基本信息
- 项目名称：
- 偕胺肟- Fe(Ⅲ)配合物纤维催化合成乙酸丁酯的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以偕胺肟纤维为原料与Fe2(SO4)3溶液反应，制备偕胺肟- Fe(Ⅲ)配合物纤维（AOFs- Fe(Ⅲ)）。考察最佳工艺参数，并通过折光率及红外图谱对反应产物进行了确定,同时研究了催化剂的重复使用及再生能力。
- 详细介绍：
- 乙酸丁酯是无色透明液体，具有强烈香蕉似香味，在工业上具有广泛应用。传统制备是正丁醇与乙酸在浓硫酸催化下酯化后蒸馏而得。由于浓硫酸催化酯化法存在诸如设备腐蚀严重、副反应多、后处理工艺复杂、废液排放量大等缺点，因而近年来开发环境友好的酯化催化剂成为该领域的研究热点。曾报道SiO2载负回收全氟磺酸树脂、固载杂多酸盐、微波辐射杂多酸、固体超强酸、活性炭负载镧、硫酸钛和维生素C等均能不同程度地克服浓硫酸催化存在的弊端。硫酸铁也可用来催化制备酯，它能很好解决浓硫酸催化存在的问题，但是它分离时损失较大难重复使用。 为解决以上存在的问题，本课题将聚丙烯腈纤维进行改性，将Fe(Ⅲ)离子负载到纤维上，得到一种新型酯化催化剂——偕胺肟- Fe(Ⅲ)配合物纤维。这种固体催化剂在酯化反应体系中无腐蚀性，反应条件温和，易与反应体系分离，可重复使用和再生。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 制备高效的非均相负载催化剂，改善化学合成条件，为提高乙酸正丁酯的工业生产提供理论依据。 基本思路：以偕胺肟纤维(AOCF )与Fe3+反应，制得偕胺肟-铁(Ⅲ)配合物纤维〔AOCF-Fe(Ⅲ)〕，继而用此AOCF-Fe(Ⅲ)催化合成乙酸正丁酯，并研究其最佳工艺条件。
科学性、先进性及独特之处
- 本课题将廉价易得的聚丙烯晴纤维进行改性，将Fe(Ⅲ)离子负载到纤维上，得到一种新型高分子负载催化剂—偕胺肟-Fe(Ⅲ)配合物纤维。此方法解决了传统制备乙酸正丁酯的浓硫酸催化酯化法存在的诸如设备腐蚀严重、副反应多、后处理工艺复杂、废液排放量大等缺点，并且这种非均相负载催化剂在酯化反应体系中除了保持催化剂的催化性能外，且无腐蚀性，反应条件温和，易与反应体系分离，可重复使用和再生。
应用价值和现实意义
- 乙酸正丁酯是我国GB2760-86规定允许使用的天然等同食用香料，大量用于配制香蕉、梨、菠萝、杏、桃及草莓、浆果等型香精；亦可用作天然胶和合成树脂等的溶剂，应用广泛。但天然的乙酸正丁酯数量有限，提取困难且不经济，因此工业合成成为主要来源。本研究所得的结果为工业生产乙酸正丁酯提供了理论支持，为改善工业条件提供依据。
学术论文摘要
- 以偕胺肟纤维为原料与Fe2(SO4)3溶液反应，制备偕胺肟- Fe(Ⅲ)配合物纤维（AOFs- Fe(Ⅲ)）。考察偕胺肟-Fe(Ⅲ)配合物纤维催化制备乙酸正丁酯过程中物料配比、反应时间、反应温度以及催化剂用量等因素对催化性能的影响，并通过折光率及红外图谱对反应产物进行了确定,同时研究了催化剂的重复使用及再生能力。结果表明：最佳催化条件为原料摩尔比（乙酸/正丁醇）为3：1、催化剂用量为1.0g、反应时间为3h、反应温度在116℃，该催化剂能重复使用且能够再生。
获奖情况
- 2011年3月30日第四届“挑战杯”安徽工程大学校大学生课外科技作品竞赛终审决赛，自然科学类学术论文组一等奖 2011年5月25日至27日第四届“挑战杯”合锻股份安徽省大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛，安徽省三等奖 论文已投稿
鉴定结果
- 略
参考文献
- [1] 李月珍，李芳良，等. 十二水合硫酸铁铵催化合成乙酸正丁酯的研究[J]. 广西化工，2001，30(2)：9-10. [2] 陶庭先，吴之传，等.螯合纤维的制备-聚丙烯晴纤维改性[J].合成纤维，2001，30(4)： 32-33. [3] 吴之传，汪学骞，等. 螯合金属离子的腈纶纤维的制备及性能[J]. 纺织学报，2004，25(6)：36-38. [4]吴之传，等. 偕胺肟纤维对Fe3 +的吸附特性研究[J]. 安徽工程科技学院学报，2007，22(4)：5-7.
同类课题研究水平概述
- 乙酸正丁酯的制备，目前最成熟的工艺是用浓硫酸催化正丁醇与乙酸。但是浓硫酸催化酯化法存在诸如设备腐蚀严重、副反应多、后处理工艺复杂、废液排放量大等缺点，因而近年来开发环境友好的酯化催化剂成为该领域的研究热点。 因此，有人提出了用其它酸性催化剂（如：固体超强酸，有机酸和杂多酸）和无机(有机)盐催化剂（如：硫酸铁，硫酸钛，硫酸镧，三氯化铝和四水氯化锰）。这类催化剂都能在不同方面克服浓硫酸催化带来的问题，但是每种催化剂都存在些问题，如：工业成本高，催化性能低，后处理工艺复杂，环境污染，重复使用及再生。 随着对环境及其工业效率的重视，高催化性能，低污染，低成本，重复使用率高及可再生的催化剂成为研究重点。而非均相负载催化剂在这方面很有优势，相信能给工业生产带来更好的效率。
