CN110713429A - 一种色谱纯正己烷的纯化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种色谱正己烷的纯化方法,方法步骤如下:将正己烷原料通过改性的活性炭纤维吸附柱吸附过滤;以臭氧作为氧化剂对过滤后的正己烷原料进行氧化处理;通过氧化石墨烯吸附柱、氢氧化钠、改性13X分子筛吸附除杂;通过3A分子筛干燥除水;通过蒸馏除去低沸点杂质;通过精馏除杂,得到的色谱正己烷。本发明创新在于选用臭氧作为氧化剂,氧化效果好,速率快,周期短,而且不会引入新的杂质、不产生固体废物,此外,本发明采用氧化石墨烯和改性活性炭纤维作为杂质吸附材料,两种吸附材料对正己烷原料中杂质的吸附效果非常显著,通过此纯化工艺得到的正己烷产品的纯度≥99.4%,水分0.006%以下,收率≥92%。
Description
技术领域
本发明属于化学试剂领域,涉及纯化技术,尤其是一种色谱纯正己烷的纯化方法。
背景技术
正己烷,是低毒、有微弱的特殊气味的无色液体,是现代工业应用广泛的溶剂之一,主要用于丙烯等烯烃聚合时的溶剂、食用植物油的提取剂、橡胶和涂料的溶剂以及颜料的稀释剂,此外正己烷在医药、化工、高分子材料、食品分析等行业领域应用广泛。
色谱纯正己烷对纯度的要求很高,对水分、酸度、蒸发残渣、紫外吸收等都有严格的要求,属于高纯试剂领域。随着科学技术的不断发展,色谱正己烷的应用越来越广泛,质量要求越来越高,为满足科研需要,提升色谱正己烷生产工艺水平,改变进口试剂垄断现象,特研究一种色谱纯正己烷的纯化方法,改变现有工艺水平中存在的诸如含量低、紫外吸收高、水分高、固体颗粒物多、产率低等现象,满足用户使用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,提供一新型的色谱纯正己烷纯化方法,选用臭氧作为氧化剂,该方法具有氧化效果好,速率快,周期短,而且不会引入新的杂质、不产生固体废物,此外,本发明采用氧化石墨烯和改性活性炭纤维作为杂质吸附材料,两种吸附材料对正己烷原料中杂质的吸附效果非常显著。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
一种色谱正己烷的纯化方法,方法步骤如下:
步骤一:将正己烷原料通过改性的活性炭纤维吸附柱吸附过滤;
步骤二:以臭氧作为氧化剂对过滤后的正己烷原料进行氧化处理;
步骤三:通过氧化石墨烯吸附柱、氢氧化钠、改性13X分子筛吸附除杂;
步骤四:通过3A分子筛干燥除水;
步骤五:通过蒸馏除去低沸点杂质;
步骤六:通过精馏除杂,得到的色谱正己烷。
而且,步骤一中正己烷原料经过改性的活性炭纤维吸附柱吸附除杂,控制过滤流速为100~300mL/min,该改性的活性炭纤维吸附柱的吸附材料,其制备方法为:选用P-ACFOG-7A活性炭纤维,于30%稀硝酸溶液中浸泡24h,用去离子水洗涤至中性后,用干燥箱在110℃干燥后即可得到改性后的活性炭纤维吸附材料。
而且,将步骤一吸附后的正己烷样液打入氧化反应釜中,通入气体氧化剂臭氧,压力:0.3~0.5MPa,流量:15~30LPM,常温搅拌反应1~3h,得到氧化液,氧化完成后,通入氮气,在搅拌的条件下置换氧化釜内的氧化性气体,置换完成后,利用导热油将正己烷样液加热至35~45℃。
