① 對於同一個化學反應,催化劑的種類
對於同一個化學反應,催化劑的種類往往是很多的。
例如酯化反應,採用的是酸做催化劑,最常用的催化劑是硫酸,但硫酸有氧化性和腐蝕性,對設備中扒大要求很高,產品顏色不好。於此塌是就使用各種型式的其它催化劑,例如,硫酸氫鈉、強酸性陽離子交換樹脂、氫型沸石、雜多酸、有機錫氧化物,羧酸鋅賣豎等。可以根據反應情況和產品的要求選用不同形式的催化劑。
② 酯化反應催化劑除了濃硫酸,還有哪些酸也可用作催化劑,其優點和缺點是什麼
酯化反應中濃硫酸是作為脫水劑,因為酯化反應會有水生成如果不脫水會使已經產生的酯水解,根據此原理,加入的催化劑要能吸水,以下是我從文獻上找到的,希望對你有所幫助。
一、一般酸型催化劑 這類催化劑是指磷酸、硼酸、有機磺酸、鹽酸鹽及硫酸鹽。一般酸催化劑進行催化產率較低,且反應時間長,價值不大,而用鹽酸鹽、硫酸鹽作催化劑,前景十分看好,使用後的催化劑仍有一定的催化作用,但活性下降。
二、固體酸催化劑 固體酸催化劑是指陽離子交換樹脂、多種沸石(包括合成分子篩)和各種改性沸石及氧化物催化劑,這類催化劑可避免硫酸催化劑所存在的問題,並可在氣固相反應體系中連續進行酯化,反復使用,穩定性好,易分離。
三、雜多酸催化劑 雜多酸是一類具有確定組成的含氧核的多核配合物,作為酸型催化劑,它不僅有活性高,不腐蝕設備,減少污染等顯著特點,而且它再生速度快,選擇性高,是較為理想的酯化催化劑。
四、固體超強酸催化劑 超強酸是酸強度比100%硫酸更強的酸,它以其不同尋常的酸強度,使許多難以進行的化學反應在很溫和的條件下進行,成為催化劑領域的熱點,被稱為「魔酸」。超強酸一般有液體和固體兩種形式,分別稱作液體超強酸和固體超強酸,液體超強酸盡管酸強度大,作催化劑活性也高,但和其它液體酸催化劑類似,對設備腐蝕性強,不能回收重復使用,或者對環境造成污染。而固體超強酸有其特有的優點,不腐蝕反應器,與反應物易於分離,對某些反應選擇性高,能反復使用,耐高溫、制備方便。固體超強酸可分為硫酸負載的固體超強酸和金屬氧化物負載的固體超強酸。據文獻報道現已合成的硫酸負載的固體超強酸有SO2-4/Fe2O3、 SO2-4/TiO2、SO2-4/ZnO2、SO2-4/Fe2O3-SiO2、 SO2-4/NiO-TiO2、SO2-4/SnO2。雖然硫酸負載的固體超強酸的催化活性與濃H2SO4液體相當,穩定性能好,制備方法簡便,易與產物分離可反復使用多次,不腐蝕設備,不污染環境,但其成本較高,易被還原使硫酸根離子脫落,失去超強酸性質,為此有人制備金屬氧化物負載的固體超強酸如:WO3/ZnO2、MoO3/ZnO2 等,該催化劑對甲醇氧化為甲醛的反應呈現出很高的活性和選擇性,但對酯化反應的催化作用有待於進一步研究。
③ 離子交換樹脂法的應用有哪些
離子交換樹脂法的應用有哪些
用離子交換樹脂進行分離的操作程序包括三個步驟,具體操作過程如下文中所述.
(1)交換柱的制備首先選擇合適的離子交換樹脂類型,用相應的溶液進行處理,如強酸性陽離子交換樹脂需要在稀鹽酸中浸泡,以除去雜質並使之溶脹和完全轉變成H式.然後用蒸餾水洗至中性,裝入充滿蒸餾水的交換柱中.注意防止氣泡進入樹脂層.
