2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)為一種白色固體, 是除草劑 2,4-D 的中間體及合成其它農(nóng)藥的原料。工業(yè)上,2,4-二氯苯酚主要通過苯酚的氯化法合成得到, 由于副反應(yīng)的存在, 合成的 2,4-二氯苯酚的純度一般在 90%左右,需要通過進(jìn)一步純化處理后才可以利用。目前,2,4-二氯苯酚的分離純化方法有解離萃取法、結(jié)晶法、吸附法等。 這些方法有的耗能大,有的需要大量的溶劑,有的消耗時(shí)間長。
本文另辟蹊徑, 采用固-液萃取法對 2,4-二氯苯酚進(jìn)行純化,通過篩選萃取劑,尋找適宜的萃取劑,使酸性較大的 2,6-二氯苯酚等雜質(zhì)組分率先與萃取劑結(jié)合,并溶解于水中,而 2,4-二氯苯酚仍然以固態(tài)形式存在, 從而實(shí)現(xiàn)分離純化。本文探索出一條操作簡單、適合工業(yè)化生產(chǎn)的工藝路線。
1 材料與方法
1.1 材料和儀器
2,4-二氯苯酚混合物, 由山東某化工公司提供,其組成為:2,4-二氯苯酚(90.45%)、2,6-二氯苯酚(7.02%)、2,4,6-三氯苯酚(2.26%)、鄰氯苯酚(0.26%)、對氯苯酚(0.01%)。
三乙醇胺(阿拉?。⒄及罚ò⒗。?、40%甲胺水溶液(阿拉?。?、二乙醇胺(阿拉?。?、異丙醇胺(阿拉丁)、二甲基乙醇胺(阿拉?。?、氨水(杭州長征化學(xué)試劑有限公司)、碳酸氫鈉(溫州化學(xué)用料廠)、碳酸鈉(溫州化學(xué)用料廠)、純凈水;100 mL三口燒瓶、 機(jī)械攪拌裝置、Agilent 7890A 氣相色譜儀。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
取一定量的2,4-二氯苯酚塊狀固體,用碾缽碾磨成粉末狀固體。準(zhǔn)確稱量2,4-DCP 粉末50.06 g 置于100 mL 的三口圓底燒瓶中, 并加入40 mL 水,此時(shí)水浸沒過固體粉末約 1 cm。將盛有樣品的圓底燒瓶置于冰水中,使體系溫度保持在T=5 ℃,測得水相的 pH 約為 6。加入 3 g 正丙醇胺,機(jī)械攪拌15 min。觀察現(xiàn)象,水相顏色由無色透明變成粉紅色混濁,固體酚相顏色由棕紅色變成白色略紅色,固體酚相由粉末變成了細(xì)針狀晶狀。停止攪拌,靜置12 h。 靜置后,水相為紅色透明溶液,測得pH 為9。真空抽濾除去水層,水洗濾餅層三次,前兩次取40 mL水水洗,最后一次取20 mL 水水洗,至流出的水洗液為中性。用低溫干燥箱在溫度20 ℃下干燥去除水分,低溫干燥后得到42.27 g 白色略微紅色的晶體, 收率為93.22%。用氣相色譜檢測純化后得到的2,4-DCP,純度高達(dá)99.85%。
2 討論
2.1 萃取劑的篩選
取10 只干凈的試管,向每只試管中加入2g 2,4-DCP 固體粉末粗品, 接著向試管中加入約8 mL 水,固體粉末在試管底部,水沒過固體粉末。每只試管編號:M0,M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7,M8,M9。其中M0 為空白對照組, 不加入任何試劑,分別向M1~M9 中加入三乙醇胺、正丙醇胺、甲胺、二乙醇胺、異丙醇胺、二甲基乙醇胺、氨水、碳酸氫鈉和碳酸鈉。每只試管振蕩15 min 左右,使加入的試劑與2,4-二氯苯酚固體粉末充分接觸,觀察現(xiàn)象。 后靜置12 h,并觀察現(xiàn)象。去除水相,低溫條件下干燥,得到10 組樣品。對經(jīng)過處理的10 組樣品進(jìn)行氣相色譜檢測,結(jié)果見表1。
表1 萃取劑篩選結(jié)果
