Μελέτη για τη συνθετική τεχνολογία του στεατικού λανθανίου

(Μελέτη για τη συνθετική τεχνολογία του στεατικού λανθανίου)

Το στεατικό λανθάνιο είναι ένας νέος τύπος θερμικού σταθεροποιητή πολυβινυλοχλωριδίου (PVC) που αντικαθιστά τα άλατα σαπουνιού μετάλλων. Η παραδοσιακή μέθοδος σύνθεσης στεατικού λανθανίου είναι μια μέθοδος αντίδρασης μετάθεσης. Το προϊόν που λαμβάνεται με αυτή τη μέθοδο περιέχει ακαθαρσίες ανόργανων αλάτων. Για τη διασπορά του στεατικού οξέος και του στεατικού νατρίου, χρησιμοποιείται μεγάλη ποσότητα νερού ως διαλύτης, επομένως ο εξοπλισμός είναι μεγάλος, η κατανάλωση ενέργειας είναι υψηλή και η κατανάλωση νερού είναι υψηλή. Υπάρχει λοιπόν τρόπος να συντεθεί άμεσα το στεατικό λανθάνιο; Αυτό το άρθρο θα διερευνήσει τη σκοπιμότητα της άμεσης ενσωμάτωσης στεατικού λανθανίου. Το οξείδιο που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα είναι το οξείδιο του λανθανίου (La2O3). Για να αποτραπεί το προϊόν να περιέχει ιόντα χλωρίου, ώστε να μην καταλύεται η αποσύνθεση του PVC, επιλέχθηκε νιτρικό οξύ όταν το οξύ διαλύθηκε. Για να ξεπεραστεί το μειονέκτημα ότι το στεατικό οξύ είναι αδιάλυτο στο νερό, μια μικρή ποσότητα αιθανόλης χρησιμοποιήθηκε ως διαλύτης. Λαμβάνοντας υπόψη ότι πολλοί παράγοντες επηρεάζουν τη διαδικασία σύνθεσης, για να μειωθεί ο αριθμός των πειραμάτων και να ληφθούν οι καταλληλότερες συνθήκες διεργασίας, χρησιμοποιείται μια ορθογώνια μέθοδος πειράματος.

Πειραματικό μέρος

1.Πρώτη ύλη

Το στεατικό οξύ (HST), το οξείδιο του λανθανίου (La2O3), τα βιομηχανικά προϊόντα, το στερεό αλκάλιο, το νιτρικό οξύ, η αιθανόλη και η αμμωνία είναι όλα χημικά καθαρά.

2. Πειραματική μέθοδος

Αρχικά, πρέπει να προετοιμάσουμε το νιτρικό λανθάνιο. Μετρήστε 1.63 g (0.05 mol) La2O3 σε ένα ποτήρι ζέσεως 200 mL, προσθέστε 8.33 mL διαλύματος νιτρικού οξέος 1: 3 και θερμαίνετε αργά σε απαγωγέα καπνού μέχρι να διαλυθεί το La2O3 και η απάντηση είναι ξεκάθαρη. Στη συνέχεια αραιώστε με απεσταγμένο νερό στην καθορισμένη συγκέντρωση για να ληφθεί ένα διάλυμα νιτρικού λανθανίου.

Στη συνέχεια, ετοιμάζουμε το στεατικό λανθάνιο. Ο τύπος αντίδρασης για την παρασκευή σκληρού οξέος λανθανίου είναι: La (NO3) 3 + 3NH3 · H2O La (OH) 3 ↑ + 3NH4NO3 (1) 3C17H35COOH + La (OH) 3 (C17H35COO) 3La ↑ + 3H2O. Πάρτε μια καθαρή τρίλαιμη φιάλη 500 mL, προσθέστε 8.52 g (0.03 mol) στεατικού οξέος και κατάλληλη ποσότητα αιθανόλης ως διαλύτη, βάλτε την σε υδατόλουτρο, τοποθετήστε τη μαγνητική χοάνη ανάδευσης και ρίψης και θερμάνετε στην καθορισμένη θερμοκρασία. Αρχίστε να ανακατεύετε για να διαλυθεί τελείως το στεατικό οξύ. Στη συνέχεια, προσθέστε την καθορισμένη συγκέντρωση διαλύματος νιτρικού λανθανίου. Αφού ανακατέψετε καλά, προσθέστε σιγά σιγά το διάλυμα αμμωνίας από τη σταγονομετρική χοάνη και στη συνέχεια διατηρήστε το στον καθορισμένο χρόνο και φιλτράρετε όσο είναι ζεστό.

Τέλος, πρέπει να προσδιοριστεί η περιεκτικότητα του προϊόντος σε λανθάνιο και ως δείκτης χρησιμοποιείται η πορτοκαλί ξυλενόλης που αποσυντίθεται από νιτρικό οξύ και χρησιμοποιείται η ανάλυση τιτλοδότησης EDTA.

