N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪(HPP)结晶分离工艺的研究

摘要

采用溶解平衡法，在273-333K温度范围内，测定了HPP在水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、正己烷、环己烷、甲苯、苯、乙醇-水混合溶剂中的溶解度。在不同溶剂中，HPP溶解度均随温度升高而增大。相同温度下的溶解度顺序为:甲醇＞乙醇＞正丁醇＞水＞异丙醇＞苯＞甲苯＞环己烷＞正己烷;乙醇-水体系中溶解度顺序为:33％乙醇＞100％乙醇＞66％乙醇＞50％乙醇＞水。分别采用Apelblat方程、理想溶解度方程对溶解度数据进行了关联，并获得相关关联模型的参数。
　　利用Van't Hoff方程估算了溶解过程的焓、熵。研究了转速分别为100r/min和200r/min时以及杂质离子Ca2+、Mg2+对HPP在乙醇溶液中介稳区的影响。结果表明随着温度和搅拌速率的降低，Ca2+、Mg2+的加入，HPP结晶介稳区的宽度增大。随着Ca2+、Mg2+离子浓度由0％增加到0.08％时，介稳区略有增大。
　　采用冷却结晶方法，考察了水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、正丁醇等溶剂对HPP晶习的影响，并通过光学显微镜、差热扫描分析、X射线衍射等手段对不同溶剂中生长的HPP晶体进行了分析表征。研究了温度、添加晶种、降温速率、搅拌速率等结晶条件对HPP结晶的影响。结果表明，溶剂性质显著影响HPP晶体的晶习，随着溶剂介电常数的减小，晶体的长径比变小;考察了HPP结晶过程中结晶温度、晶种粒径、加入温度、晶种添加量、降温速率和搅拌速率等操作参数对产品的晶形、粒度及粒度分布的影响，优化出HPP冷却结晶的工艺条件为:结晶温度为20℃、搅拌速率为100r/min、降温速率0.5℃/min、50℃时添加粒径范围在420～＜900μm质量分数为3～4％的晶种。
　　研究了离心过滤、真空抽滤分离方式对HPP的分离作用及过滤后得到晶体在不同干燥方式下的干燥效果。结果表明离心分离5min，转速1000r/min能实现HPP结晶物的有效分离;从干燥效果与能耗上看，鼓风干燥效果最佳。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 HPP基本性质与应用

1．2 哌嗪及其衍生物溶解性能研究进展

1．2．1 理论基础

1．2．2 常用测定方法

1．3 哌嗪类物质结晶研究进展

1．4 课题的来源、意义、主要研究内容

1．4．1 课题的来源及研究意义

1．4．2 课题主要的研究内容

第2章 实验部分

2．1 主要仪器设备及实验试剂

2．1．1 仪器与设备

2．1．2 试剂

2．2 实验方法

2．2．1 溶解度测定

2．2．2 介稳区测定

2．2．3 结晶实验

2．2．4 过滤与干燥实验

2．3 实验分析方法

2．3．1 HPP浓度的测定

2．3．2 HPP粒径分布的测定

2．4 实验表征方法

2．4．1 形貌分析

2．4．2 差热扫描分析(DSC)

2．4．3 X射线粉末衍射

2．4．4 HPP纯度的测定

第3章 HPP溶解性能的研究

3．1 HPP溶解度测定

3．1．1 平衡时间及可靠性实验

3．1．2 不同温度醇溶剂中HPP溶解度的测定

3．1．3 不同温度非极性及苯系溶剂中HPP溶解度的测定

3．1．4 不同温度乙醇-水体系中HPP溶解度测定

3．2 HPP介稳区测定

3．2．1 搅拌速率对介稳区的影响

3．2．2 杂质对介稳区的影响

3．3 HPP溶解焓、熵及吉布斯自由能的估算

3．4 本章小结

第4章 HPP结晶性能的研究

4．1 HPP结晶过程影响因素

4．1．1 溶剂

4．1．2 结晶温度

4．1．3 晶种

4．1．4 降温速率

4．1．5 搅拌速率

4．1．6 无机离子掺杂

4．2 结晶过程相关理论的初步研究

4．2．1 结晶热的估算

4．2．2 结晶过程分析

4．3 本章小结

第5章 HPP晶体的分离与干燥方法的研究

5．1 离心分离

5．2 HPP结晶真空抽滤分离

5．3 干燥条件优化

5．3．1 干燥方法的选择

5．3．2 干燥能耗的初步估算

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况