張月娥，鄧宇，2

（1. 天津科技大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，天津300457；2. 天津市制漿造紙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（天津科技大學(xué)），天津 300457）

蓖麻油的主要成分為高級脂肪酸的甘油三酸酯，蓖麻油中有8 種脂肪酸，其主要脂肪酸為蓖麻油酸、油酸、棕櫚酸和亞油酸，不飽和脂肪酸總量高達(dá)88%左右[1-2]。甘油又名丙三醇，為無色澄明黏稠液體。 它主要用于制造硝化甘油、醇酸樹脂、聚酯樹脂、縮水甘油醚和環(huán)氧樹脂等，在紡織和印染工業(yè)中用以制取潤滑劑、吸濕劑、織物防皺縮處理劑、擴(kuò)散劑和滲透劑等，此外在醫(yī)學(xué)、涂料、食品、造紙、印刷、制革、金屬材料加工及橡膠等工業(yè)中均有廣泛應(yīng)用[3-11]。

本實(shí)驗(yàn)用蓖麻油作為原料，加入NaOH 加熱進(jìn)行裂解反應(yīng)制備甘油，改變不同的反應(yīng)條件，得到蓖麻油堿裂解制備甘油的最優(yōu)工藝條件。 此后將產(chǎn)品甘油經(jīng)提純精制，得到純度和收率均較高的產(chǎn)品。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料與藥品、實(shí)驗(yàn)儀器

原料與藥品：蓖麻油：化學(xué)純，天津市福晨化學(xué)試劑廠；氫氧化鈉：AR，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；硫酸，AR，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠。

實(shí)驗(yàn)儀器：DK-98-1 電熱恒溫水浴鍋； 三口燒瓶；HKW-Ⅲ電子節(jié)能控溫儀； JT302N 電子天平；DH-101 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；WQF-510 型傅立葉變換紅外光譜儀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將蓖麻油與6 mol／L NaOH 按一定體積比加入三口瓶中常壓堿解，緩慢升溫至100 ℃維持30 min，皂化后停止加熱。

將上述產(chǎn)物加入適量的硫酸至完全溶解，分液并取上層有機(jī)相待用。 下層為甘油。

1.3 檢測

用甘油銅比色法檢測甘油銅的含量，以測定蓖麻油皂化的最佳條件。 此方法是利用甘油銅在一定波長下的最大吸光度而建立的一種比色法，用以檢測某種物質(zhì)中甘油的含量（見表1）。

表1 甘油含量與吸光度的關(guān)系

分析表1 中的數(shù)據(jù)，將甘油含量在0.002 ～0.010 g／mL 范圍內(nèi)與各點(diǎn)對應(yīng)的吸光度作圖，所得到的工作曲線的線性方程為Y＝0.03125X+0.0023，R＝0.993。

2 結(jié)果與討論

2.1 蓖麻油皂化單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 蓖麻油皂化原料質(zhì)量比對甘油含量的影響實(shí)驗(yàn)條件：蓖麻油皂化溫度為100 ℃，蓖麻油水解時間為30 min，改變蓖麻油與NaOH（6mol／L）的質(zhì)量比，考察蓖麻油皂化原料質(zhì)量比對產(chǎn)物中甘油含量的單因素實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

?

由表2 可知，在蓖麻油與NaOH 的質(zhì)量比小于3∶5 時，所得甘油含量較小，是由于NaOH 用量過少時反應(yīng)不能充分發(fā)生； 當(dāng)蓖麻油與NaOH 的質(zhì)量比為3∶5 時，產(chǎn)物中甘油含量達(dá)到最大值，隨后逐漸減少，因此最適宜的蓖麻油與NaOH 的質(zhì)量比為3∶5。

2.1.2 蓖麻油皂化時間對甘油含量的影響

實(shí)驗(yàn)條件：蓖麻油與NaOH （6 mol／L）的質(zhì)量比為3∶5，蓖麻油皂化溫度為100 ℃，改變蓖麻油的皂化時間，考察其對產(chǎn)物中甘油含量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

表3 蓖麻油皂化時間對甘油含量的影響

由表3 可知，在蓖麻油與NaOH 的質(zhì)量比為3∶5，蓖麻油皂化溫度為100 ℃時，皂化時間在50 min 之前甘油含量都是逐漸增加的，在50 min 時甘油含量達(dá)到最大值，隨后漸漸減少，原因在于皂化時間過短反應(yīng)不充分，時間過長則有副反應(yīng)發(fā)生，因此蓖麻油的最佳皂化時間為50 min。

2.1.3 蓖麻油皂化溫度對甘油含量的影響

實(shí)驗(yàn)條件：蓖麻油與NaOH（6mol／L）的質(zhì)量比為3∶5，蓖麻油皂化時間為50min，改變蓖麻油的皂化溫度，考察其對產(chǎn)物中甘油含量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4 所示。

表4 皂化溫度對甘油含量的影響

由表4 可知，在蓖麻油與NaOH 的質(zhì)量比為3∶5，皂化時間為50 min 時，蓖麻油皂化溫度在120 ℃之前，制得的甘油含量較小，這是由于溫度過低不利于裂解反應(yīng)，在120 ℃時制得的甘油含量達(dá)到最大值，當(dāng)溫度高于120 ℃時制得的甘油含量減小，因此蓖麻油的最佳皂化溫度為120 ℃。

2.2 蓖麻油皂化正交實(shí)驗(yàn)

基于單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，制定正交因素水平表，見表5。

表5 蓖麻油皂化因素水平表

表5 為三因素三水平表，因此選用正交表L9（34）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并處理數(shù)據(jù)，結(jié)果見表6。

表6 蓖麻油皂化正交實(shí)驗(yàn)表

由表6 數(shù)據(jù)分析可知，蓖麻油皂化的最佳條件是：蓖麻油與NaOH 的質(zhì)量比為3∶5，皂化時間為60 min，溫度為120 ℃。

2.3 最佳皂化條件下的重復(fù)試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)條件： 蓖麻油與NaOH 的質(zhì)量比為3∶5，皂化時間為60 min，溫度為120 ℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表7 所示。

表7 最佳條件下的重復(fù)實(shí)驗(yàn)

由表7 可知，在最優(yōu)工藝條件下即蓖麻油與NaOH 的質(zhì)量比為3∶5 時，皂化時間為60 min，溫度為120 ℃，甘油含量可穩(wěn)定在0.40 g／mL 左右。

3 結(jié)論

（1）蓖麻油皂化的最佳條件為蓖麻油與NaOH的質(zhì)量比為3∶5，皂化時間為60 min，溫度為120 ℃。 甘油含量可穩(wěn)定在0.40 g／mL 左右。

（2）本實(shí)驗(yàn)制得的甘油經(jīng)檢測含量較高，該方法可行。

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