而且,将步骤二中加热后的正己烷样液打入三个串联的氧化石墨烯吸附柱、氢氧化钠碱性吸附柱、改性13X吸附柱分子筛中吸附过滤,控制过滤速度为100~200mL/min。
而且,步骤四中干燥柱干燥过程中,控制流速50~100mL/min。
而且,步骤五中将干燥后的正己烷样液打入蒸馏釜中,按照正己烷样液的质量比加入0.05%~0.3%氢化钙,利用导热油控制釜内温度45℃~55℃,蒸馏釜顶温40℃~50℃,脱除轻组分低沸点杂质。
而且,步骤六中将脱除低沸点轻组分杂质的正己烷样液打入精馏釜中,控制精馏釜加热温80℃~100℃,调节回流比2:1~8等工艺条件,收集精馏釜顶68℃~70℃馏分,得到色谱纯正己烷产品。
而且,所述原料正己烷的纯度为96-98%。
而且,所述氧化石墨烯吸附柱内填充材料为改性的石墨烯材料,该吸附材料以鳞片石墨作为原料,以浓硫酸和高锰酸钾作为氧化剂,通过两步氧化,先制得氧化性石墨,再通过超声分散制得氧化石墨烯材料,该氧化石墨烯的制备方法为:称取100~200g鳞片石墨加入圆底烧瓶中,在搅拌的条件下加入100~200mL浓硫酸,在冰水浴条件下缓慢加入15~40g高锰酸钾,与30~40℃水浴条件下搅拌反应1~2h,反应完成后用去离子水浸泡10~15h,与干燥箱内干燥脱水后,即可得到氧化性石墨烯吸附材料。
而且,13X分子筛改性方法为,将13X分子筛加入到5%NaOH和5%Al(OH)3溶液中,浸泡3~5h,静置8~15h,在烘箱内105℃烘干,再置于马弗炉内350℃焙烧5~8h,冷却至室温即可。
本发明的优点和积极效果是:
1)本发明采用改性后的活性炭纤维作为吸附材料,改性后的活性炭纤维具有直径小,比表面积大、微孔结构发达(微孔体积占总孔体积的90%以上),改性后的活性炭纤维吸附孔径更加规则,吸附效果较改性前得到了明显提升。
2)本发明中采用臭氧作为氧化剂,能将影响紫外吸收的苯环类杂质、双键类杂质氧化,具有氧化效果好,速率快,周期短,而且不会引入新的杂质、不产生固体废物等特点,与传统的浓硫酸、高锰酸钾、过氧化氢等氧化剂相比,具有对环境污染小、安全性高、氧化效果好,降低了对反应釜的腐蚀等优点。
3)本发明所选用的氧化石墨烯吸附柱内填充材料为改性的石墨烯材料,该吸附材料以鳞片石墨作为原料,以浓硫酸和高锰酸钾作为氧化剂,通过两步氧化,先制得氧化性石墨,再通过超声分散制得氧化石墨烯材料。改性的石墨烯材料表面含有大量含氧官能团,含氧官能团的存在,增强了石墨烯对正己烷氧化后杂质的选择吸附性。通过大量实验表明,该吸附材料对正己烷样品的除杂效果非常好。
4)本发明采用改性后的13X分子筛,该分子筛负载氢氧化铝后,使酸性物质及含氧官能团杂质更容易被吸附,有效增强了分子筛的吸附效果,此外,该分子筛易再生。
5)本发明的目的是提出一种新型的色谱纯正己烷纯化方法,此次生产工艺的创新在于选用臭氧作为氧化剂,该方法氧化效果好,速率快,周期短,而且不会引入新的杂质、不产生固体废物,此外,本发明采用氧化石墨烯和改性活性炭纤维作为杂质吸附材料,两种吸附材料对正己烷原料中杂质的吸附效果非常显著,通过此纯化工艺得到的正己烷产品的纯度≥99.4%,水分0.006%以下,收率≥92%。
具体实施方式
下面并通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
