应用化学中二氯甲烷的萃取剂筛选研究

应用化学中二氯甲烷的萃取剂筛选研究
摘要：探究化学发展的历史，见证化学对人类进步所起到的重要作用。

本文介绍了二氯甲烷的性质、用途以及制备方法，并对二氯甲烷国内外研究现状及趋势进行了阐述。

根据萃取剂选择原则，同时查阅大量的文献及溶剂手册，初步确定乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丁二醇、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和环丁酚为萃取剂。

通过气相色谱分析实验结果，对比分析不同溶剂对相对挥发度的影响，最终筛选出乙二醇为分离二氯甲烷-甲醇-丙酮-水体系的萃取剂。

本文研究为进一步萃取精馏和精馏分离二氯甲烷-甲醇-丙酮-水体系提供依据。

关键词：应用化学化学史二氯甲烷
1、应用化学的发展历程
化学史可大致分为：远古的工艺化学时期、炼丹术和医药化学时期、燃素化学时期、定量化学时期（即近代化学时期）和科学相互渗透时期（即现代化学时期）。

远古的工艺化学时期：从远古到公元前1500年左右，人类先是学会了使用火，进而学会利用火来烧制陶器和冶炼金属，并学会酿酒和利用天然颜料为布料染色。

虽然这些早期的化学工艺都是通过实践摸索得到的经验，没有形成理论，只能算是化学的萌芽，但在当时这些工艺都极大的促进了社会生产力的发展和人类文明的进步。

2、二氯甲烷的性质及用途
2.1二氯甲烷的性质
二氯甲烷，英文别名为Methylene dichloride，是由甲烷分子中两个氢原子被氯取代而生成的化合物。

其化学式为CH2Cl2，相对分子质量是84.93。

二氯甲烷是无色、透明、比水重、易挥发的液体，有类似醚的气味和甜味，不燃烧，但与高浓度氧混合后形成爆炸的混合物。

二氯甲烷微溶于水，与绝大多数常用的有机溶剂互溶，与其他含氯溶剂、酚、醛、酮、磷酸三乙酯乙醇也可以任意比例混溶。

室温下二氯甲烷难溶于液氨中，能很快溶解在、甲酰胺、乙酰乙酸乙酯中。

并且可与乙醇、乙醚和N，N-二甲基甲酰胺混溶，溶于约50份水中。

其相对密度（d204）1.3255，凝固点-95℃，沸点39.75℃及折光率（n20D）1.4244。

低毒，半数致死量（大鼠，经口）2524mg/kg。

高浓度蒸气有麻醉性。

有刺激性。

2.2二氯甲烷的用途
溶剂是二氯甲烷的最主要用途。

二氯甲烷具有广谱的溶解能力、低沸点以及相对而言最低的毒性和相对而言最好的反应惰性，使其成为有机合成中使用频率
位居第一的有机溶剂。

作为溶剂其地几乎跟无机盐化学中水相当。

由于二氯甲烷具有溶解能力强和毒性低的优点，大量用于制造安全电影胶片、聚碳酸酯，其余用作涂料溶剂、金属脱脂剂，气烟雾喷射剂、聚氨酯发泡剂、脱模剂、脱漆剂。

二氯甲烷为无色液体，在制药工业中做反应介质，用于制备氨苄青霉素、羟苄青霉素和先锋霉素等；还用作胶片生产中的溶剂、石油脱蜡溶剂、气溶胶推进剂、有机合成萃取剂、金属清洗剂等。

3、二氯甲烷的制备方法
3.1天然气氯化法
天然气与氯气反应，经水吸收氯化氢副产盐酸后，用碱液除去残余微量的氯化氢，再经干燥、压缩、冷凝、蒸馏，得成品。

甲烷氯化机理是游离基连锁反应，通过升高温度或用3000～5000A的光源辐射来实现氯分子的活化。

在工业操作中，为保持一个稳定的自由基连锁反应，需要将操作温度维持在380～450°C。

其反应为强烦热反应，反应温度控制十分重要，为此，在工业中已成功采用下列反应装置设计：1.大量循环甲烷或生产的氯代甲烷使用的多级反应器，以保证足够低的氯甲烷进料比；2.采用无话四氯化碳或较低的氯代甲烷为热载体；3.采用流化床反应器。

当采用内循环式反应器时的工艺操作条件为：反应温度为380～400°C；氯：甲烷：循环气=2：1：9；氯化物冷凝温度为-40～-5°C；粗氯化液组成CH3Cl48%、CH2Cl35%、CHCl14%、CCl3%；二氯甲烷蒸馏塔操作压力为303.9kPa （表压），塔顶温度为80°C，年产6000t二氯甲烷每吨产品消耗定额。

4、萃取溶剂的筛选
一般来说，萃取的选择应该注意以下几点：a.对被分离物有大的萃取容量。

溶剂的萃取容量越大，其需要的循环量越少：b.应当有选择性。

能在很大程度上溶解一个活多个被分离组分，而对另一些组分则很少溶解；c.应该是化学上稳定方的。

即它不应与尽量物流中的组分或于再生期间发生不可逆的化学反应；d.应当能够再生，即被萃取物容易与溶剂分离，溶剂可以多次反复利用；e.应当比较便宜，从而维持溶剂在系统中循环量和补充溶剂损失的费用不大；f.应当没有毒性和腐蚀性，而且对于被处理的物流没有严重的污染。

5、结论
由于二氯甲烷、甲醇、丙酮和水混合液中组分间的相对挥发度较小，组分沸点较低且接近，易形成共沸溶液，采用普通的精馏方法难以将其分离。

而萃取剂的加入可以增大组分间的相对挥发度，对于小沸点差溶液和共沸溶液，采用萃取
精馏法是行之有效的途径。

萃取过程能否实现以及实现效果好坏的关键是萃取剂的选择。

本文根据溶剂的性质初步筛选出乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丁二醇、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和环丁酚为萃取剂。

同时测定二氯甲烷、甲醇、丙酮和水混合液与不同溶剂间的汽液平衡数据，计算出组分间的相对挥发度以进一步筛选溶剂。

通过分析比较不同溶剂存在下二氯甲烷/水、二氯甲烷/甲醇及丙酮/水、丙酮/甲醇的相对挥发度，我们可以看到乙二醇对二氯甲烷/水、二氯甲烷/甲醇的相对挥发度的影响明显比其他溶剂的影响大；乙二醇存在下得到丙酮/甲醇的相对挥发度较其他溶剂存在下得到丙酮/甲醇的相对挥发度大；而影响丙酮/水的相对挥发度最明显的是二甲基亚砜，其次是乙二醇。

综合考虑，选取乙二醇作为二氯甲烷-甲醇-丙酮-水体系萃取精馏的最佳溶剂。

参考文献：
[1]程能林编著.溶剂手册[4版].北京：化学工业出版社，2007，11.
[2]毛润琦，文咏祥.我国甲烷氯化物市场现状及发展前景分析[J].现代化工，2005，25（10）：62-65.
[3]李伟，李晓燕，杨健.二氯甲烷的生产及消费[J].河北化工，1997，4：36-37.
[4]孟祥凤.国内外甲烷氯化物工业状况及其差距[J].中国氯碱，2000，（1）：4-9.
[5]柯凌进，黄燕等.从三元混合溶剂中回收二氯甲烷的试验[J].中国医药工业杂志，2002，33（8）：372-373.。