由表 1 可以發(fā)現(xiàn),三乙醇胺、正丙醇胺、氨水和碳酸氫鈉能夠與 2,4-DCP 中的雜質(zhì)成分較好的結(jié)合,即通過氣相色譜檢測結(jié)果較好。由于 M1中加入三乙醇胺,在振蕩過程中,2,4-DCP 容易形成黏糊狀,后處理難以繼續(xù),因此不適合工業(yè)大生產(chǎn)。碳酸氫鈉是無機(jī)鹽不僅難處理,而且加入后選擇性差,使部分 2,4-DCP 和雜質(zhì)成分一起溶解于水中。由于氨水結(jié)構(gòu)相對簡單,因此選擇性較差,容易與2,4-DCP 結(jié)合溶解于水中。利用正丙醇胺可以與2,4-DCP 中的雜質(zhì)分子結(jié)合溶解于水相,選擇性好,在一定量的正丙醇胺條件下,2,4-DCP 形成晶體狀。因此,選擇正丙醇胺作為純化2,4-DCP 的萃取劑。
2.2 溫度對2,4-DCP純化的影響
由于 2,4-DCP 的熔點(diǎn)僅為 42 ℃~43 ℃,所以對環(huán)境溫度很敏感,故以固態(tài) 2,4-DCP 作為研究對象, 考察溫度對其純化的影響。溫度敏感性的考察對 2,4-DCP 分離純化有著非常重大的意義,關(guān)系著在工業(yè)生產(chǎn)中儀器設(shè)備的選擇,成本的控制等方面。對固態(tài) 2,4-DCP 溫度敏感性考察的研究,以出現(xiàn)黏糊狀的時(shí)間和純度為檢測參數(shù)。
稱量 7 份約 20 g 的 2,4-DCP 分別置于 7 個(gè)100 mL 的三口圓底燒瓶中, 分別加入40 mL 水,使 2,4-DCP 充 分 浸 潤, 編 號:M22,M23,M24,M25,M26,M27,M28。 然后按 2,4-DCP:正丙醇胺質(zhì)量比 20:1.2 加入正丙醇胺。按編號次序分別將體系溫度控制為 5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃條件下機(jī)械攪拌至出現(xiàn)黏糊狀為止,并記錄黏糊時(shí)間。待到達(dá)黏糊狀后立即停止攪拌,觀察現(xiàn)象。 當(dāng)溫度大于 20 ℃時(shí),固體 2,4-DCP在攪拌的情況下開始熔化,當(dāng)溫度達(dá)到35 ℃時(shí),2,4-DCP 完全熔化。 水相顏色由白色透明變成紅色混濁, 且隨著溫度升高紅色混濁越不明顯。靜置12 h,除去水相,干燥后,用氣相色譜檢測純度,結(jié)果如表 2。
表 2 溫度對 2,4-二氯苯酚分離純化的影響
注:由于一般攪拌時(shí)間在30 min 以內(nèi),所以 30 min 以上沒有繼續(xù)檢測。35 ℃時(shí),2,4-DCP 已經(jīng)成為液態(tài)故沒有計(jì)算時(shí)間。
由表2 發(fā)現(xiàn),當(dāng) 2,4-DCP 和正丙醇胺的加入量一定時(shí),溫度升高,2,4-DCP 出現(xiàn)黏糊狀所需的攪拌時(shí)間縮短,且隨著溫度升高,2,4-DCP 純度降低,甚至當(dāng)溫度達(dá)到 35 ℃時(shí),2,4-二氯苯酚為液態(tài),無法用該方法分離。 因此,隨著溫度的升高,分離的難度進(jìn)一步加大,而且分離效果也不好。所以,適宜固體 2,4-DCP 純化的溫度為10 ℃以下,為了方便操作,一般選擇純化溫度為 5 ℃。endprint
2.3 正丙醇胺加入量對2,4-二氯苯酚純化的影響
稱量7份50 g 2,4-DCP固體粉末,分別置于7 個(gè)100 mL三口圓底燒瓶中,加入40 mL水,使2,4-DCP固體粉末被水浸潤。將7組裝有樣品的燒瓶編號:M29,M30,M31,M32,M33,M34,M35。將7組燒瓶同時(shí)置于冰浴中,使體系溫度保持在5 ℃,分別一次性加入1.5 g,2.0 g,2.5 g,3.0 g,3.5 g,4.0 g,4.5 g 正丙醇胺,機(jī)械攪拌15 min,使正丙醇胺與2,4-DCP 混合均勻。攪拌完畢,觀察現(xiàn)象。M29,M30,M31 固態(tài)酚相顏色仍然呈棕紅色,M31顏色相對較淺,M32,M33,M34,M35 固態(tài)酚相顏色由棕紅色變成灰白色,其中 M35 固態(tài)酚相較少;水相中,7組顏色均由無色變成紅色,且隨著正丙醇胺量的增加,水相顏色變深。靜置12 h,去除水相,并用 40 mL水水洗兩次,再用20 mL水水洗一次,低溫干燥得到干燥的 2,4-DCP,發(fā)現(xiàn)M29,M30,M31呈棕紅色,M32,M33,M34,M35干燥后為白色透明。將干燥的樣品稱重,用氣相色譜檢測純度,結(jié)果如表 3。
