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·292· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷
SV 初始浓度为 45.07 mmol/L、c(NaClO)=0.3206 mol/L、 由图 4 可知,前 6 min 反应迅速,SV 转化率、
pH=13、反应时间 14 min 条件下,考察了温度对 SV S 收率及选择性快速增大,随着时间的延长,转化
转化率、S 收率及 S 选择性的影响,结果见图 3。 率变化较缓,收率及选择性缓慢增加,12 min 时收
率及选择性分别高达 88.02%、92.34%。继续延长时
间,收率、选择性反而呈现下降趋势。反应初期,
SV 浓度大,反应速度快,其结构中 1,4 α 位上的—
–
OH 活性较高,位阻小,在 ClO 的作用下迅速由氢
醌结构氧化成醌式结构,生成 S。随着反应进行,
SV 浓度不断减少,当体系中 S 浓度高于 SV 浓度时,
前者与 NaClO 碰撞几率大于后者,一定程度上增加
了 S 与 NaClO 的有效碰撞概率,使少量的 S 进一步
氧化。此外,S 在强碱性条件下不稳定,随着反应
图 3 温度对 SV 转化率、S 收率及 S 选择性的影响 时间的延长,S 可与 NaClO 溶液中存在的游离碱反
Fig. 3 Effects of reaction temperature on the conversion of 应,发生水解 [11] ,进而导致 S 收率降低。因此,最
SV and the yield and selectivity of S 佳反应时间为 12 min。
2.6 溶液 pH 对 SV 氧化反应的影响
由图 3 可知,随着温度的升高,SV 转化率基本
NaClO 溶液中 pH 的改变对 NaClO 体系的组成
不变,S 的收率及选择性逐渐增大。当温度为 30 ℃
及氧化性具有重要影响 [22] 。在不同 pH 条件下体系
时收率及选择性最高,分别为 86.35%、90.36%,此
的化学平衡可用式(4)~(6)表示,有效氯的存在
后,继续升高温度,S 的收率及选择性反而降低。
状态,如图 5 所示。
反应为快速反应,活化能较低,低温下即可快速进
行。因此,在物质的量比及反应时间一定的条件下, 2H Cl ClO Cl 2 H O (4)
2
温度对转化率的影响较小。由于此过程为反应-分离 ClO H O HClO OH (5)
相耦合的过程,除反应外还涉及两相间的分离,温 2
度升高时,分子运动加剧,S 由水相至酯相传质速 HClO H ClO (6)
率增加,萃取速率增大,故 S 的收率及选择性逐渐
增大。继续增加温度,体系中 NaClO 的不稳定性增
强,易受热分解产生新生态的氧,其氧化性较强且
无选择性,可引发一系列副反应 [22] ,使收率及选择
性降低。因此,反应温度以 30 ℃为宜。
2.5 反应时间对 SV 氧化反应的影响
在 NaClO 与 SV 物质的量比为 1.4∶1.0、反应液
SV 初始浓度为 45.07 mmol/L、c(NaClO)=0.3206
mol/L、=30 ℃、pH=13 的条件下,考察了反应时
间对 SV 转化率、S 收率及 S 选择性的影响,结果见 图 5 不同 pH 条件下有效氯的存在状态
图 4。 Fig. 5 Existence form of effective chlorine at different pH
+
如图 5 所示,当溶液 pH<2 时,随着 H 浓度的
增加,反应(4)得以促进,游离氯含量增加,溶液
中主要成分为 Cl 2 ;当 2<pH<8 时,反应(5)为主
–
反应,溶液中主要成分为 HClO;而 pH>9,OH 促
–
进 HClO 的解离,溶液中的主要成分为 ClO ,且 ClO –
在碱性环境中更稳定 [23] 。因此,反应宜在中性及碱
性条件下进行考察。
在 NaClO 与 SV 物质的量比为 1.4∶1.0、反应液
SV 初始浓度为 45.07 mmol/L、c(NaClO)=0.3206 mol/L、
图 4 SV 转化率、S 收率、S 选择性随时间变化图
Fig. 4 Effects of reaction time on the conversion of SV =30 ℃、反应时间 12 min 条件下,考察了溶液 pH
and the yield and selectivity of S 对 SV 转化率、S 收率及 S 选择性的影响,结果见图 6。