高嶺土在乳酸正丁酯的制備中的應(yīng)用

時(shí)間：2014-05-14 10:24:59

作者：世邦機(jī)器

乳酸正丁酯是一種高沸點(diǎn)的溶劑，在工業(yè)中主要用于天然樹(shù)脂、合成樹(shù)脂、香料、涂料、印刷油墨、干洗劑、黏結(jié)劑等行業(yè)，應(yīng)用非常廣泛。工業(yè)上乳酸正丁酯主要以濃H2SO4作為催化劑，由乳酸和正丁醇通過(guò)酯化制得。用濃H2SO4作為催化劑，會(huì)產(chǎn)生大量副反應(yīng)，還會(huì)出現(xiàn)腐蝕設(shè)備和廢酸排放污染環(huán)境等問(wèn)題。因而，尋找新型酯合成催化劑一直是人們研究的課題。

馬建強(qiáng)等采用廣西富有的、價(jià)格低廉的高嶺土經(jīng)鹽酸改性后作為催化劑，催化合成乳酸正丁酯。實(shí)驗(yàn)表明，在相同條件下，鹽酸的酸改性高嶺土的催化效果較好，乳酸的轉(zhuǎn)化率可達(dá)94.1%。高嶺土的基本結(jié)構(gòu)是由以共價(jià)鍵為主要形式結(jié)合的硅氧四面體和以配位鍵為主要形式結(jié)合的鋁氧（氫氧）八面體，這兩個(gè)部分由于結(jié)合形式不同，鍵的穩(wěn)定性不同，對(duì)酸的穩(wěn)定性亦不同，應(yīng)用一定濃度的鹽酸（或硫酸）對(duì)高嶺加工,高嶺土生產(chǎn)線土進(jìn)行酸改性，可改變高嶺土化合物的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，并且導(dǎo)致表面活性發(fā)生變化，從而使其具有較高的催化活性。從孔分布看，高嶺土孔分布范圍較廣，主要以大孔和微孔為主，但數(shù)量較少，表現(xiàn)出孔體積和比表面積較小，高嶺土的DTA圖表明，在661.7℃處有相變發(fā)生；而酸改性高嶺土存在中孔分布，孔體積和比表面積都較小，因而酸改性高嶺土在酸正丁酯酯化反應(yīng)中表現(xiàn)出很高的活性。

實(shí)驗(yàn)表明，在沒(méi)有催化劑的條件下，乳酸的轉(zhuǎn)化率較低，當(dāng)加入催化劑后，乳酸的轉(zhuǎn)化率明顯提高。說(shuō)明酸改性高嶺土對(duì)酯化反應(yīng)有明顯的催化作用，催化劑用量增加，轉(zhuǎn)化率也增加，當(dāng)催化劑用量過(guò)大時(shí)，轉(zhuǎn)化率反而有所下降，這可能是由于催化劑濃度過(guò)高，催化了逆反應(yīng)的進(jìn)行。該研究成果為高嶺土原料的應(yīng)用開(kāi)辟了一條新途徑。

陳丹云等以硝酸鈰銨、高嶺土和SnCl4?5H2O為原料，在促進(jìn)劑H2SO4濃度為210mol/L、浸漬12h、350℃焙燒3h的條件下，制備了固體超強(qiáng)酸催化劑SO/SnO2-CeO2-高嶺土。該催化劑用于乳酸與正丁醇的酯化反應(yīng)合成了乳酸正丁酯。結(jié)果表明，適宜反應(yīng)條件是：醇酸摩爾比為1.8:1，催化劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的3.10%，甲苯為10mL(每升反應(yīng)物中甲苯的用量），反應(yīng)時(shí)間達(dá)3h，酯收率達(dá)93.18%。催化劑重復(fù)使用4次，酯收率仍可達(dá)80.18%。