表3 正丙醇胺加入量對2,4-二氯苯酚純化的結(jié)果
由表3 發(fā)現(xiàn),M29,M30,M31 可能加入的正丙醇胺量少,不能完全與雜質(zhì)成分結(jié)合,無法完全將雜質(zhì)溶解于水相; 當(dāng)加入正丙醇胺達(dá)到3 g時(shí),純度達(dá)到99%以上,收率也高達(dá) 91.86%;當(dāng)正丙醇胺量大于3 g, 純化后的 2,4-DCP 純度均能達(dá)到99%以上,但是隨著正丙醇胺的增加,收率降低。因此,最適合2,4-DCP 純化的質(zhì)量比為 m(2,4-DCP):m(正丙醇胺)= 50:3。
2.4 溶劑對純化分離的影響
本文的純化 2,4-DCP 技術(shù)只利用了水作為萃取溶劑,水的用量不僅影響純化效果而且對成本控制也起到重要作用, 因此水用量的研究對2,4-DCP 的純化至關(guān)重要。
稱量 5 份約 50 g 的 2,4-DCP 固體粉末,分別置于 5 個(gè) 100 mL 三口瓶中, 編號:M36,M37,M38,M39,M40。 分別加入 20 mL,40 mL,60 mL,80 mL,100 mL 水,按照 m(2,4-DCP):m(正丙醇胺)=50:3 的比例加入 3 g 正丙醇胺。在冰水浴條件下(T=5 ℃),機(jī)械攪拌 15 min,停止攪拌,靜置12 h。真空抽濾除去水相,并洗滌3 次,低溫干燥,待干燥后, 檢測純化后 5 組 2,4-DCP 的純度,并計(jì)算收率。結(jié)果見表 4。
表 4 水對 2,4-二氯苯酚純化的影響
由表4 發(fā)現(xiàn), 當(dāng)溶劑水的用量為 40 mL 時(shí),純度較高,收率也較高。當(dāng)水為20 mL 時(shí),正丙醇胺未能完全將雜質(zhì)萃取到水相,已經(jīng)達(dá)到萃取平衡,故收率很高但是純度不高,含有較多的雜質(zhì)。當(dāng)水的用量大于60 mL 時(shí),正丙醇胺將極性大的雜質(zhì)萃取到水相,萃取平衡尚未達(dá)到,所以正丙醇胺繼續(xù)將極性小的2,4-DCP 萃取到水相,造成收率不高。因此,當(dāng)m(酚):V(水)=50 g:40 mL 時(shí),適合2,4-二氯苯酚的純化分離。
2.5 時(shí)間對純化分離的影響
正丙醇胺分子與混酚中主要雜質(zhì)2,6-DCP優(yōu)先結(jié)合形成弱電解質(zhì)鹽進(jìn)入到水相,需要一定的時(shí)間,時(shí)間的長短關(guān)系到分離效率,因此對時(shí)間的考察至關(guān)重要。 對時(shí)間的考察,包括對攪拌時(shí)間和靜置時(shí)間的考察。
2.5.1 攪拌時(shí)間的考察
稱量6 份約 50 g 2,4-二氯苯酚固體粉末,分別置于6 個(gè) 100 mL 三口瓶中, 編號:M41,M42,M43,M44,M45,M46。分別加入40 mL 水,按照m(酚):m (正丙醇胺)=50:3 的比例加入3 g 正丙醇胺。在冰水浴條件下(T=5 ℃),機(jī)械攪拌,時(shí)間分別為5 min,10 min,15 min,20 min,25 min,30 min。待攪拌完畢,靜置12 h,真空抽濾,低溫干燥,檢測收率和純度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng) t﹤15 min時(shí),2,4-DCP純度小于 98%; 當(dāng) t≥15 min,2,4-DCP 的純度均大于 99%。 而攪拌時(shí)間對收率幾乎沒有影響。