(2)交換使待處理水樣以合適的流速通過交換柱進行離子交換.交換完畢後用蒸餾水洗去殘留的溶液及交換過程中形成的酸、鹼或鹽類等.
(3)洗脫洗脫是將已交換到樹脂上的離子分離出來的過程.選擇合適的洗脫液,使之以適宜速度通過交換柱進行洗脫.
陽離子交換樹脂常用鹽酸溶液作為洗脫液;陰離子交換樹脂常用鹽酸溶液、氯化鈉或氫氧化鈉溶液作洗脫液.對於分配系數相近的離子,可用含有機絡合劑或有機溶劑的洗脫液,以提高洗脫過程的選擇性.
離子交換技術在富集和分離微量或痕量元素方面應用很廣.例如分離水中的鋰離子、錳離子、銅離子、鐵離子、鋅離子等多種金屬離子,首先加入鹽酸使一部分離子轉變為絡合陰離子,然後將水樣通過強鹼性陰離子交換樹脂,各種離子均被交換在樹脂上,最後用不同濃度的鹽酸溶液進行洗脫分離.鋰離子不生成絡合陰離子,不發生交換,可用12mol/L HCl溶液最先洗脫出來
④ 陽離子交換樹脂的用途和原理
(1)
強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基-so3h,容易在溶液中離解出h+,故呈強酸性。樹脂離解後,本體所含的負電基團,如so3-,能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的h+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後,要進行再生處理,即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行,使樹脂的官能基團回復原來狀態,以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與h+結合而恢復原來的組成。
(2)
弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團,如羧基-cooh,能在水中離解出h+
而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團,如r-coo-(r為碳氫基團),能與溶液中的其他陽離子吸附結合,從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱,在低ph下難以離解和進行離子交換,只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如ph5~14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
(3)
強鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有強鹼性基團,如季胺基(亦稱四級胺基)-nr3oh(r為碳氫基團),能在水中離解出oh-而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。
這種樹脂的離解性很強,在不同ph下都能正常工作。它用強鹼(如naoh)進行再生。
(4)
弱鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有弱鹼性基團,如伯胺基(亦稱一級胺基)-nh2、仲胺基(二級胺基)-nhr、或叔胺基(三級胺基)-nr2,它們在水中能離解出oh-而呈弱鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如ph1~9)下工作。它可用na2co3、nh4oh進行再生。
⑤ 732陽離子交換樹脂的介紹
732陽離子交換樹脂,是在交聯為7%的苯乙烯·二乙烯共聚體上帶有磺酸基(-SO3H)的陽離子交換樹脂。主要用於硬水軟化和純水制備,也用於濕法冶金、製糖、制葯、味精行業,以及作為催化劑和脫水劑。
⑥ 陽樹脂的基本簡介
陽樹脂,全名是陽離子交換樹脂,具有交換容量高,交換速度快,機械強度好等特點,尤其適合於制備供鍋爐使用的軟水和純水的制備。色可賽思開發出樹脂也可用於催化劑和脫水劑,以及濕法冶金、製糖制葯工業等。
離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進行的的一種可逆性化學反應,當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時,便會被離子交換固體吸附,為維持水溶液的電中性,所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。 這類樹脂(IONRESIN)含有大量的強酸性基團,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性。樹脂離解後,本體所含的負電基團,如SO3-,能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。色可賽思強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後,要進行再生處理,即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行,使樹脂的官能基團回復原來狀態,以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結合而恢復原來的組成。 這類樹脂(IONRESIN)含弱酸性基團,如羧基-COOH,能在水中離解出H+ 而呈酸性。色可賽思樹脂離解後餘下的負電基團,如R-COO-(R為碳氫基團),能與溶液中的其他陽離子吸附結合,從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱,在低pH下難以離解和進行離子交換,只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。色可賽思樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
據江蘇色可賽思樹脂有限公司產品在中國地區標准型號有如:001X7 D001 D113樹脂等等。
⑦ 催化劑有哪些種類,常用原料都有什麼。
:ke../view/62440.htm希望對你有所幫助吧
有哪些常用的催化劑
中學化學實驗中用到的催化劑有:二氧化錳、硫酸、鐵粉、氧化鋁等. 1、二氧化錳催化劑.如,①KClO3分解製取氧氣的實驗;②過氧化氫分解實驗. 2、硫酸催化劑.如,①乙烯的實驗室製取實驗;②硝基苯的製取實驗;③乙酸乙酯的製取實驗;④纖維素硝酸酯的製取實驗;⑤乙酸乙酯的水解實驗;⑥糖類(包括二糖、澱粉和纖維素)水解實驗. 其中①-④的催化劑為濃硫酸,濃硫酸同時還作為脫水劑,⑤⑥的催化劑為稀硫酸,其中⑤也可以用氫氧化鈉溶液做催化劑 3、鐵催化劑.如溴苯的製取實驗(實際上起催化作用的是溴與鐵反應後生成的溴化鐵). 4、氧化鋁催化劑.如石蠟的催化裂化實驗.
