蒽和咔唑的溶液結(jié)晶熱力學及結(jié)晶過程研究.pdf

1、蒽和咔唑是來自煤焦油的高附加值工業(yè)原料。因其特殊的稠環(huán)芳香結(jié)構，廣泛應用于染（顏）料，醫(yī)藥、農(nóng)藥和光電材料等領域。近年來，由于蒽和咔唑及其衍生物在功能高分子材料、有機發(fā)光二極管（OLED）及生物工程等領域的廣泛應用，國內(nèi)外市場對高純度的蒽和咔唑的需求量逐年增加。溶液結(jié)晶法是目前國內(nèi)主要采用的蒽和咔唑分離方法，研究主要針對蒽和咔唑的分離過程，而對具體的結(jié)晶過程研究較少。本研究針對溶液結(jié)晶過程中溶劑對蒽和咔唑選擇性低和產(chǎn)品質(zhì)量差等問題，利用

2、改進的液固平衡裝置測定了蒽和咔唑在四種溶劑中的溶解度，并利用溶解度模型對數(shù)據(jù)進行了關聯(lián)，進而探討溶劑和雜質(zhì)對蒽和咔唑結(jié)晶過程的影響。得到了粒度均勻，形貌完整的晶體，為蒽和咔唑工業(yè)化生產(chǎn)中溶劑的選擇和工藝條件的優(yōu)化提供了理論依據(jù)。主要結(jié)果如下：
　　1、蒽與咔唑的溶解度測定及關聯(lián)：利用改進的液固平衡裝置分別測定了蒽和咔唑在 N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲苯（Xylene）、四氯乙烯（TCE）、二乙二醇二甲醚（DGDE）四種溶劑

3、中的溶解度數(shù)據(jù)，蒽和咔唑的溶解度均隨著溫度升高而增大。并分別用修正的 Apelblat方程、van't Hoff方程和λh模型對實驗得到的溶解度進行了關聯(lián)，回歸得到了溶解度方程參數(shù)。λh模型對蒽和咔唑的關聯(lián)效果均優(yōu)于修正的Apelblat方程。同時，通過van't Hoff得到了不同溶劑中的溶解焓、溶解熵和溶解吉布斯自由能等結(jié)晶熱力學數(shù)據(jù)，蒽和咔唑在四種溶劑中的溶解過程均為非自發(fā)的吸熱過程。
　　2、蒽與咔唑的超溶解度測定及介穩(wěn)區(qū)

4、寬度：測定了蒽與咔唑在DMF、Xylene、TCE、DGDE四種溶劑中的超溶解度，與溶解度曲線比較，得到了蒽與咔唑在溶液結(jié)晶過程中的介穩(wěn)區(qū)數(shù)據(jù)，并討論了溶劑、降溫方式和攪拌速率對介穩(wěn)區(qū)的影響。其中DMF中介穩(wěn)區(qū)的寬度較大，介穩(wěn)區(qū)隨著攪拌速率的增大而減小，隨著降溫速率的增大而增大。
　　3、溶劑及其他因素對蒽與咔唑溶液結(jié)晶的影響：分別考察了溶劑種類、攪拌速率、降溫方式對蒽和咔唑溶液結(jié)晶的影響，采用 X射線衍射儀（XRD）、綜合熱分析

5、儀（DSC）、掃描電鏡（SEM）對產(chǎn)品的晶習和形貌進行了表征。最佳的工藝條件為：外循環(huán)強制制冷、450 r/min，分別在N, N-二甲基甲酰胺（DMF）和二甲苯（Xylene）中得到了蒽和咔唑的完整晶體。
　　4、蒽和咔唑的溶液共結(jié)晶：由于蒽和咔唑結(jié)構和物化性質(zhì)的相似性，在分離精制的過程中互為雜質(zhì)且極易形成固體溶液。本研究對不同比例的蒽和咔唑進行了共結(jié)晶，對得到的液體和固體分別利用氣相色譜儀（GC）和XRD、DSC，考察了溶液結(jié)