因此,綜上分離純化 2,4-DCP,攪拌的適宜時(shí)間為 15 min。
2.5.2 靜置時(shí)間的考察
稱量7份約 50 g 2,4-DCP固體粉末,分別置于 7個(gè)100 mL三口瓶中,編號:M47,M48,M49,M50,M51,M52,M53。分別加入40 mL水,按照m(酚):m (正丙醇胺)=50:3的比例加入3 g正丙醇胺。在冰水浴條件下(T=5 ℃),機(jī)械攪拌15 min。待攪拌完畢,分別靜置 0 h,4 h,8 h,12 h,16 h,20 h,24 h。 真空抽濾,低溫干燥,檢測收率和純度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng) t﹤12 h,2,4-DCP 的純度均低于98%,且隨著靜置時(shí)間的增加,純度越高;當(dāng) t =12 h,2,4-DCP 的純度最高;當(dāng) t﹥12 h,隨著靜置時(shí)間的增加,純度反而下降。而靜置時(shí)間對收率幾乎沒有影響。因此,綜上分離純化 2,4-DCP,靜置的適宜時(shí)間為 12 h。
3 總結(jié)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?對 2,4-二氯苯酚的純化,萃取劑的選擇是關(guān)鍵步驟,通過篩選,最終確定的正丙醇胺能很好地與雜質(zhì)分子結(jié)合,使雜質(zhì)溶解到水中。 對純化條件進(jìn)行優(yōu)化后,最終得到在 T=5 ℃,m(酚):V(水)=50 g:40 mL,m(酚):m(正丙醇胺)= 50:3,機(jī)械攪拌 15 min,靜置時(shí)間 12 h,可以獲得高純度、高收率的 2,4-DCP。
該方法操作簡單,條件溫和,處理量大,且耗能少,適合工業(yè)化生產(chǎn)。
(轉(zhuǎn)自《浙江化工》)endprint
2.3 正丙醇胺加入量對2,4-二氯苯酚純化的影響
稱量7份50 g 2,4-DCP固體粉末,分別置于7 個(gè)100 mL三口圓底燒瓶中,加入40 mL水,使2,4-DCP固體粉末被水浸潤。將7組裝有樣品的燒瓶編號:M29,M30,M31,M32,M33,M34,M35。將7組燒瓶同時(shí)置于冰浴中,使體系溫度保持在5 ℃,分別一次性加入1.5 g,2.0 g,2.5 g,3.0 g,3.5 g,4.0 g,4.5 g 正丙醇胺,機(jī)械攪拌15 min,使正丙醇胺與2,4-DCP 混合均勻。攪拌完畢,觀察現(xiàn)象。M29,M30,M31 固態(tài)酚相顏色仍然呈棕紅色,M31顏色相對較淺,M32,M33,M34,M35 固態(tài)酚相顏色由棕紅色變成灰白色,其中 M35 固態(tài)酚相較少;水相中,7組顏色均由無色變成紅色,且隨著正丙醇胺量的增加,水相顏色變深。靜置12 h,去除水相,并用 40 mL水水洗兩次,再用20 mL水水洗一次,低溫干燥得到干燥的 2,4-DCP,發(fā)現(xiàn)M29,M30,M31呈棕紅色,M32,M33,M34,M35干燥后為白色透明。將干燥的樣品稱重,用氣相色譜檢測純度,結(jié)果如表 3。
表3 正丙醇胺加入量對2,4-二氯苯酚純化的結(jié)果
由表3 發(fā)現(xiàn),M29,M30,M31 可能加入的正丙醇胺量少,不能完全與雜質(zhì)成分結(jié)合,無法完全將雜質(zhì)溶解于水相; 當(dāng)加入正丙醇胺達(dá)到3 g時(shí),純度達(dá)到99%以上,收率也高達(dá) 91.86%;當(dāng)正丙醇胺量大于3 g, 純化后的 2,4-DCP 純度均能達(dá)到99%以上,但是隨著正丙醇胺的增加,收率降低。因此,最適合2,4-DCP 純化的質(zhì)量比為 m(2,4-DCP):m(正丙醇胺)= 50:3。