Παράγοντες που επηρεάζουν τα πειραματικά αποτελέσματα

1. Επίδραση της θερμοκρασίας αντίδρασης σε ένα πείραμα κατά τη σύνθεση στεατικού λανθανίου

Η θερμοκρασία αντίδρασης είναι ο πιο κρίσιμος παράγοντας που επηρεάζει την απόδοση των σπάνιων γαιών. Καθώς η θερμοκρασία της αντίδρασης αυξάνεται, η επιστροφή της ασυνήθιστης γης αυξάνεται. Αυτό συμβαίνει γιατί όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται η ενέργεια των μορίων των αντιδρώντων, αυξάνεται η πιθανότητα αποτελεσματικής σύγκρουσης και η αντίδραση είναι πιο ολοκληρωμένη. Επειδή η αιθανόλη χρησιμοποιείται ως διαλύτης στεατικού οξέος σε αυτό το πείραμα, το σημείο βρασμού της αιθανόλης είναι 78.3 ℃ υπό κανονική πίεση, επομένως η θερμοκρασία αντίδρασης περίπου 80 ℃ είναι κατάλληλη. Η υπερβολική θερμότητα μπορεί εύκολα να προκαλέσει ταχεία εξάτμιση της αιθανόλης, αλλά η απόδοση θα μειωθεί.

2. Επίδραση της συγκέντρωσης διαλύματος νιτρικού λανθανίου σε πειράματα στη σύνθεση στεατικού λανθανίου

Καθώς η συγκέντρωση του διαλύματος νιτρικού λανθανίου αυξήθηκε, η απόδοση του λανθανίου αυξήθηκε. Όταν το επίπεδο έφτασε πάνω από 2.4 mol/L, η απόδοση μειώθηκε αντ' αυτού. Μπορεί η στάθμη του υγρού υλικού να είναι πολύ υψηλή, γεγονός που δεν ευνοεί την ομοιόμορφη ανάμειξη των υλικών αντίδρασης. Επομένως, είναι σκόπιμο να επιλέξετε μια συγκέντρωση τροφοδοτικού διαλύματος νιτρικού λανθανίου 2.4 mol/L.

3. Επίδραση της συγκέντρωσης αμμωνίας σε πειράματα κατά τη σύνθεση στεατικού λανθανίου

Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, για να διατηρηθεί το σύστημα αντίδρασης από την πρόκληση υπερβολικού αλκαλίου και υδρόλυσης στεατικού λανθανίου, προστέθηκε αμμωνία κατά σταγόνες. Επειδή οι διαλύτες του νερού αμμωνίας και του νιτρικού λανθανίου είναι και οι δύο νερό, μετά την προσθήκη του νερού, σχηματίζεται πρώτα La (OH) 3 με νιτρικό λανθάνιο. Στη συνέχεια αντιδρά με στεατικό οξύ για να σχηματίσει στεατικό λανθάνιο. Η αύξηση της συγκέντρωσης του νερού με αμμωνία ευνοεί την αντίδραση. Ωστόσο, όταν το επίπεδο του νερού αμμωνίας είναι πολύ μεγάλο επειδή η αμμωνία είναι πτητική, θα εξατμιστεί όταν η απόκριση είναι ακόμα διαθέσιμη στο μέλλον, με αποτέλεσμα να μην επαρκεί το νερό με αμμωνία και να μειώνεται η απόδοση. Επομένως, η συγκέντρωση αμμωνίας είναι κατά προτίμηση 0.8 mol/L.

4. Επίδραση της συγκέντρωσης στεατικού οξέος σε πειράματα κατά τη σύνθεση στεατικού λανθανίου

Η απόδοση του λανθανίου αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης στεατικού οξέος (δηλαδή τη μείωση της κατανάλωσης αιθανόλης), η οποία συμβάλλει στη μείωση του κόστους. Ωστόσο, όταν η ποσότητα της αιθανόλης είναι μικρή, το ιξώδες του αντιδρώντος αυξάνεται, το οποίο δεν ευνοεί την αντίδραση. Η συγκέντρωση στεατικού οξέος θα πρέπει να ελέγχεται σε περίπου 1.0 mol/L.

5.Επίδραση του χρόνου αντίδρασης στο πείραμα της σύνθεσης στεατικού λανθανίου

Δεδομένου ότι αυτή η αντίδραση είναι μια αντίδραση εξουδετέρωσης οξέος-βάσης, η ταχύτητα είναι γρήγορη. Για να γίνει το σύστημα αντίδρασης υπό ασθενώς όξινες συνθήκες, το αποτέλεσμα πραγματοποιείται με προσθήκη αμμωνίας στάγδην. Ο χρόνος πτώσης είναι κατά προτίμηση 30 λεπτά. Ωστόσο, το αποτέλεσμα δεν τελείωσε εντελώς μετά την προσθήκη της αμμωνίας στάγδην, και πρέπει να υπάρχει χρόνος διατήρησης. Ο χρόνος διατήρησης θα πρέπει να επιλεγεί ως 30 λεπτά.

(Μελέτη για τη συνθετική τεχνολογία του στεατικού λανθανίου)