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印度研发新型催化剂 可将石油废料转化为苯甲酸

2019-4-9 16:19:28 人评论

4月8日,记者了解到,借助一种新型催化剂,印度研究人员成功将石油废料甲苯转化为苯甲酸,后者可用作食品防腐剂和抗真菌、细菌感染的药物。相关论文近日在线发表在荷兰《应用催化B:环境》杂志上。一般情况下,复杂的有机反应要使用有机溶剂,这使反应较为昂贵,并会产生…

4月8日,记者了解到,借助一种新型催化剂,印度研究人员成功将石油废料甲苯转化为苯甲酸,后者可用作食品防腐剂和抗真菌、细菌感染的药物。相关论文近日在线发表在荷兰《应用催化B:环境》杂志上。

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必威体育betway官网一般情况下,复杂的有机反应要使用有机溶剂,这使反应较为昂贵,并会产生有毒废物。与之前做法不同,印度理工学院研究人员使用水作为溶剂,并利用一种叫叔丁基过氧化氢(TBHP)的绿色氧化剂来转化甲苯。甲苯氧化时通常会产生四种产物,但使用一种新型双萘酚助稳铂纳米催化剂后,只产生苯甲酸。


苯甲酸为具有苯或甲醛的气味的鳞片状或针状结晶,化学式C6H5COOH。熔点122.13℃,沸点249℃,相对密度1.2659(15/4℃)。在100℃时迅速升华,它的蒸气有很强的刺激性,吸入后易引起咳嗽。微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。苯甲酸是弱酸,比脂肪酸强。它们的化学性质相似,都能形成盐、酯、酰卤、酰胺、酸酐等,都不易被氧化。苯甲酸的苯环上可发生亲电取代反应,主要得到间位取代产物。

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工业上,苯甲酸与碱反应可生成苯甲酸盐,比如苯甲酸与氢氧化钠反应生成苯甲酸钠。苯甲酸钠是最常见的一种防腐剂,可用于食品工业以及其他工业。苯甲酸与其他碱,比如氢氧化钾,生成苯甲酸钾。苯甲酸钠和苯甲酸钾等苯甲酸的碱金属盐为水溶性。苯甲酸与碱土金属或过渡元素的金属碱性化合物反应生成的盐,比如苯甲酸钙、苯甲酸锌、苯甲酸铜等则为油溶性。


苯甲酸与醇反应可生成酯,比如与甲醇、乙醇分别生成苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯等。苯甲酸与苯乙醇反应则生成苯甲酸苯乙酯。苯甲酸的酯类可与醇发生酯交换反应生成相应的酯类。苯甲酸的酯类往往具有香气,可用于调香。


必威体育betway官网据了解,石油工业从上游(油气田的勘探开发)、中游(石油天然气的集输和储运)到下游(石油炼制和石油化工)都会产生大量固体废弃物,这些固体废弃物主要来自生产工艺本身以及污水处理设施等。钻井井场废弃泥浆的固结物、钻屑,固井作业遗留在井场的水泥等都是石油工业上游的固体废弃物。而在石油工业下游,石油的炼制工艺中几乎所有的生产装置都产生固体废弃物。2001年我国180个石油天然气开采企业共产生固体废弃物180万吨,其中综合利用的有104万吨(占57.1%);945个石油加工及炼焦企业共产生固体废弃物1106万吨,其中综合利用的有674万吨(占60.9%)。石油工业产生的固体废弃物种类繁多,主要有废酸液、废碱液、废白土渣、废页岩渣、油罐底底油污泥、各种废弃催化剂以及污水处理场活性污泥等。在这些固体废弃物中,废催化剂和石油化工企业自备热电厂的粉煤灰占有很大比重。废催化剂上有大量金属污染物;而粉煤灰国内目前利用率较低,只有30%左右,大量储存在灰场,而大部分灰场堆放在耕地上。据统计,我国粉煤灰已累计堆存13亿多吨,占地33330万平方米。另外,还要花费大量资金用于灰场的筑坝维护,遇到有风天气,灰场的煤灰被扬起,还严重污染空气。灰分渗入地下,还会造成地下水污染。所以,这些固体废弃物如不加以综合处理利用,既污染环境,又占用土地。

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必威体育betway官网据研究人员介绍,通常情况下铂纳米粒子在自然界并不稳定,因为其易于聚成大颗粒,催化活性会降低。研究人员使用双萘酚作为稳定剂与铂纳米颗粒结合,防止铂纳米颗粒聚团,并使之易于操作。实验证明,新型催化剂重复使用5次后,颗粒大小也没有发生变化。


必威体育betway官网研究人员还发现,单独使用TBHP作为氧化剂转化甲苯用量较大,四份TBHP才能转化一份甲苯,经济上不划算。因此他们还使用分子氧作为助氧化剂,这样产生一份甲苯只需要两份TBHP,不仅有助于降低成本,还提高了苯甲酸的产出率。


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