2.4 溶劑對純化分離的影響
本文的純化 2,4-DCP 技術(shù)只利用了水作為萃取溶劑,水的用量不僅影響純化效果而且對成本控制也起到重要作用, 因此水用量的研究對2,4-DCP 的純化至關(guān)重要。
稱量 5 份約 50 g 的 2,4-DCP 固體粉末,分別置于 5 個(gè) 100 mL 三口瓶中, 編號:M36,M37,M38,M39,M40。 分別加入 20 mL,40 mL,60 mL,80 mL,100 mL 水,按照 m(2,4-DCP):m(正丙醇胺)=50:3 的比例加入 3 g 正丙醇胺。在冰水浴條件下(T=5 ℃),機(jī)械攪拌 15 min,停止攪拌,靜置12 h。真空抽濾除去水相,并洗滌3 次,低溫干燥,待干燥后, 檢測純化后 5 組 2,4-DCP 的純度,并計(jì)算收率。結(jié)果見表 4。
表 4 水對 2,4-二氯苯酚純化的影響
由表4 發(fā)現(xiàn), 當(dāng)溶劑水的用量為 40 mL 時(shí),純度較高,收率也較高。當(dāng)水為20 mL 時(shí),正丙醇胺未能完全將雜質(zhì)萃取到水相,已經(jīng)達(dá)到萃取平衡,故收率很高但是純度不高,含有較多的雜質(zhì)。當(dāng)水的用量大于60 mL 時(shí),正丙醇胺將極性大的雜質(zhì)萃取到水相,萃取平衡尚未達(dá)到,所以正丙醇胺繼續(xù)將極性小的2,4-DCP 萃取到水相,造成收率不高。因此,當(dāng)m(酚):V(水)=50 g:40 mL 時(shí),適合2,4-二氯苯酚的純化分離。
2.5 時(shí)間對純化分離的影響
正丙醇胺分子與混酚中主要雜質(zhì)2,6-DCP優(yōu)先結(jié)合形成弱電解質(zhì)鹽進(jìn)入到水相,需要一定的時(shí)間,時(shí)間的長短關(guān)系到分離效率,因此對時(shí)間的考察至關(guān)重要。 對時(shí)間的考察,包括對攪拌時(shí)間和靜置時(shí)間的考察。
2.5.1 攪拌時(shí)間的考察
稱量6 份約 50 g 2,4-二氯苯酚固體粉末,分別置于6 個(gè) 100 mL 三口瓶中, 編號:M41,M42,M43,M44,M45,M46。分別加入40 mL 水,按照m(酚):m (正丙醇胺)=50:3 的比例加入3 g 正丙醇胺。在冰水浴條件下(T=5 ℃),機(jī)械攪拌,時(shí)間分別為5 min,10 min,15 min,20 min,25 min,30 min。待攪拌完畢,靜置12 h,真空抽濾,低溫干燥,檢測收率和純度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng) t﹤15 min時(shí),2,4-DCP純度小于 98%; 當(dāng) t≥15 min,2,4-DCP 的純度均大于 99%。 而攪拌時(shí)間對收率幾乎沒有影響。
因此,綜上分離純化 2,4-DCP,攪拌的適宜時(shí)間為 15 min。
2.5.2 靜置時(shí)間的考察
稱量7份約 50 g 2,4-DCP固體粉末,分別置于 7個(gè)100 mL三口瓶中,編號:M47,M48,M49,M50,M51,M52,M53。分別加入40 mL水,按照m(酚):m (正丙醇胺)=50:3的比例加入3 g正丙醇胺。在冰水浴條件下(T=5 ℃),機(jī)械攪拌15 min。待攪拌完畢,分別靜置 0 h,4 h,8 h,12 h,16 h,20 h,24 h。 真空抽濾,低溫干燥,檢測收率和純度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng) t﹤12 h,2,4-DCP 的純度均低于98%,且隨著靜置時(shí)間的增加,純度越高;當(dāng) t =12 h,2,4-DCP 的純度最高;當(dāng) t﹥12 h,隨著靜置時(shí)間的增加,純度反而下降。而靜置時(shí)間對收率幾乎沒有影響。因此,綜上分離純化 2,4-DCP,靜置的適宜時(shí)間為 12 h。