一种色谱正己烷的纯化方法,方法步骤如下:
步骤一:将正己烷原料通过改性的活性炭纤维吸附柱吸附过滤;
步骤二:以臭氧作为氧化剂对过滤后的正己烷原料进行氧化处理;
步骤三:通过氧化石墨烯吸附柱、氢氧化钠、改性13X分子筛吸附除杂;
步骤四:通过3A分子筛干燥除水;
步骤五:通过蒸馏除去低沸点杂质;
步骤六:通过精馏除杂,得到的色谱正己烷。
而且,步骤一中正己烷原料经过改性的活性炭纤维吸附柱吸附除杂,控制过滤流速为100~300mL/min,该改性的活性炭纤维吸附柱的吸附材料,其制备方法为:选用P-ACFOG-7A活性炭纤维,于30%稀硝酸溶液中浸泡24h,用去离子水洗涤至中性后,用干燥箱在110℃干燥后即可得到改性后的活性炭纤维吸附材料。
而且,将步骤一吸附后的正己烷样液打入氧化反应釜中,通入气体氧化剂臭氧,压力:0.3~0.5MPa,流量:15~30LPM,常温搅拌反应1~3h,得到氧化液,氧化完成后,通入氮气,在搅拌的条件下置换氧化釜内的氧化性气体,置换完成后,利用导热油将正己烷样液加热至35~45℃。
而且,将步骤二中加热后的正己烷样液打入三个串联的氧化石墨烯吸附柱、氢氧化钠碱性吸附柱、改性13X吸附柱分子筛中吸附过滤,控制过滤速度为100~200mL/min。
而且,步骤四中干燥柱干燥过程中,控制流速50~100mL/min。
而且,步骤五中将干燥后的正己烷样液打入蒸馏釜中,按照正己烷样液的质量比加入0.05%~0.3%氢化钙,利用导热油控制釜内温度45℃~55℃,蒸馏釜顶温40℃~50℃,脱除轻组分低沸点杂质。
而且,步骤六中将脱除低沸点轻组分杂质的正己烷样液打入精馏釜中,控制精馏釜加热温80℃~100℃,调节回流比2:1~8等工艺条件,收集精馏釜顶68℃~70℃馏分,得到色谱纯正己烷产品。
而且,所述原料正己烷的纯度为96-98%。
而且,所述氧化石墨烯吸附柱内填充材料为改性的石墨烯材料,该吸附材料以鳞片石墨作为原料,以浓硫酸和高锰酸钾作为氧化剂,通过两步氧化,先制得氧化性石墨,再通过超声分散制得氧化石墨烯材料,该氧化石墨烯的制备方法为:称取100~200g鳞片石墨加入圆底烧瓶中,在搅拌的条件下加入100~200mL浓硫酸,在冰水浴条件下缓慢加入15~40g高锰酸钾,与30~40℃水浴条件下搅拌反应1~2h,反应完成后用去离子水浸泡10~15h,与干燥箱内干燥脱水后,即可得到氧化性石墨烯吸附材料。
而且,13X分子筛改性方法为,将13X分子筛加入到5%NaOH和5%Al(OH)3溶液中,浸泡3~5h,静置8~15h,在烘箱内105℃烘干,再置于马弗炉内350℃焙烧5~8h,冷却至室温即可。
采用本工艺得到色谱纯正己烷后采用自动灌装机实现自动充氮灌装,包装一般为500mL和4L,所得到产品纯度大于99.4%,符合色谱纯正己烷指标要求。
本发明吸附步骤中所用的碱性吸附柱分别为NaOH吸附柱和13X碱性分子筛吸附柱,两个吸附柱高1.2m,直径15cm,吸附剂占吸附柱体积的1/2,13X分子筛分子筛吸附柱既可以通过自身碱性除去酸性杂质,还可以通过自身结构吸附除去部分杂质。
本发明干燥过程中用到的干燥柱高1.0m,直径10cm,内部以3A分子筛作为干燥剂,干燥剂占干燥柱的2/3。
实施例1:
一种色谱纯正己烷的纯化方法:方法步骤是:
1)吸附步骤一:将正己烷原料经过活性炭纤维吸附柱吸附除杂,过滤流速为100~300mL/min。