低揮發性、大極性、良好的熱穩定性、通過調整陰陽離子選擇不同的溶解性等特點, 已經作為反應介質或催化劑廣泛應用於有機合成領域.與傳統有機溶劑反應相比,離子液體相反應得到的產物收率高, 選擇性好, 加快部分型別反應的速率, 後處理簡單以及離子液體催化劑體系簡單,回收後, 可多次重復使用.離子液體作為反應介質或催化劑在有機合成傳統反應型別中的最新研究成果, 主要包括用於: 偶聯反應、Michael 加成、Baylis-Hillman 反應、Diels-Alder 反應、Aldol 縮合、Knoevenagel 縮合、環化反應、烷基化及醯基化反應和氧化還原反應.
用乙酸酐作醯化劑,嚴格說也是傅克反應,本質上是親電加成反應。
烷基化反應催化劑飢滑 醯基化催化劑 芳香族化合物C-芳香族化合物C-烷基化反應催化劑 芳香族化合物C-烷基化反應一般均需用到催化劑,常用的催化劑及其活性如下: 路易斯酸:AlCl3 >FeCl3 >SbCl5 >BF3 >TiCl4>ZnCl2 質子酸:HF>H2SO4>P2O5>H3PO4、陽離子交換樹脂 酸性氧化物:SiO2-Al2O3、分子篩、M(Al2O3 .SiO2)在作為催化劑的質子酸中,最重要的是硫酸、氫氟酸和磷酸或多磷酸。這些強質子酸的作用就是使烯烴、醛或酮質子化,成為活潑的親電質點。硫酸 以烯烴、醇、醛、酮為烷基化劑的烷基化反應中廣泛應用硫酸作為催化劑。為了避免芳烴的磺化、烷基化劑的聚合、酯化、脫水和氧化等副反應,必須選擇適宜的硫酸濃度。首先是丙酮質子化,生成活潑的親電質點,然後進攻芳環,生成絡合物,然後去掉質子成棗肢鎮烷基醇酚化合物。生成的烷基醇酚化合物再以醇為烷基化劑繼續進行烷基化,先是生成質子化醇,然後再離解成烷基碳正離子和水作為活潑親電質點的烷基碳正離子進攻另一個苯酚,生成絡合物,去質子,得到雙酚A。酮是反應能力較弱的烷基化劑,只適用於活潑芳族衍生物的烷基化,如苯,萘,酚和芳胺類化合物。其常用的烷基化催化劑有路易斯酸(三氯化鋁、氧化鋅)和質子酸(硫酸、磷酸、鹽酸)等。工業上如果用酸催化,反應結束後有大量含酸、含酚廢水,且裝置腐蝕嚴重。現多採用用陽離子交換樹脂催化,其特點是對裝置的材質要求較低,而且催化劑可以反復使用,壽命較長 芳香族化合物C-烷基化反應一般凳粗均需用到催化劑。常用的催化劑及其活性如下: 路易斯酸:AlCl3 >FeCl3 >SbCl5 >BF3 >TiCl4>ZnCl2 質子酸:HF>H2SO4>P2O5>H3PO4、陽離子交換樹脂 酸性氧化物:SiO2-Al2O3、分子篩、M(Al2O3 .SiO2)在作為催化劑的質子酸中,最重要的是硫酸、氫氟酸和磷酸或多磷酸,這些強質子酸的作用就是使烯烴、醛或酮質子化,成為活潑的親電質點:硫酸 以烯烴、醇、醛和酮為烷基化劑的烷基化反應中廣泛應用硫酸作為催化劑。為了避免芳烴的磺化、烷基化劑的聚合、酯化、脫水和氧化等副反應,必須選擇適宜的硫酸濃度。