在工業(yè)清潔生產(chǎn)中,雙極膜電滲析由于雙極膜特有的水/醇解離功能,不僅可以在線實(shí)現(xiàn)大量的反應(yīng),而且可以從源頭抑制環(huán)境污染源的產(chǎn)生,因此在綠色化工和分離過程中占有舉足輕重的地位。從理論上來說,雙極膜電滲析的醇解離應(yīng)用范圍可以擴(kuò)展到通過醇鹽引入烷氧基的任何縮合反應(yīng)中,從而衍生出大量的有機(jī)合成新路線,對于有機(jī)合成綠色化有著重大的意義。但是相比之下,醇解離在化工清潔生產(chǎn)中的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于水解離,這主要是因?yàn)榇冀怆x研究在醇解離機(jī)理、過程傳質(zhì)和應(yīng)用工藝等方面缺乏深入、廣泛的探索。 本論文以化工清潔生產(chǎn)為背景,以甲醇解離和乙醇解離為切入點(diǎn),研究雙極膜電滲析在非水體系中的應(yīng)用,重點(diǎn)研究膜在非水體系中的性能要求及表征手段以及綠色有機(jī)合成工藝,得出的結(jié)論如下： 對于雙極膜在甲醇和乙醇體系中的醇解離,同樣可以采用電流-電壓曲線和阻抗譜進(jìn)行雙極膜界面層厚度的測定并且指導(dǎo)雙極膜性能的改進(jìn)。 與FT-BP和FBM雙極膜相比,Neosepta BP-1在甲醇和乙醇中雖然溶脹但仍能保持完整,是勉強(qiáng)適于雙極膜醇解離應(yīng)用的一種商業(yè)雙極膜。 對于雙極膜的乙醇解離,可以通過1H NMR核磁譜來直接檢測乙氧根離子(CH3CH2O-:δ3.736-3.666 (q,2H)和δ1.255-1.209 (t,3H))的存在,從而為雙極膜醇解離提供直接證據(jù)。 利用雙極膜電滲析在甲醇體系中解離甲醇,可以將氯乙酸甲酯直接轉(zhuǎn)化成甲氧基乙酸甲酯,不僅*而且環(huán)境友好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著電流密度的增大,甲氧基乙酸甲酯的產(chǎn)率也會增大,但是電流效率會降低；與此相反的是,隨著反應(yīng)原料氯乙酸甲酯濃度的增加,甲氧基乙酸甲酯的產(chǎn)率、電流效率都會相應(yīng)的增加,產(chǎn)物濃度從1.08mmol/L增加到6.59 mmol/L,電流效率從2.6%增加到15.7%。 通過離子交換和雙極膜電滲析的集成,可以有效降低非水體系電阻,為甲氧基乙酸甲酯的工業(yè)生產(chǎn)掃除障礙。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在產(chǎn)酯室加入D201大孔離子交換樹脂可以*大幅度的降低膜堆電壓,膜堆電壓降低了44.3%-61.4%。但是,由于離子交換樹脂對甲氧基乙酸甲酯有吸附作用,所以產(chǎn)物產(chǎn)率和電流效率有稍微的降低。實(shí)驗(yàn)中通過比較四種離子交換樹脂可以得出,201*7凝膠型陰離子交換樹脂是用于雙極膜電滲析制備甲氧基乙酸甲酯的*佳選擇。 總之,本論文將雙極膜電滲析在非水體系的應(yīng)用進(jìn)一步拓展,利用醇解離提供烷氧基不僅為有機(jī)合成提供了新的研究思路而且對于有機(jī)化工可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。