3 總結(jié)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?對 2,4-二氯苯酚的純化,萃取劑的選擇是關(guān)鍵步驟,通過篩選,最終確定的正丙醇胺能很好地與雜質(zhì)分子結(jié)合,使雜質(zhì)溶解到水中。 對純化條件進(jìn)行優(yōu)化后,最終得到在 T=5 ℃,m(酚):V(水)=50 g:40 mL,m(酚):m(正丙醇胺)= 50:3,機(jī)械攪拌 15 min,靜置時(shí)間 12 h,可以獲得高純度、高收率的 2,4-DCP。
該方法操作簡單,條件溫和,處理量大,且耗能少,適合工業(yè)化生產(chǎn)。
(轉(zhuǎn)自《浙江化工》)endprint
2.3 正丙醇胺加入量對2,4-二氯苯酚純化的影響
稱量7份50 g 2,4-DCP固體粉末,分別置于7 個(gè)100 mL三口圓底燒瓶中,加入40 mL水,使2,4-DCP固體粉末被水浸潤。將7組裝有樣品的燒瓶編號:M29,M30,M31,M32,M33,M34,M35。將7組燒瓶同時(shí)置于冰浴中,使體系溫度保持在5 ℃,分別一次性加入1.5 g,2.0 g,2.5 g,3.0 g,3.5 g,4.0 g,4.5 g 正丙醇胺,機(jī)械攪拌15 min,使正丙醇胺與2,4-DCP 混合均勻。攪拌完畢,觀察現(xiàn)象。M29,M30,M31 固態(tài)酚相顏色仍然呈棕紅色,M31顏色相對較淺,M32,M33,M34,M35 固態(tài)酚相顏色由棕紅色變成灰白色,其中 M35 固態(tài)酚相較少;水相中,7組顏色均由無色變成紅色,且隨著正丙醇胺量的增加,水相顏色變深。靜置12 h,去除水相,并用 40 mL水水洗兩次,再用20 mL水水洗一次,低溫干燥得到干燥的 2,4-DCP,發(fā)現(xiàn)M29,M30,M31呈棕紅色,M32,M33,M34,M35干燥后為白色透明。將干燥的樣品稱重,用氣相色譜檢測純度,結(jié)果如表 3。
表3 正丙醇胺加入量對2,4-二氯苯酚純化的結(jié)果
由表3 發(fā)現(xiàn),M29,M30,M31 可能加入的正丙醇胺量少,不能完全與雜質(zhì)成分結(jié)合,無法完全將雜質(zhì)溶解于水相; 當(dāng)加入正丙醇胺達(dá)到3 g時(shí),純度達(dá)到99%以上,收率也高達(dá) 91.86%;當(dāng)正丙醇胺量大于3 g, 純化后的 2,4-DCP 純度均能達(dá)到99%以上,但是隨著正丙醇胺的增加,收率降低。因此,最適合2,4-DCP 純化的質(zhì)量比為 m(2,4-DCP):m(正丙醇胺)= 50:3。
2.4 溶劑對純化分離的影響
本文的純化 2,4-DCP 技術(shù)只利用了水作為萃取溶劑,水的用量不僅影響純化效果而且對成本控制也起到重要作用, 因此水用量的研究對2,4-DCP 的純化至關(guān)重要。
稱量 5 份約 50 g 的 2,4-DCP 固體粉末,分別置于 5 個(gè) 100 mL 三口瓶中, 編號:M36,M37,M38,M39,M40。 分別加入 20 mL,40 mL,60 mL,80 mL,100 mL 水,按照 m(2,4-DCP):m(正丙醇胺)=50:3 的比例加入 3 g 正丙醇胺。在冰水浴條件下(T=5 ℃),機(jī)械攪拌 15 min,停止攪拌,靜置12 h。真空抽濾除去水相,并洗滌3 次,低溫干燥,待干燥后, 檢測純化后 5 組 2,4-DCP 的純度,并計(jì)算收率。結(jié)果見表 4。
表 4 水對 2,4-二氯苯酚純化的影響