首先是丙酮質子化,生成活潑的親電質點,然後進攻芳環,生成絡合物,然後去掉質子成烷基醇酚化合物。生成的烷基醇酚化合物再以醇為烷基化劑繼續進行烷基化,先是生成質子化醇,然後再離解成烷基碳正離子和水作為活潑親電質點的烷基碳正離子進攻另一個苯酚,生成絡合物,去質子,得到雙酚A。酮是反應能力較弱的烷基化劑,只適用於活潑芳族衍生物的烷基化,如苯,萘,酚和芳胺類化合物。其常用的烷基化催化劑有路易斯酸(三氯化鋁、氧化鋅)和質子酸(硫酸、磷酸、鹽酸)等。工業上如果用酸催化,反應結束後有大量含酸、含酚廢水,且裝置腐蝕嚴重。現多採用大孔強酸性陽離子交換樹脂催化。其特點是對裝置的材質要求較低,而且催化劑可以反復使用、壽命較長、選擇性高、副反應少
指通過配位作用而使反應物分子活化的催化劑。在這類催化劑中至少含有一個金屬離子或原子,無論母體本身是否是絡合物,但在起作用時,催化活性中心是以配位結構出現,通過改變金屬配位數或配位基,最少有一種反應分子進入配位狀態而被活化,從而促進反應的進行。
均相絡合催化劑 在反應體系中可溶成均相的絡合物催化劑。多數為金屬有機化合物、過渡金屬的鹽類,制備較易,較早地在工業上應用。如烯烴經羰基合成制醛的羰基鈷催化劑、膦改性的羰基鈷催化劑和羰基銠催化劑、乙烯氧化制乙醛的鈀催化劑、甲醇羰基化制醋酸的銠催化劑、烯烴聚合反應中的齊格勒催化劑(四氯化鈦-烷基鋁)、齊格勒-納塔催化劑(三氯化鈦-烷基鋁),共軛烯烴環化反應中的鎳催化劑等。另外,還有某些研究工作中著名的催化劑,如威爾金森催化劑〔RhCl【P(C6H5)3】3〕。
負載型絡合催化劑 多數是已知的均相催化劑固定在載體上而製成。若為固體,則稱固體化絡合催化劑,有下列幾種製法:①將絡合物吸附在多孔載體表面上,如將RhCl(CO)【P(C6H5)3】2吸附在多孔載體上用於丙烯的氫甲醯化催化反應。催化活性組分在固體載體上也可以處於液態,如溶於乙二醇中的RhCl3以液態存在於矽膠表面,可催化1-戊烯異構為2-戊烯的反應。②將活性組分化學鍵合在固體表面上,此固體表面上應有能與絡合物中心金屬配位鍵合之基團。例如:將聚苯乙烯小球表面處理後,得到:
然後通過 P原子與 Co2(CO)8、 Ni(CO)2【P(C6H5)3】2、Fe(CO)5、W(CO)6等配位,得到固體化催化劑。也可利用表面含有羥基的無機載體(如SiO2),另制備能與羥基作用的金屬絡合物,兩者反應後,就可在載體表面鍵合所需的活性組分。③將帶有催化活性基團的單體,聚合成不溶性高聚物。用固體化絡合物催化劑,有利於從催化反應混合物中分離催化劑,可用於連續作業的工藝。在不少場合,均相絡合物催化劑固體化後,可改善其穩定性,在某些場合催化效能也有所不同。用於烯烴聚合的負載型齊格勒催化劑即屬固體化絡合催化劑,一克鈦可生產幾十萬克產品,稱高效聚烯烴催化劑。另一類為負載型可溶性絡合物催化劑,系利用可溶性高分子為載體,如用平均分子量較低的可溶性線型聚苯乙烯制的膦配位基,合成可溶性威爾金森催化劑,可催化1-戊烯加氫反應。在應用時可利用其與生成物分子量之差,採用沉澱法、蒸氣壓法、薄膜過濾法等進行分離。
