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草酸的制备

发布日期:2018/10/25 11:03:49

背景及概况[1][2]

草酸又名“蓚酸”,学名“乙二酸”。分子式为 (COOH)2·2H2O。为无色透明单斜结晶体,常以钙盐形式存在于大黄等植物中。有强酸性,不易燃烧,有毒,能溶于热水、乙醇和甘油中,微溶于醚,对眼睛有害,对皮肤有腐蚀作用,遇水后作用更强,人含服2克可中毒死亡。贮藏时要防潮、防雨淋、与氧化剂和碱类物质要隔离。防止与食物接触,应远离生活区,船舶装载时不宜装在甲板上。此物质虽不易燃烧,但如引起燃烧时其消防方法可用水及沙土。如进入眼睛或触及皮肤时用大量水冲洗,误食则应送医院救治。

工业上一般用一氧化碳和氢氧化钠合成制取。可作提炼稀有金属的溶剂、染料还原剂、印染漂白剂、金属除锈剂、大理石抛光剂、除垢剂、纸张防皱表面处理剂,是制造草酸盐、有机合成的原料。草酸生产方法有甲酸钠法、淀粉或葡萄糖氧化法、乙二醇氧化法、丙烯氧化法等,但这 些方法都存在能耗高、污染大的缺点,现已被逐步淘汰。目前较多的是采用羰基合成的方法 生产草酸酯,然后将草酸酯通过水解制得草酸。

草酸盐中毒症状与机理[2]

许多动物试验表明,可溶性草酸盐能够迅速与血清中的钙或镁结合,进而突然降低这些离子浓度。草酸盐急性中毒可急剧降低血清中钙浓度,影响动物正常的细胞功能,导致动物肌肉震颤,循环虚脱,最终导致死亡。慢性草酸盐中毒,不溶性的草酸钙会严重损伤肾小管。

最后,即使动物不是死于低血钙和细胞能量代谢紊乱,也会死于肾衰。牛草酸盐中毒时,食欲不振、精神沉郁、反应迟钝、便秘、口腔干燥、血液凝固时间延长、瘤胃蠕动次数减少、频繁起立与卧倒、肌无力、步态异常,心率加快肌肉颤抖和抽搐;频频欲排尿,并偶尔排出棕红色尿液;呼吸急促困难,鼻流出带血的泡沫状液体;最后发生瘫痪,卧地不起,甚至昏迷。羊草酸盐中毒时,表现出机体虚弱无力,共济失调、搐搦、昏迷。草酸盐能影响能量代谢和血中葡萄糖含量。

应用[1][3]

草酸可作还原剂、漂白剂、去污试剂、分析试剂,无水物在有机合成中作脱水剂。此外草酸可制备成草酸盐发挥作用

1. 磁感应材料中的应用

磁感应材料广泛地应用于通讯、传感、音像设备、开关电源、磁头等工业生产中。磁感应材料的电磁性能在很大程度上由它的化学组成、微观结构、形貌及微粒的均匀程度等决定。目前,我国工业上大多采用的是高温固相法合成,这种方法有时使得成本太高。同时,采用固相物作为前驱体原料,各组分的氧化物反应活性不是很高,也不能达到微观上的均匀。

2. 陶瓷材料中的应用

导电陶瓷具有导电性好、化学性能稳定、抗腐蚀、耐高温等特点,在某些方面是金属导电材料无法替代的,因此导电陶瓷的研究日益得到重视,应用也越来越广泛。液相共沉淀法制备的BaPbO3导电陶瓷材料的室温度电阻率为3.4× 10-4Ψ· cm,并且具有明显的PTC效应。

3. 催化剂制备中的应用

催化剂制成超细粒子是当前热门研究课题,由于超细粒子具有较大的比表面和表面活性中心多,因而在催化反应中显示出较高的活性和选择性。采用高温固相反应法、草酸盐共沉淀法和溶胶-凝胶法制备了BaTiO3,以BaTiO3为载体用浸渍法负载金属制备催化剂并采用溶胶-凝胶直接法制备镍基催化剂,采用溶胶-凝胶直接法制备的催化剂比浸渍法制备的纳米BaTiO3负载的镍基催化剂具有更高的活性。

4. 荧光材料中的应用

荧光粉的质量不仅与纯度有关,还与颗粒形态、粒度、粒径分布密切相关。由于高清晰彩电显象管采用点状荧光屏结构,荧光粉点的直径要求很小,为此采用平均粒径在2μm以下小颗粒、长余辉无闪烁的荧光粉才能满足要求。

