在工業(yè)清潔生產(chǎn)中,雙極膜電滲析由于雙極膜特有的水/醇解離功能,不僅可以在線實現(xiàn)大量的反應,而且可以從源頭抑制環(huán)境污染源的產(chǎn)生,因此在綠色化工和分離過程中占有舉足輕重的地位。從理論上來說,雙極膜電滲析的醇解離應用范圍可以擴展到通過醇鹽引入烷氧基的任何縮合反應中,從而衍生出大量的有機合成新路線,對于有機合成綠色化有著重大的意義。但是相比之下,醇解離在化工清潔生產(chǎn)中的應用遠遠少于水解離,這主要是因為醇解離研究在醇解離機理、過程傳質(zhì)和應用工藝等方面缺乏深入、廣泛的探索。 本論文以化工清潔生產(chǎn)為背景,以甲醇解離和乙醇解離為切入點,研究雙極膜電滲析在非水體系中的應用,重點研究膜在非水體系中的性能要求及表征手段以及綠色有機合成工藝,得出的結(jié)論如下： 對于雙極膜在甲醇和乙醇體系中的醇解離,同樣可以采用電流-電壓曲線和阻抗譜進行雙極膜界面層厚度的測定并且指導雙極膜性能的改進。 與FT-BP和FBM雙極膜相比,Neosepta BP-1在甲醇和乙醇中雖然溶脹但仍能保持完整,是勉強適于雙極膜醇解離應用的一種商業(yè)雙極膜。 對于雙極膜的乙醇解離,可以通過1H NMR核磁譜來直接檢測乙氧根離子(CH3CH2O-:δ3.736-3.666 (q,2H)和δ1.255-1.209 (t,3H))的存在,從而為雙極膜醇解離提供直接證據(jù)。 利用雙極膜電滲析在甲醇體系中解離甲醇,可以將氯乙酸甲酯直接轉(zhuǎn)化成甲氧基乙酸甲酯,不僅*而且環(huán)境友好。實驗結(jié)果表明,隨著電流密度的增大,甲氧基乙酸甲酯的產(chǎn)率也會增大,但是電流效率會降低；與此相反的是,隨著反應原料氯乙酸甲酯濃度的增加,甲氧基乙酸甲酯的產(chǎn)率、電流效率都會相應的增加,產(chǎn)物濃度從1.08mmol/L增加到6.59 mmol/L,電流效率從2.6%增加到15.7%。 通過離子交換和雙極膜電滲析的集成,可以有效降低非水體系電阻,為甲氧基乙酸甲酯的工業(yè)生產(chǎn)掃除障礙。實驗發(fā)現(xiàn),在產(chǎn)酯室加入D201大孔離子交換樹脂可以*大幅度的降低膜堆電壓,膜堆電壓降低了44.3%-61.4%。但是,由于離子交換樹脂對甲氧基乙酸甲酯有吸附作用,所以產(chǎn)物產(chǎn)率和電流效率有稍微的降低。實驗中通過比較四種離子交換樹脂可以得出,201*7凝膠型陰離子交換樹脂是用于雙極膜電滲析制備甲氧基乙酸甲酯的*佳選擇。 總之,本論文將雙極膜電滲析在非水體系的應用進一步拓展,利用醇解離提供烷氧基不僅為有機合成提供了新的研究思路而且對于有機化工可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。