金屬原子簇絡合催化劑 含有三個以上金屬原子,而且金屬原子之間直接鍵合成分子骨架,再以配價鍵和適當基團結合成分子的催化劑。這類原子簇化合物以分子為單位分散於反應體系中,由於金屬原子排布成嚴格的空間結構,並可含有多種不同的金屬原子,故有些原子簇化合物具有甚高的催化活性、催化選擇性,而且能同時活化多種鍵。最常見的是Ⅷ族元素的原子簇化合物,如FeRuOs2(μ2-H)2(μ2-CO)2(CO)11的結構如下:
原子簇絡合物可用下列方法獲得:①還原法,在CO或類似配位體存在下,對簡單金屬鹽類進行還原,如制Ru3(CO)12、Os3(CO)12等。②熱解或光解法,如從Fe(CO)5制Fe2(CO)9、Fe3(CO)12,從CpCo(CO)2製取Cp3Co3(CO)3和 Cp4Co4(CO)2等(式中Cp代表環戊二烯基)。③架橋法,採用特殊的配位體作為一些金屬原子的架橋劑,生成短壽命的中間體,使金屬通過一定的多面體的面或角鍵合。最普通的三橋聯配位體是硫原子,其他如偶氮化合物、二氧化硫、硼、鋁、鎵、銦、磷、砷等也能作架橋劑。④雜金屬原子簇的合成,較簡單的方法是將兩種化合物結合,如使負離子金屬羰基化合物M(CO)嵶 和M娦(CO)崗(M為Mn、Re,M′為Cr、Mo、W)與含鹵金屬化合物作用。
有些反應中加入的催化劑母體不是原子簇化合物,但在催化作用中卻具有原子簇結構,也屬原子簇絡合物催化劑,如在用Rh(CO)2(CH3COCHCOCH3)為催化劑進行5H2+3CO匑HOCH2CH2OH+CH3OH反應中,研究表明,真正起作用的是Rh12(CO)崵等。
常用酯化反應催化劑有:濃硫酸,濃鹽酸,對甲基苯磺酸,氯化亞碸.
望採納,謝謝
二氧化錳催化劑。硫酸催化劑。鐵催化劑。氧化鋁催化劑。MnO2,H2O,Fe,Al2O3,FeCl3,MgO,C
常見的催化劑有哪些種類?其中哪些催化劑適合進行高分子化
高分子催化劑是一種對化學反應具有催化作用的高分子。生物體內的酶就是一種高活性、高選擇性的天然高分子催化劑,但由於是水溶性的,故在工業應用上受到限制
⑧ 陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂的區別和用法
陽離子交換樹脂:
1.
陽離子交換樹脂是在交聯為7%的苯乙烯,二乙烯共聚體上帶有磺酸基(-
SO3
H)的陽離子交換樹脂,是一種磺酸化苯乙烯系凝膠型強酸性陽離子交換樹脂。它在鹼性、中性、甚至酸性介質中都顯示離子交換功能。本產品具有交換容量高、交換速度快、機械強度好等特點。主要用於鍋爐硬水軟化和純水制備,也用於濕法冶金、製糖、制葯、味精行業,以及作為催化劑和脫水劑。
2.
