摘 要

碳酸二甲酯（DMC）是一种极为重要的绿色有机合成中间体。目前，国内碳酸二甲酯的主要生产工艺为酯交换法，酯交换法采用甲醇钠碱金属盐作为催化剂，其会与酯交换法联产产生的丙二醇相结合成不易分离的碱渣。通常采用碳化分离法处理这种碱渣，生成含碳酸钠的丙二醇废水，如何处理此种废水成了我们亟需解决的问题。本课题拟使用活性炭来吸附处理此种丙二醇废水，通过静态吸附实验我们得到在20℃下、1:8的活性炭投料比、4g的Na₂CO₃添加量以及6h的吸附时间为静态条件下活性炭吸附的最佳条件。我们还将通过动态吸附实验拟合活性炭吸附丙二醇的穿透曲线；热力学条件下活性炭的吸附等温线的测量；活性炭的吸附动力学研究这三个方面来对活性炭吸附丙二醇废水的工艺进行充分的研究与说明。

关键词：碳酸二甲酯 丙二醇 活性炭 吸附

Study on Treatment of Propylene Glycol Wastewater by Activated Carbon Adsorption

Abstract

As an important green solvent and organic synthesis intermediate, dimethyl carbonate is an important product in the production chain of coal chemical industry, methanol chemical industry and CO2 chemical industry. The ester exchange method uses sodium methoxide alkali metal salt as catalyst, which will combine with propylene glycol produced by ester exchange method to form alkali residue that is not easy to separate. Carbonation separation method is usually used to treat this alkaline residue to produce propylene glycol wastewater containing sodium carbonate. This subject plans to use activated carbon to adsorb and treat this kind of propylene glycol wastewater. Through static adsorption experiments, we have obtained that the optimal adsorption conditions for activated carbon are 20℃, 1:8 ratio of activated carbon, 4g Na2CO3 addition and 6h adsorption time. We will also fit the penetration curve of activated carbon for propylene glycol adsorption through dynamic adsorption experiments. Measurement of adsorption isotherm of activated carbon under thermodynamic conditions: Study on Adsorption Kinetics of Activated Carbon These three aspects will fully study and explain the process of activated carbon adsorbing propylene glycol wastewater.

Keywords：Dimethyl carbonate Propylene glycol Activated carbon Adsorption

目录

摘 要 2

Abstract 3

目录 4

第一章 文献综述 6

1.1研究背景 6

1.2碳酸二甲酯生产工艺 6

1.2.1工艺缺陷 7

1.3有机废水处理方法 7

1.3.1化学法 8

1.3.2生物法 8

1.3.3物理法 8

1.4吸附法及吸附剂种类 9

1.4.1沸石分子筛 9

1.4.2大孔吸附树脂 9

1.4.3活性炭 10

1.5活性炭的分类 10

1.6活性炭吸附基本原理 10

1.6.1自身结构 10

1.6.2吸附性质 11

1.6.3吸附模式 11

第二章 实验部分 12

2.1实验原料及试剂 12

2.2实验设备及仪器 12

2.3实验溶液浓度计算和制备 13

2.3.1实验用丙二醇溶液的浓度计算： 13

2.3.2溶液配制 13

2.4实验过程 13

2.4.1碱渣干馏实验 13

2.4.2静态吸附单因素考察实验 13

2.4.3动态吸附下的穿透曲线 14

2.4.4吸附动力学 15

2.4.5吸附等温线 15

2.4.6吸附热力学 16

2.5吸附结果分析方法 16

2.5.1分析仪器 16

2.5.2COD检测原理： 16

第三章 活性炭吸附处理丙二醇废水的工艺研究 17

3.1碱渣干馏结果分析 17

3.2静态吸附实验分析 17

3.2.1吸附时间 17

3.2.3吸附温度的影响 19

3.2.4 Na₂CO₃质量的影响 20

3.2.5溶液pH的影响 22

3.3动态吸附下的穿透曲线 22

3.4吸附动力学分析 23

3.5吸附等温线分析 24

3.6吸附热力学分析 25

第四章 结论 27

参考文献 28

致谢 30

第一章 文献综述

1.1研究背景

随着化工生产工艺的越来越环保，产品研发过程的环境行为被控制管理，全球对于在工业中使用低污染的原料的研究越来越关注。碳酸二甲酯（DMC）是氧化燃料之一，作为柴油燃料的替代物或常规烃燃料的添加剂吸引了越来越多的视线。1992年，碳酸二甲酯（DMC）在欧洲作为非毒性化学品被登记在册^[1]，因此碳酸二甲酯（DMC）得到了极大的发展，并被广泛地应用在各个行业。

DMC是一种绿色试剂，已经提出了DMC介导的酯交换中的两种可能的反应途径。张等人提出了一种似是而非的反应途径，其中作为中间体的脂肪酸甘油碳酸酯（FAGC）与DMC反应生成二碳酸甘油酯和脂肪酸甲酯（FAME）。然后，通过水解将甘油二碳酸酯转化为甘油碳酸酯。另一种可能的反应途径是甘油碳酸酯由甘油骨架合成。另外，剩余的未反应的DMC可用作柴油发动机的燃料添加剂。 

此外，碳酸二甲酯（DMC）是一种环境可持续的化合物，可以有效地用于几种有前景的可再生物的升级，包括甘油，甘油三酯，脂肪酸，多糖，糖衍生的平台分子和木质素基酚类化合物。

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