【正文】 、濃 HCL 溶液、玫紅酸（ %）、氫氧化鈉 NaOH（ 6 mol?dm3） 、聚乙烯醇 1799（ PVAL1799）、亞硫酸鈉 Na2SO3( mol?dm3)、 PH 試紙（ 1～ 4）。 m— 膠水的質(zhì)量 (g)； — 甲醛的摩爾質(zhì)量（ g?mol1） 。 V0— 空白滴定（不加膠水）用去的標(biāo)準(zhǔn) HCL 溶液的體積（ cm3） 。 膠水游離甲醛量的測定是通過亞硫酸鈉與甲醛反應(yīng)，使之生成羥基甲磺酸鈉和氫氧化鈉： 然后用玫紅酸（變色范圍 PH=~）作為指標(biāo)，用標(biāo)準(zhǔn) HCL 溶液滴定上述反應(yīng)生成的 NaOH，當(dāng)溶液由紅色變?yōu)闊o色即為終點(diǎn)。在 20℃時(shí)，測定 100cm3膠水從規(guī)定直徑（ φ 4mm）的孔中；流出所需的時(shí)間（ s），并以該流出時(shí)間表示粘度的大小。本實(shí)驗(yàn)要求膠水游離甲醛量約在質(zhì)量分?jǐn)?shù) %以下。 膠水的質(zhì)量檢驗(yàn)，主要是測定其粘度和縮醛度，由于縮醛度的測定費(fèi)時(shí)且操作復(fù)雜，因此一般藉測定膠水的游離甲醛量來判斷縮醛度的高低。 聚乙烯醇縮甲醛膠水的粘度與 PVA 的用量有關(guān)，要獲得合適的縮醛度，必須嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，如反應(yīng)物的配比、溶液的酸度、催化劑的用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等。本實(shí)驗(yàn)以鹽酸為催化劑， PVA 與甲醛發(fā)生縮合反應(yīng)生成熱塑性樹脂 — 聚乙烯醇縮甲醛（俗稱 107 膠），其反應(yīng)可表示為： CH 2HCO HH 2CHCO HH 2CHCO HCH 2+ H CHOH C L加 熱CH 2HCO HH 2CHCOH 2CHCOCH 2H 2C+ H 2 O 聚乙烯醇縮甲醛分子中的羥基是親水基，而縮甲醛基是憎水基，控制一定的縮醛度，可使生成的聚乙烯醇縮甲醛膠水既有一定的水溶性，又有較好的耐水性。 PVA 按其聚合度和醇解度的不同有多種型號，本實(shí)驗(yàn)所用的 PVA1799 系指平均聚合度約為 1700，醇解度約為摩爾分?jǐn)?shù) 99%的 PVA。由于氫鍵具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性，在水溫高時(shí)很容易破裂，所以 PVA 在水溫高時(shí)很易溶解。目前工業(yè)上多采用聚醋酸乙烯酯的甲醇溶液，以堿做催化劑進(jìn)行醇解反應(yīng)，脫去醋酸根而得到 PVA： 由于醇解反應(yīng)不能進(jìn)行到底所以在 PVA 的分子中，總會有一小部分醋酸根不能被羥基所取代，其醇解的程度叫醇解度。 2． 通過聚乙烯醇縮甲醛膠的制備學(xué)習(xí)有機(jī)縮合反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作。 3. 滴加濃鹽酸酸化時(shí)，須慢加，不可過快和過量太多。 五、 注意事項(xiàng) 1. 濾液如呈紫色，可加入少量亞硫酸氫鈉使紫色褪去后重新減壓過濾。在實(shí)驗(yàn)中注意記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化（從沸騰開始每 10min 記錄一次），直到溫度 30min 內(nèi)無變化時(shí)就出現(xiàn)上述現(xiàn)象。 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 氧化：在 250ml 兩口燒瓶種加入 甲苯、 高錳酸鉀和 100ml 蒸餾水及幾粒沸石，中口裝上冷凝管，側(cè)口裝上溫度計(jì)，注意溫度計(jì)的水銀球浸入液面。 本實(shí)驗(yàn)是用 KMnO4 為氧化劑由甲苯制備苯甲酸，反應(yīng)式如下： 3 4 2 2A r 2 A r 2A r A rCH KM nO COO K M nO H OCOO K H Cl COO H KC l? ??? ? ?? ??? ? 三、 主要儀器和藥品 兩口燒瓶（ 250ml）、球形冷凝管、溫度計(jì)（ 0～ 200℃）、量筒（ 5ml）、抽濾瓶（ 500ml）、布式漏斗、托盤天平、電熱套、玻璃水泵、膠管等。 苯甲酸的工業(yè)生產(chǎn)方法有三種：甲苯液相空氣氧化法、三氯甲苯水解法、鄰苯二甲酸酐脫酸法?？