陽離子交換樹脂含弱酸性基團,如羧基-COOH,能在水中離解出H+
而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團,如R-COO-(R為碳氫基團),能與溶液中的其他陽離子吸附結合,從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱,在低pH下難以離解和進行離子交換,只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。這類陽離子交換樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
陰離子交換樹脂:
1.
陰離子交換樹脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性。樹脂離解後,本體所含的負電基團,如SO3-,能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
陽離子交換樹脂在使用一段時間後,要進行再生處理,即用化學品使離子交換反應以相反方向進行,使陽離子交換樹脂的功能基團回復原來狀態,以供再次使用。如上述的陰離子樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結合而恢復原來的組成。
⑨ 酯交換反應的催化劑
在鹼性催化劑催化的酯交換反應中,真正起活性作用的是甲氧陰離子,如下圖所示。甲氧陰離子攻擊甘油三酯的羰基碳原子,形成一個四面體結構的中間體,然後這個中間體分解成一個脂肪酸甲酯和一個甘油二酯陰離子,這個陰離子與甲醇反應生成一個甲氧陰離子和一個甘油二酯分子,後者會進一步轉化成甘油單酯,然後轉化成甘油。所生成的甲氧陰離子又循環進行下一個的催化反應。
鹼性催化劑是目前酯交換反應使用最廣泛的催化劑。使用鹼性催化劑的優點是反應條件溫和、反應速度快。有學者估計,使用鹼催化劑的酯交換反應速度是使用同當量酸催化劑的4000倍。鹼催化的酯交換反應甲醇用量遠比酸催化的低,因此工業反應器可以大大縮小。另外,鹼性催化劑的腐蝕性比酸性催化劑弱很多,在工業上可以用價廉的碳鋼反應器。除了上述優點外,使用鹼性催化劑還有以下缺點:鹼性催化劑對游離脂肪酸比較敏感,因此油脂原料的酸值要求比較高。對於高酸值的原料,比如一些廢棄油脂,需要經過脫酸或預酯化後才能進行鹼催化的酯交換反應。 已經工業化的鹼性催化劑主要有兩類:易溶於甲醇的KOH、NaOH、NaOCH3等催化的液相反應,以及固體鹼催化的多相反應。 絕大多數的生物柴油工業生產裝置都採用液相催化劑,用量為油重的0.5~2.0%。甲醇鈉與氫氧化鈉(或鉀)用作酯交換催化劑時還有所不同。當使用甲醇鈉為催化劑時,原料必須經嚴格精製,少量的游離水或脂肪酸都影響甲醇鈉的催化活性,國外工藝中要求兩者的含量都不超過0.1%;但其產物中皂的含量很少,有利於甘油的沉降分離及提高生物柴油收率。而氫氧化鈉(或鉀)為催化劑對原料的要求相對不嚴格,原料中可含少量的水和游離脂肪酸,但這會導致生成較多的脂肪皂,影響甘油的沉降分離速度,同時會導致甘油相中溶解較多的甲酯,從而降低生物柴油的收率。一般說來,以氫氧化鈉(或鉀)為催化劑,油脂原料的酸值不要超過2 mg KOH/g,催化劑的用量為油脂重量的0.5~2.0%。即使油脂原料的酸值較高,超過2 mg KOH/g,理論上還可以使用氫氧化鈉(或鉀)催化劑,但需要加入過量的催化劑以中和游離脂肪酸。這種條件下皂的生成量高,甘油沉降分離困難,且甘油相中溶解的甲酯量較高,因此不宜採取。對於氫氧化鈉和氫氧化鉀,當用作酯交換催化劑時也有所不同。