2)氧化:将吸附后正己烷原料打入氧化反应釜中,通入气体氧化剂(压力:0.3~0.5MPa,流量:15~30LPM),搅拌下常温反应1~3h,氧化完成后,通入氮气,在搅拌的条件下置换氧化釜内的氧化性气体。置换完成后,利用导热油将正己烷样液加热至35~45℃。
3)吸附步骤二:将加热后的正己烷样液打入串联的氧化石墨烯吸附柱、氢氧化钠碱性吸附柱和13X改性分子筛吸附柱中吸附过滤,控制过滤速度为100~200mL/min。
4)干燥:将上述步骤吸附除杂后的正己烷料液经3A分子筛干燥柱干燥,流速50~100mL/min。
5)蒸馏:将干燥后的正己烷样液打入蒸馏釜中,按照正己烷样液的质量比加入0.05%~0.3%氢化钙,利用导热油控制釜内温度45~55℃,蒸馏釜顶温40℃~50℃;脱除轻组分低沸点杂质。
6)精馏:将脱除低沸点轻组分杂质的正己烷样液打入精馏釜,控制精馏釜加热温80℃~100℃,调节回流比2:1~8等工艺条件,收集精馏釜顶68℃~70℃馏分,得到色谱纯正己烷产品。
7)充氮灌装:采用自动灌装机实现自动充氮灌装,得到500mL正己烷产品,所得到产品纯度99.4%,水分0.005%,符合色谱纯正己烷指标要求,可以满足色谱纯正己烷的客户需求,该产品的各项检测结果见表1。
表1:正己烷各项指标检测结果
实施例2:
一种色谱纯正己烷的纯化方法:方法步骤是:
1)吸附步骤一:将正己烷原料经过活性炭纤维吸附柱吸附除杂,过滤流速为100~150mL/min。
2)氧化:将吸附后正己烷原料打入氧化反应釜中,通入气体氧化剂(压力:0.3~0.5MPa,流量:15~30LPM),搅拌下常温反应1~3h,氧化完成后,通入氮气,在搅拌的条件下置换氧化釜内的氧化性气体。置换完成后,利用导热油将正己烷样液加热至35~45℃。
3)吸附步骤二:将加热后的正己烷样液打入串联的氧化石墨烯吸附柱、氢氧化钠碱性吸附柱和13X改性分子筛吸附柱中吸附过滤,控制过滤速度为100~200mL/min。
4)干燥:将上述步骤吸附后的正己烷料液经3A分子筛干燥柱干燥,流速50~200mL/min。
5)蒸馏:将干燥后的正己烷样液打入蒸馏釜中,按照正己烷样液的质量比加入0.05%~0.3%氢化钙,利用导热油控制釜内温度45~55℃,蒸馏釜顶温40℃~50℃;脱除轻组分低沸点杂质。
8)精馏:将脱除低沸点轻组分杂质的正己烷样液打入精馏釜,控制精馏釜加热温80℃~100℃,调节回流比2:1~8等工艺条件,收集精馏釜顶68℃~70℃馏分,得到色谱纯正己烷产品。
6)充氮灌装:采用自动灌装机实现自动充氮灌装,得到4L色谱正己烷产品,所得到产品纯度99.5%,水分0.006%,符合色谱纯正己烷指标要求,可以满足色谱纯正己烷的客户需求,该产品的各项检测结果见表2。
表2:正己烷各项指标检测结果
尽管为说明目的公开了本发明的实施例,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内,各种替换、变化和修改都是可能的,因此,本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种色谱正己烷的纯化方法,其特征在于:方法步骤如下:
步骤一:将正己烷原料通过改性的活性炭纤维吸附柱吸附过滤;
