PJZ-299分子筛吸附脱除间甲酚中对甲酚的研究

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间甲酚是一种重要的精细化工产品,高纯度的间甲酚可作为合成香料和化妆品的原料。由于生产技术的限制,目前国内的高纯间甲酚主要依靠进口。本文研究了利用PJZ-299分子筛选择性吸附混甲酚(间甲酚和少量对甲酚)中的对甲酚制备高纯间甲酚的方法,主要研究内容如下:(1)混甲酚中对甲酚浓度的分析方法。采用高效液相色谱(HPLC)检测混甲酚中对甲酚浓度,测定条件为:Agilent HPLC ZORBAX SB-C18色谱柱(4.6×150mm,5μm);紫外检测波长:275 nm;进样量:0.5μL;柱温:30℃;流动相:乙醇+1.5×10-2mol/Lβ-CD水溶液(体积比2:8);流速为:1.0 m L/min。对甲酚浓度在8~60 mg/g范围内绘制出的标准曲线相关性好,相关系数R2为0.9997。(2)PJZ-299分子筛对混甲酚溶液中的对甲酚静态吸附过程。考察时间、温度、初始浓度对吸附量的影响,结果表明:在25℃下,12 h可以达到平衡;在15~35℃范围内,吸附量随温度的升高而减小。在本文考察的条件下,平衡吸附量与溶液中对甲酚的浓度成明显的线性关系。对于初始对甲酚浓度为25mg/g(2.5%)的混甲酚,平衡吸附量为5 mg/g。热力学和动力学分析表明:吸附过程的焓变△H<0,为放热过程,降温有利于吸附的进行;化学自由能变化△G<0,表明过程可自发进行;PJZ-299分子筛对对甲酚的吸附过程为颗粒内扩散控制,其表观活化能Ea为34.72 KJ/mol,反应级数为0.5212。(3)PJZ-299分子筛再生过程的研究。先经真空蒸馏回收混甲酚溶液,再对分子筛进行热再生。考察蒸馏温度和煅烧温度对再生过程的影响。结果表明:在真空蒸馏过程中,分子筛上的残留量随蒸馏温度的升高先逐渐减少再缓慢增加,当蒸馏温度为170℃时,残留量最小。混甲酚回收的适宜条件:温度为170℃,时间6 h,其残留量为1.46%。热再生的适宜条件:煅烧温度为600℃,煅烧时间为3~4 h,其再生效率为97%。重复五次后,分子筛的再生效率为96%,分子筛有良好的稳定性。荧光显微镜图显示再生分子筛的表面形态与新鲜分子筛无明显差别;红外光谱显示分子筛再生后没有新物质生成;BET检测分析得出再生分子筛相较于新鲜分子筛骨架结构没有发生明显改变。(4)基于平衡级理论,结合分子筛平衡吸附量与溶液中对甲酚的浓度之间的线性关系,推导出穿透曲线的解析式。该解析式与实测的穿透曲线基本吻合,可用于预测PJZ-299分子筛吸附混甲酚溶液中对甲酚的行为。
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