56-81-5 / 甘油制丙烯醛研究進展

隨著生物柴油產(chǎn)量的增加，甘油作為其生產(chǎn)過程中主要的副產(chǎn)物，出現(xiàn)了市場飽和。合理開發(fā)利用甘油，將其轉(zhuǎn)化為高附加值精細化學(xué)品，不僅能解決甘油的市場飽和問題，而且能提升生物柴油行業(yè)的經(jīng)濟效益。丙烯醛作為甘油的脫水產(chǎn)物，是重要的平臺化合物，廣泛用于醫(yī)藥、化妝品、食品等行業(yè)，例如丙烯醛合成的蛋氨酸用于飼料添加劑，丙烯醛是甘油生產(chǎn)1，3-丙二醇的一個重要中間體，利用甘油高效生產(chǎn)丙烯醛具有重要的經(jīng)濟價值。

中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所山西省生物煉制工程技術(shù)研究中心研究員侯相林、副研究員鄧天昇團隊針對丙烯醛化學(xué)性質(zhì)活潑，極易發(fā)生二次反應(yīng)的特點，利用Pickering乳液強化丙烯醛傳質(zhì)，加速丙烯醛從反應(yīng)體系的分離，降低副反應(yīng)，并取得系列進展。將油包水型Pickering乳液體系作為甘油脫水制丙烯醛的反應(yīng)體系，其較大的比界面面積加速了丙烯醛進入油相，油相中的丙烯醛在反應(yīng)過程中蒸餾分離；同時，單個液滴可以作為一個微型反應(yīng)器，縮短了丙烯醛從反應(yīng)液分離的距離。

原位紅外檢測證明Pickering乳液體系通過傳質(zhì)強化有效提高了丙烯醛的分離效率，抑制了產(chǎn)物的二次反應(yīng)。以十氫萘為油相制備的Pickering乳液，液滴尺寸30μm左右，與均相體系相比，Pickering乳液體系中丙烯醛的收率可以提高一倍（J. Clean. Prod.2019, 236, 117611）。Pickering乳液的界面面積與乳液尺寸成反相關(guān)，因此縮小液滴粒徑可顯著增加油水接觸面積，進一步促進丙烯醛的傳質(zhì)。

相比于十氫萘作為油相，使用可再生的牡丹油、亞麻油、大豆油和橄欖油作為油相有助于形成更小的液滴尺寸，丙烯醛收率高達84.6%。研究發(fā)現(xiàn)油相對丙烯醛具有較高溶解性能，可強化傳質(zhì)，進一步提升丙烯醛的分離效率。科研人員在Pickering乳液強化傳質(zhì)促進甘油液相脫水制丙烯醛方面授權(quán)兩項國家發(fā)明專利。

研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、山西省平臺基地和人才專項基金的支持。

圖1.Pickering乳液體系甘油脫水制丙烯醛反應(yīng)路徑及不同粘度的油相形成的Pickering乳液中丙烯醛的收率。a-d分別為正癸烷,十六烷,油酸乙酯和牡丹油

圖2.丙烯醛在均相和Pickering乳液體系中的傳質(zhì)行為。（A）無甘油,（B）5wt.%甘油,（C）甘油與丙烯醛反應(yīng)的原位紅外光譜