步骤二:以臭氧作为氧化剂对过滤后的正己烷原料进行氧化处理;
步骤三:通过氧化石墨烯吸附柱、氢氧化钠、改性13X分子筛吸附除杂;
步骤四:通过3A分子筛干燥除水;
步骤五:通过蒸馏除去低沸点杂质;
步骤六:通过精馏除杂,得到的色谱正己烷。
2.根据权利要求1所述的一种色谱正己烷的纯化方法,其特征在于:
步骤一中正己烷原料经过改性的活性炭纤维吸附柱吸附除杂,控制过滤流速为100~300mL/min,该改性的活性炭纤维吸附柱的吸附材料,其制备方法为:选用P-ACFOG-7A活性炭纤维,于30%稀硝酸溶液中浸泡24h,用去离子水洗涤至中性后,用干燥箱在110℃干燥后即可得到改性后的活性炭纤维吸附材料。
3.根据权利要求1所述的一种色谱正己烷的纯化方法,其特征在于:
将步骤一吸附后的正己烷样液打入氧化反应釜中,通入气体氧化剂臭氧,压力:0.3~0.5MPa,流量:15~30LPM,常温搅拌反应1~3h,得到氧化液,氧化完成后,通入氮气,在搅拌的条件下置换氧化釜内的氧化性气体,置换完成后,利用导热油将正己烷样液加热至35~45℃。
4.根据权利要求1所述的一种色谱正己烷的纯化方法,其特征在于:
将步骤二中加热后的正己烷样液打入三个串联的氧化石墨烯吸附柱、氢氧化钠碱性吸附柱、改性13X吸附柱分子筛中吸附过滤,控制过滤速度为100~200mL/min。
5.根据权利要求1所述的一种色谱正己烷的纯化方法,其特征在于:
步骤四中干燥柱干燥过程中,控制流速50~100mL/min。
6.根据权利要求1所述的一种色谱正己烷的纯化方法,其特征在于:步骤五中将干燥后的正己烷样液打入蒸馏釜中,按照正己烷样液的质量比加入0.05%~0.3%氢化钙,利用导热油控制釜内温度45℃~55℃,蒸馏釜顶温40℃~50℃,脱除轻组分低沸点杂质。
7.根据权利要求1所述的一种色谱正己烷的纯化方法,其特征在于:步骤六中将脱除低沸点轻组分杂质的正己烷样液打入精馏釜中,控制精馏釜加热温80℃~100℃,调节回流比2:1~8等工艺条件,收集精馏釜顶68℃~70℃馏分,得到色谱纯正己烷产品。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种色谱正己烷的纯化方法,其特征在于:所述原料正己烷的纯度为96-98%。
9.根据权利要求1或4所述的一种色谱正己烷的纯化方法,其特征在于:
所述氧化石墨烯吸附柱内填充材料为改性的石墨烯材料,该吸附材料以鳞片石墨作为原料,以浓硫酸和高锰酸钾作为氧化剂,通过两步氧化,先制得氧化性石墨,再通过超声分散制得氧化石墨烯材料,该氧化石墨烯的制备方法为:称取100~200g鳞片石墨加入圆底烧瓶中,在搅拌的条件下加入100~200mL浓硫酸,在冰水浴条件下缓慢加入15~40g高锰酸钾,与30~40℃水浴条件下搅拌反应1~2h,反应完成后用去离子水浸泡10~15h,与干燥箱内干燥脱水后,即可得到氧化性石墨烯吸附材料。
10.根据权利要求1或4所述的一种色谱正己烷的纯化方法,其特征在于:13X分子筛改性方法为,将13X分子筛加入到5%NaOH和5%Al(OH)3溶液中,浸泡3~5h,静置8~15h,在烘箱内105℃烘干,再置于马弗炉内350℃焙烧5~8h,冷却至室温即可。
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