甲醛废液氨化生产乌洛托品工艺研究

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高浓度甲醛废水是一种典型的难生化降解的毒性有机废水,其中的甲醛能与微生物体直接反应,从而抑制其生物活性,甚至导致微生物死亡,因此,一般的生化处理工艺难以有效处理高浓度甲醛废水。而其它的如光催化氧化法、芬顿氧化法等存在运行成本高、不能大规模应用的缺点,且不能保证处理后废水中的甲醛残留浓度满足排放要求。重庆某工厂制备的1,4-丁炔二醇联产丙炔醇所排放的甲醛废液中,甲醛含量高达50%,并含有其他少量高毒有机化合物杂质如丙炔醇、1,4-丁炔二醇等,针对该废水,本文提出了将其与氨水反应生产乌洛托品的解决方法,并进行了实验室验证。
  由于实验室购买的甲醛溶液中甲醛含量为37%,并且为了防止甲醛发生自聚反应,还添加了8%-10%的甲醇,所以本文首先采用气相色谱法测定出工厂废液中各物质的含量,结合购买的原料含量,配制出实验室甲醛废液模拟液。通过多次实验优化过程确定了甲醛废液氨化生产乌洛托品工艺:将配制的模拟废液与过量氨水于密闭的反应器中,在80-85℃的反应条件下反应3h,生成乌洛托品;得到的乌洛托品溶液转移至减压蒸馏装置中,温度控制在70-80℃的减压条件下蒸馏3.5h左右,脱去大部分水分,析出乌洛托品晶体;过滤分离母液,将润湿的乌洛托品晶体送入真空干燥箱中,在温度为60℃的真空条件下干燥12h,得到乌洛托品产品。
  将产品电位滴定分析,测定其纯度及计算产率。发现纯度与产率有关,纯度随着收率的增加而减小;经过工艺优化后得到的乌洛托品,其纯度都能达到国家标准的合格纯度,还有一部分则能达到优级品纯度。该工艺转化率最高可达到95.09%,并且经处理后的废水中未检测到甲醛。
  针对副产的母液,研究两种不同处理方法:一是找到了最佳脱色剂活性炭,对母液脱色净化;二是在减压过程,将母液中的水分全部蒸出,不产出母液。对其进行对比,脱色后的母液经减压蒸馏、真空干燥后得到乌洛托品的纯度可以达到国标的合格纯度,若想进一步提高纯度,还需进行重结晶;而不产出母液得到的乌洛托品纯度也能达到合格纯度;第一种方法工艺复杂,不利于经济性,建议采用第二种方法。由此,实验室验证甲醛废液氨化制备乌洛托品的猜想是可行的。
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