1)在對粗產物進行沉降分離過程中,催化劑主要存在於甘油相中。由於KOH的分子量大於NaOH,因此會提高甘油相的密度,加速甘油相的沉降分離。
2)使用KOH為催化劑皂的生成量要比使用NaOH時少,這會減少甲酯在甘油相中的溶解。國外一項研究表明,以KOH為催化劑催化葵花籽油酯交換,分離後的甘油相中,甲酯的摩爾含量為3%,而以NaOH為催化劑時的摩爾含量為6%。
3)以KOH為催化劑,產物用磷酸中和可生成磷酸二氫鉀,這是一種優質肥料,不僅可以減少廢物的排放,同時還會增加經濟效益。與其相比,鈉鹽只能作為廢物處理。NaOH為催化劑的優點是其價格便宜。
除此之外,國內外還在開發有機鹼催化劑,比如胺類等。當以有機胺為催化劑時,在常壓低溫下經過6~10h的反應,可以達到比較高的轉化率,但產物中甘油單酯和二酯的含量很高,而甘油的量很低,難以工業應用;當提高反應壓力和溫度時,反應過程中又有可能生成醯胺,降低產品質量。因此,以有機鹼為酯交換催化劑還需要有做大量的研究工作來證明其可行性。
固體鹼催化劑最近幾年正在工業化。與液鹼催化劑相比,使用固體催化劑可以大大提高甘油相的純度,降低甘油精製的成本,「三廢」排放少,產物不含皂,提高生物柴油收率;但反應速度慢,需要較高的溫度和壓力,較高的醇油比,且對游離脂肪酸和水比較敏感,原料需嚴格精製。法國石油研究院開發的Esterfip-H工藝是第一個將固體鹼為催化劑成功應用於工業生成的生物柴油生成工藝,其催化劑是具有尖晶石結構的雙金屬氧化物,已經建成16萬噸/年的生成裝置。另外,德國波鴻的魯爾大學也開發了一種固體鹼催化劑,這種固體鹼催化劑是一種氨基酸的金屬絡合物,催化酯交換反應的溫度為125℃,高於液鹼催化劑的反應溫度(60℃左右)。將建設1噸/小時的工業示範裝置。日本正在開發強鹼性陰離子樹脂催化劑,已取得很大進展。不過陰離子樹脂只能在低溫(60℃以下)操作,否則很快失活,而低溫下酯交換活性又比較低,所以限制了其工業應用。由於樹脂容易再生,因此若將來能開發出耐高溫的強鹼性樹脂,則具有一定的工業化前景。除此之外,國內外正在開發的固體鹼催化劑還包括粘土、分子篩、復合氧化物、碳酸鹽以及負載型鹼(土)金屬氧化物等。 酸催化酯交換的反應機理如下圖所示。質子先與甘油三酯的羰基結合,形成碳陽離子中間體。親質子的甲醇與碳陽離子結合並形成四面體結構的中間體,然後這個中間體分解成甲酯和甘油二酯,並產生質子催化下一輪反應。甘油二酯及甘油單酯也按這個過程反應。
與鹼催化相比,酸性催化劑可以加工高酸值原料,因為在酸性催化劑存在下,游離脂肪酸會與甲醇發生酯化反應生成甲酯。因此酸性催化劑非常適合加工高酸值的油脂。另外,對於長鏈或含有支鏈的脂肪醇與油脂的酯交換,一般也用酸性催化劑。但是,酸催化酯交換的反應速度非常慢,且需要比較高的反應溫度和醇油比。在酸催化反應中,如反應溫度較高,可能副反應,生成副產物如二甲醚、甘油醚等。另外,在酸催化中,水對催化劑活性的影響非常大。據報道,硫酸催化大豆油與甲醇酯交換的反應中,若大豆油中加入0.5%的水,則酯交換轉化率由95%降到90%。如果加入5%的水,則轉化率僅為5.6%。在酯交換過程中生成的碳陽離子容易與水反應生成碳酸,從而降低生物柴油收率。當油脂中游離脂肪酸含量高時應注意這一問題,因為酸性催化劑會催化游離脂肪酸與甲醇酯化,從而產生一定量的水,影響反應進程,一步酯交換反應難以達到滿意的轉化率。以高酸值的油脂如廢棄油脂為原料時,為了避免產生的水的影響,工業上常常採用邊反應邊脫水的方法,或採用間歇操作,把水分出去後再補充甲醇繼續反應。
