高浓度废酸中硝基甲苯去除方法研究

摘要

硝基甲苯化合物被广泛应用于医药、炸药、染料等化工产品的生产。火炸药企业在日常硝化生产中产生大量含硝基甲苯的高浓度废酸，其成分非常复杂而且毒性非常大，处理起来非常困难。本研究提出的方法具有绿色、简便、可循环、提取效果好、且易于工业化的特点，能直接将高浓度废酸中的硝基甲苯化合物去除到安全值以下，回收的纯净的高浓度废酸可直接用于其他化学过程，为我国DNT和TNT生产企业废酸综合利用提供一种新的思路，也为我国含硝基甲苯废酸综合处理利用提供了一条切实可行的途径，具有极其重要的经济意义和社会效益。
　　 本研究根据全氟化合物的特性以及前人氟两相体系反应的经验，寻找到适合直接对高浓度废酸进行处理的全氟溶剂（全氟萘烷、全氟甲苯、全氟苯等），均表现出较优的去除效果，如使用全氟甲苯对废酸进行3次萃取，废酸中硝基甲苯化合物无检出，去除率达到100％;使用全氟萘烷对废酸进行3次萃取后MNT去除率达99.3％，DNT去除率达65.5％。同时设计实验研究了萃取的最佳工艺条件诸如萃取时间、萃取温度以及相比等。为高浓度废酸处理的工业化研究奠定了基础。
　　 同时根据全氟萘烷的缺点和不足，设计了一系列含有特定结构的多氟化合物作为高效的全氟萃取助剂，用以协助全氟萘烷萃取一些难以去除的硝基甲苯化合物，提高萃取效果。并通过全氟烷基化反应合成了如N，N-双(1，1，2，2-四氢全氟烷基)-1，3-苯二胺、1，2，4，5-四氟-3-（（3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十三氟辛基）氧基）-6-（三氟甲基）-苯等全氟萃取助剂，均表现出良好的去除率，如使用含氟助剂1，2，4，5-四氟-3-（（3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十三氟辛基）氧基）-6-（三氟甲基）-苯(3)和全氟萘烷对废酸进行处理，经3次萃取，MNT去除率达100％，DNT去除率达98.45％。同时对反应的合成条件进行了考察和探讨，对合成工艺进行了参数优化，得到较优的反应条件。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 直接处理高浓度废酸的经济意义

1．2 含硝基甲苯高浓度废酸的特性

1．3 含硝基甲苯高浓度废酸处理研究进展

1．3．1 一般工业中含硝基甲苯废水处理研究进展

1．3．2 火炸药工业中含硝基甲苯高浓度废酸处理研究进展

1．4 全氟化合物在含硝基甲苯高浓度废酸处理中的应用

1．4．1 全氟化合物的特性

1．4．2 氟两项体系在有机合成中的应用

1．4．3 全氟化合物用于去除高浓度废酸中硝基甲苯的原理和可行性

1．5 本课题研究的内容和意义

2 全氟化合物在处理高浓度废酸中硝基甲苯化合物的应用研究

2．1 实验方法概述

2．1．1 主要试剂和仪器

2．2．2 实验操作方法

2．2 全氟萘烷萃取实验及结果讨论

2．2．1 全氟萘烷和全氟聚醚萃取性能对比

2．2．2 萃取温度和萃取时间实验

2．2．3 萃取剂相比实验

2．2．4 萃取剂套用次数实验

2．2．5 萃取极限值实验

2．2．6 反萃洗涤剂效果实验

2．2．7 萃取剂回收试验

2．2．8 小结

2．3 全氟苯萃取实验及结果讨论

2．4 全氟甲苯萃取实验及结果讨论

2．4．1 全氟甲苯萃取实验

2．4．2 全氟甲苯萃取温度和时间实验

2．4．3 全氟甲苯萃取的极限值和套用次数实验

2．4．3 小结

2．5 对于全氟萘烷萃取助剂的探索实验

2．5．1 三氟乙醇萃取实验及结果讨论

2．5．2 三氟甲苯萃取实验及结果讨论

2．6 本章小结

3 含氟助剂的合成研究

3．1 引言

3．1．1 氟化方法介绍

3．1．2 全氟助剂合成思路

3．2 3,5-二氟-2，4，6-三(2,2,2-三氟乙氧基)-三氟甲苯(1)的合成

3．2．1 合成路线

3．2．2 实验部分

3．2．3 结果与讨论

3．3 1，2，4-三(2,2,2-三氟乙氧基)-3，5，6-三氟苯(2)的合成

3．3．1 合成路线

3．3．2 实验部分

3．3．3 结果与讨论

3．4 1，2，4，5-四氟-3-((3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十三氟辛基)氧基)-6-(三氟甲基)-苯(3)的合成

3．4．1 合成路线

3．4．2 实验部分

3．4．3 结果与讨论

3．5 N-(1，1，2，2-四氢全氟烷基)-苯胺(4)的合成

3．5．1 合成路线

3．5．2 实验部分

3．5．3 结果与讨论

3．6 N，N-双(1，1，2，2-四氢全氟烷基)-1，3-苯二胺(5)的合成

3．6．1 合成路线

3．6．2 实验部分

3．6．3 结果与讨论

3．7 本章小结

4 全氟助剂在去除高浓度废酸中硝基甲苯的应用研究

4．1 全氟苯和全氟甲苯衍生物处理高浓度废酸的实验及结果讨论

4．1．1 实验方法概述

4．1．2 实验结果与讨论

4．2 苯胺和间苯二胺N单取代衍生物处理高浓度废酸的实验及结果讨论

4．2．1 实验方法概述

4．2．2 实验结果与讨论

4．3 本章小结

5 结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

附录A 对废酸萃取前后气相色谱图示例

附录B 部分产物NMR谱图