5. 制备超导材料

在含过量草酸的Y、Ba、Cu物质量比为1∶1∶3的硝酸溶液中,在pH=1。0~1.4制得了YBaCuO高温超导粉体。以Y、Ba、Cu的硝酸盐为原料,加入草酸,在pH=2~4进行共沉淀,制得的前驱体在850~930℃热分解,制得Tc=92 K的高温超导粉体。按Bi∶Pb∶Sr∶Ca∶Cu物质量比为0.8∶0.2∶1∶1∶2比例的硝酸盐加入到草酸和乙醇的混合液中,用氨水调节pH值,得到的前驱体在800℃焙烧6h,制得了Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O高温超导粉体。通过微乳液法制备Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O超导体粉,粒径在2~6 nm范围。

6. 制备金属或合金粉体材料

用Ce (NO3)3· 6H2O (>98%)、Y(NO3)3· 6H2O(99.9%)和C2H2O4· 2H2O (>99.5% ),使用草酸盐作为沉淀介质。事实表明,草酸盐不像氢氧化物沉淀物那样对清洗和干燥条件很敏感,因此能够获取接近100%的收得率。将沉淀物用酒精洗涤并于700℃温度下焙烧后,取得了平均聚结尺寸为0.7μm的微细粉末。该粉末具有良好的可压制性和可烧结性。研究表明,用此复合粉末制作的硬质合金钎头的性能不亚于WC-Co硬质合金。

7. 其他

可以用草酸作为沉淀剂从NdFeB磁性材料制造工业废料中提炼金属钕。稀土型复合氧化物催化剂具有良好的尾气净化性能,与传统的贵金属催化剂相比,稀土型复合氧化物催化剂成本低、抗铅中毒性能好。用草酸盐共沉淀法,根据不同的干燥条件,得到了氧空位较多的纳米晶LaCoO3钙钛矿。

制备 [4] [5]

方法1:利用一氧化碳与亚硝酸甲酯合成草酸二甲酯,通过草酸二甲酯水解制得草酸,该方法的反应原理如下:经亚硝酸甲酯合成草酸二甲酯的反应:

将草酸二甲酯合成草酸的反应:

方法2:草酸酯合成草酸的具体工艺可为:水解反应塔使用前,预热塔,待整个塔身温度高于60℃时,将草酸酯和水用泵打入塔中下部,然后将塔釜温度控制在90~150℃, 塔顶温度控制在60~90℃,塔顶压力0~0.2Mpa(G),反应回流过程中监测塔顶物和塔釜采 出液的成分,根据需求于塔顶采出醇,塔釜采出草酸水溶液。

方法3:一种草酸酯树脂催化水解制备草酸的方法,包括以下步骤,

1) 用去离子水清洗离子交换树脂并烘干,同时测定离子交换树脂中的含水 量;

2) 称取去离子水200-300质量份数;草酸酯10质量份数和离子交换树脂 6.5-13质量份数,其中,构成组份的水酯质量比为19:1-30:1,水酯质量比中的水包括离子交换树脂中的水分和去离子水;

3) 将去离子水和离子交换树脂加入开口式反应釜中,加热至55-75℃并对 离子交换树脂进行恒速搅拌;同时,将草酸酯密封加热至与55-75℃;

4) 将草酸酯快速转移至反应釜中,持续恒速搅拌,

5) 定时取样测定草酸、草酸酯的含量,当反应釜中草酸酯含量小于0.005 %时,停止搅拌和加热;

6) 采出反应釜中底液并通过精馏反应将生成的草酸与水分离。

参考文献

[1] 集装箱运输业务技术辞典·下册

[2] 龙淼, 何润霞, 刘敏跃, 等. 饲料中草酸盐对反刍动物的危害及其预防[J]. 饲料工业, 2014, 35(12): 48-50.

[3] 张伟南, 陈栋华. 草酸盐在无机功能材料中的应用[J]. 中南民族大学学报: 自然科学版, 2004, 23(2): 29-32.

4] 钱胜涛;陈祝;刘华伟;肖二飞;刘应杰;吕明;成春喜;雷军;吕植炎;王先厚;孔渝华.一种由草酸酯合成草酸的工艺. CN201510583382.X,申请日20150915

[5] 姚晓艳;刘毅.草酸酯树脂催化水解制备草酸的方法CN201610133291.0,申请日20160309

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