在工業應用中,最常用的酸性催化劑是濃硫酸和磺酸或其混合物。兩者相比,硫酸價格便宜,吸水性強,這有利於脫除酯化反應生成的水,缺點是腐蝕性強,且較容易與碳碳雙鍵反應,導致產物的顏色較深。磺酸催化劑的催化活性比硫酸弱,但在生成過程中產生的問題少,且不攻擊碳碳雙鍵。
強酸型陽離子交換樹脂和磷酸鹽是兩種典型的酯交換酸性固體酸催化劑,但它們都需要比較高的反應溫度和較長的反應時間,且酯交換的轉化率比較低,使用說明短,因此限制了工業應用。其它固體酸催化劑如硫酸鋯、硫酸錫、氧化鋯及鎢酸鋯等也有人在研究。
另外,據2005年11月的Nature報道,日本東京工業大學正在開發從天然有機物如糖、澱粉、纖維素等生產固體酸催化劑。其制備方法是先把有機物如葡萄糖、蔗糖在低溫(>300℃)下進行不完全碳化,然後進行磺化反應,引進磺酸基,得到磺化的非定形碳催化劑。此種催化劑具有價格便宜、酯化活性高、使用壽命長的特點,但還沒發現用於酯交換反應方面的報道。
在國外的生物柴油生成裝置中,很少用酸催化的酯交換工藝。酸性催化劑主要被用來對酸值較高的油脂進行預酯化,然後再進行鹼催化的酯交換。我國現有的生物柴油廠主要以高酸值的廢棄油脂為原料,規模小,使用的催化劑大多是液體酸,也有少數開發使用固體酸。使用固體酸催化劑對高酸值的植物油進行預酯化,然後再用鹼催化酯交換制備生物柴油,是一條較好的工藝路線。
⑩ 離子交換樹脂的用途是什麼呢
離子交換樹脂的用途:
1、用於水中的各種陰陽離子的去除。
2、離子交換樹脂可用於製糖、味精、酒的釀造、生物製品等工業裝置上。
3、制葯工業離子交換樹脂對發展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用。
4、在有機合成中常用酸和鹼作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應。
目前,許多水溶液或非水溶液中含有有毒離子或非離子物質,這些可用樹脂進行回收使用。如去除電鍍廢液中的金屬離子,回收電影製片廢液里的有用物質等。離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。
(10)陽離子交換樹脂算是催化劑嗎擴展閱讀:
注意事項:
1、離子交換樹脂含有一定水分,不宜露天存放,儲運過程中應保持濕潤,以免風干脫水,使樹脂破碎,如貯存過程中樹脂脫水了,應先用濃食鹽水(10%)浸泡,再逐漸稀釋,不得直接放入水中,以免樹脂急劇膨脹而破碎。
2、冬季儲運使用中,應保持在5-40℃的溫度環境中,避免過冷或過熱,影響質量,若冬季沒有保溫設備時,可將樹脂貯存在食鹽水中,食鹽水濃度可根據氣溫而定。
3、離子交換樹脂的工業產品中,常含有少量低聚合物和未參加反應的單體,還含有鐵、鉛、銅等無機雜質,當樹脂與水、酸、鹼或其它溶液接觸時,上述物質就會轉入溶液中,影響出水質量,因此,新樹脂在使用前必須進行預處理,一般先用水使樹脂充分膨脹。
對其中的無機雜質(主要是鐵的化合物)可用4-5%的稀鹽酸除去,有機雜質可用2-4%稀氫氧化鈉溶液除去,洗到近中性即可。如在醫葯制備中使用,須用乙醇浸泡處理。