捎米魇称贩栏瘎?、醇酸樹脂和聚酰胺的改性劑、醫(yī)藥和染料中間體，還可以用于制備增塑劑和香料等。 二、 實(shí)驗(yàn)原理 1. 主要性質(zhì)和用途 苯甲酸（ benzoic acid）俗稱安息 香酸，常溫常壓下是鱗片狀或針狀晶體，有苯或甲醛的臭味，易燃。 化工工藝實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 Chemical Technics Experiment Instruction Book 編 者：翟靜 李秋榮 李建軍 教 務(wù) 處 2020 年 7 月里仁學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 1 目 錄 實(shí)驗(yàn)一 苯甲酸的制備 ....................................... 2 實(shí)驗(yàn)二 聚乙烯醇縮甲醛膠的制備 .............................. 4 實(shí)驗(yàn)三 通用液體洗衣劑 和 洗衣膏的配制 ......................... 8 實(shí)驗(yàn) 四 表面張力及 CMC 的測定 ............................... 13 實(shí)驗(yàn) 五 固體酒精的配制 .................................... 16 實(shí)驗(yàn) 六 珠光漿 的配制及應(yīng)用 ................................. 22 實(shí)驗(yàn) 七 液體粘度的測定 .................................... 24 實(shí)驗(yàn) 八 石油采油助劑膠體聚丙稀酰胺的合成及水解度 測定 .......... 27 實(shí)驗(yàn) 九 堿性 MCM41 介孔分子篩的合成與鑒定 ................... 30 實(shí)驗(yàn)十 從淡奶粉中分離乳糖及乳糖的鑒別 ...................... 32 實(shí)驗(yàn)十 一 乙醇的生物合成：可再生原材料和酶催化 ................ 34 里仁學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 2 實(shí)驗(yàn)一 苯甲酸的制備 一、 試驗(yàn)?zāi)康? 1. 掌握甲苯液相氧化法制備苯甲酸的原理和方法。 2. 了解溶解能力和減壓過濾的關(guān)系。密度 （ 25℃），沸點(diǎn) ℃，折光率 （ 15℃），微溶于水易溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯、二硫化碳、四氯化碳和松節(jié)油。此外，苯甲酸及其鈉鹽還是金屬材料的防銹劑。其中以空氣氧化法為主。 甲苯、高錳酸鉀、濃鹽酸、亞硫酸氫鈉、剛果紅試紙。用電熱套加熱至沸，間歇振蕩，直到觀察不到甲苯層（此時(shí)溫度不再升高），回流液中不出現(xiàn)油珠 為止（大約 4h）。（溫度和反應(yīng)有什么關(guān)系） 2. 過濾：將反應(yīng)混合液趁熱減壓過濾，并用少量熱水洗滌濾渣，放在冰水浴中冷卻，然后用濃鹽酸酸化（用剛果紅試紙檢驗(yàn)），陳化 30min 直到苯甲酸全部析出，再減壓過濾，用少量了冷水洗滌，將析出的苯甲酸在 50～ 60℃下干燥即得產(chǎn)品，計(jì)算產(chǎn)率（約 40～ 60％）。 里仁學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 3 2. 苯甲酸在水中得溶解度隨溫度的升高而增大。 六、 思考題 1. 氧化反應(yīng)中，影響苯甲酸產(chǎn)量的主要因素有那些？ 2. 反應(yīng)液溫度的變化和反應(yīng)程序有什么關(guān)系？ 3. 反應(yīng)完畢后，濾液為什么呈紫色？為什么加亞硫酸氫鈉可以褪去紫色？ 4. 從濾渣二氧化錳洗滌下來的是什么？為什么用熱水洗滌而不用冷水？ 5. 精制苯甲酸還有什么方法？ 里仁學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 4 實(shí)驗(yàn)二 聚乙烯醇縮甲醛膠的制備 一． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 了解聚乙烯醇縮甲醛反應(yīng)及簡單工藝過程。 