成不饱和聚酯树脂、增塑剂等。还用于防冻剂、气体脱水剂、增塑剂、溶剂、芳烃抽提剂、卷烟吸湿剂、纺织品润滑剂及整理剂、糨糊及各种胶的防干剂、还原染料吸湿助溶剂等。是油脂、树脂、硝化纤维素等的常用溶剂。

扩展资料：

二甘醇无色、无臭、透明，具有吸湿性的粘稠液体。有辛辣的甜味。 与溶解性能与乙二醇相似，但对烃类的溶解能力较强。

二甘醇能与水、乙醇、乙二醇、丙酮、氯仿、糠醛等混溶。与乙醚、四氯化碳、二硫化碳、直链脂肪烃、芳香烃等不混溶。松香、虫胶、醋酸纤维素和大多数油脂不溶于二甘醇，但能溶解硝酸纤维素、醇酸树脂、聚酯树脂、聚氨基甲酸乙酯和大多数染料。易燃，低毒。具有醇、醚的一般化学性质。

工艺流程：

用直接水合法 将环氧乙烷与水按1：8混合送入混合反应器，在150℃MPa下，反应40-60min,生成脱水塔进一步脱水；塔底的乙二醇混合液送入乙二醇塔，塔顶可得以上的乙二醇。

塔底液送入一缩精馏塔，在塔顶温度135-140℃,压力下，从塔顶得到一缩二乙二醇。继续分离，可得二缩三乙二醇、三缩四乙二醇。

参考资料来源：百度百科——二甘醇