由表4 發(fā)現(xiàn), 當(dāng)溶劑水的用量為 40 mL 時(shí),純度較高,收率也較高。當(dāng)水為20 mL 時(shí),正丙醇胺未能完全將雜質(zhì)萃取到水相,已經(jīng)達(dá)到萃取平衡,故收率很高但是純度不高,含有較多的雜質(zhì)。當(dāng)水的用量大于60 mL 時(shí),正丙醇胺將極性大的雜質(zhì)萃取到水相,萃取平衡尚未達(dá)到,所以正丙醇胺繼續(xù)將極性小的2,4-DCP 萃取到水相,造成收率不高。因此,當(dāng)m(酚):V(水)=50 g:40 mL 時(shí),適合2,4-二氯苯酚的純化分離。
2.5 時(shí)間對純化分離的影響
正丙醇胺分子與混酚中主要雜質(zhì)2,6-DCP優(yōu)先結(jié)合形成弱電解質(zhì)鹽進(jìn)入到水相,需要一定的時(shí)間,時(shí)間的長短關(guān)系到分離效率,因此對時(shí)間的考察至關(guān)重要。 對時(shí)間的考察,包括對攪拌時(shí)間和靜置時(shí)間的考察。
2.5.1 攪拌時(shí)間的考察
稱量6 份約 50 g 2,4-二氯苯酚固體粉末,分別置于6 個(gè) 100 mL 三口瓶中, 編號:M41,M42,M43,M44,M45,M46。分別加入40 mL 水,按照m(酚):m (正丙醇胺)=50:3 的比例加入3 g 正丙醇胺。在冰水浴條件下(T=5 ℃),機(jī)械攪拌,時(shí)間分別為5 min,10 min,15 min,20 min,25 min,30 min。待攪拌完畢,靜置12 h,真空抽濾,低溫干燥,檢測收率和純度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng) t﹤15 min時(shí),2,4-DCP純度小于 98%; 當(dāng) t≥15 min,2,4-DCP 的純度均大于 99%。 而攪拌時(shí)間對收率幾乎沒有影響。
因此,綜上分離純化 2,4-DCP,攪拌的適宜時(shí)間為 15 min。
2.5.2 靜置時(shí)間的考察
稱量7份約 50 g 2,4-DCP固體粉末,分別置于 7個(gè)100 mL三口瓶中,編號:M47,M48,M49,M50,M51,M52,M53。分別加入40 mL水,按照m(酚):m (正丙醇胺)=50:3的比例加入3 g正丙醇胺。在冰水浴條件下(T=5 ℃),機(jī)械攪拌15 min。待攪拌完畢,分別靜置 0 h,4 h,8 h,12 h,16 h,20 h,24 h。 真空抽濾,低溫干燥,檢測收率和純度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng) t﹤12 h,2,4-DCP 的純度均低于98%,且隨著靜置時(shí)間的增加,純度越高;當(dāng) t =12 h,2,4-DCP 的純度最高;當(dāng) t﹥12 h,隨著靜置時(shí)間的增加,純度反而下降。而靜置時(shí)間對收率幾乎沒有影響。因此,綜上分離純化 2,4-DCP,靜置的適宜時(shí)間為 12 h。
3 總結(jié)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?對 2,4-二氯苯酚的純化,萃取劑的選擇是關(guān)鍵步驟,通過篩選,最終確定的正丙醇胺能很好地與雜質(zhì)分子結(jié)合,使雜質(zhì)溶解到水中。 對純化條件進(jìn)行優(yōu)化后,最終得到在 T=5 ℃,m(酚):V(水)=50 g:40 mL,m(酚):m(正丙醇胺)= 50:3,機(jī)械攪拌 15 min,靜置時(shí)間 12 h,可以獲得高純度、高收率的 2,4-DCP。
該方法操作簡單,條件溫和,處理量大,且耗能少,適合工業(yè)化生產(chǎn)。
(轉(zhuǎn)自《浙江化工》)endprint