二． 實(shí)驗(yàn)原理 聚乙 烯醇（ Polyvinyl alcohol,簡寫為 PVAL）是白色粉末，由聚醋酸乙烯酯醇解制得。 PVA 分子主鏈上的側(cè)基是羥基，諸多羥基在分子間和分子內(nèi)形成氫鍵，大大降低 PVA 在水中的溶解度，因此，低溫時(shí) PVA 在水中的溶解度很小。其水溶液可直接作為乳化劑、膠粘劑使用。 為了提高 PVA 的膠粘強(qiáng)度和耐水性，可以通過 PVA 的縮醛化反應(yīng)來改性，如聚乙烯醇與丁醛縮合反應(yīng)制得的聚乙烯醇縮丁醛是一種強(qiáng)度很高的結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑，可用于制造防彈玻璃。為保證膠水質(zhì)量穩(wěn)定，縮甲醛反應(yīng)結(jié)束后，需用 NaOH 中和膠水至中性。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)聚乙烯醇含量為 8%~9%，甲醛含量為 2%~3%，反里仁學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 5 應(yīng)酸度為 PH=~，去離子水含量為 85%~87%，反應(yīng)溫度為 86~88℃，反 應(yīng)時(shí)間約為 1h，即能生產(chǎn)出質(zhì)量合格（符合國際 JC43891 標(biāo)準(zhǔn)）的聚乙烯醇縮甲醛膠水。通常膠水中游離甲醛量較少，表明縮醛度高；反之，則表明縮醛度低。 粘度的測定采用簡易粘度計(jì) — 涂 4 粘度計(jì)來測定。本實(shí)驗(yàn)要求粘度在 70 s 以上。根據(jù)滴定所需標(biāo)準(zhǔn) HCL溶液的量，算出游離甲醛的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），計(jì)算公式如下： 0( ) % 100%1000H C lV V cm? ? ????甲 醛 式中， V— 滴定膠水用去的標(biāo)準(zhǔn) HCL 溶液的體積（ cm3） 。 c（ HCL） — 標(biāo)準(zhǔn) HCL 溶液的濃度（ mol?dm3） 。 三 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品 1 儀器 臺式天平、分析天平、錐形瓶（ 250 ml）、鐵架臺（帶雙頂絲）、鐵萬用夾、恒溫水浴、滴定管、量筒（ 10 ml、 50 ml、 100 ml）、酸式滴定管、滴定管夾、洗瓶、玻璃棒、濾紙片、帶軟木塞的溫度計(jì)（ 0～ 100℃ ） 、三口瓶（ 250 ml）、攪拌棒、秒表、涂4 粘度計(jì)。 C OHH+ N a 2 S O 3 + H 2 O CO HS O 3 N aHH+ N a O H里仁學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 6 四 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 聚乙烯醇縮甲醛膠水的合成 （ 1） 聚乙烯醇的溶解： ① 接通恒溫水浴鍋（內(nèi)裝有水）的電源，開啟水浴鍋的電源開關(guān)。 ② 在水浴鍋升溫的同時(shí)，用臺天平稱取 gPVAL，并將它裝入 三口瓶中，再加入 150 ml 去離子水。在裝有玻璃套管的軟木塞中插入玻璃攪拌棒，裝入三口瓶中間的瓶口中。輕輕轉(zhuǎn)動攪拌棒，仔細(xì)判斷安裝位置正確后塞緊軟木塞。 ④ 開啟攪拌器，調(diào)節(jié)調(diào)速器（由小到大）轉(zhuǎn)速，以使固體全部攪起為宜。 （ 2） 聚乙烯醇縮甲醛化反應(yīng)： ① 打開三口瓶上的軟 木塞，當(dāng)三口瓶內(nèi)溫度降至 85～ 88℃時(shí)，往三口瓶滴加HCL（濃），調(diào)節(jié) PVA 水溶液的 PH 值為 ～ 。 注意：反應(yīng)溫度不能超過 90℃，否則在酸度稍低時(shí)，容易發(fā)生爆聚現(xiàn)象，形成凝膠團(tuán)而游離出水溶液，導(dǎo)致縮合反應(yīng)失敗。打開軟木塞，滴 加 6 mol?dm3NaOH 溶液至聚乙烯醇縮甲醛水的 PH 值為 7 左右。取出帶有軟木塞的 溫度計(jì)以及帶有套管的軟木塞和攪拌棒，卸下三口瓶（小心操作，以防玻璃瓶破損）。側(cè)出膠水裝入干凈的三角瓶中待用，然后洗凈實(shí)驗(yàn)儀器。用手指按住粘度計(jì)下步水孔，將冷至室溫（ 20℃）的待測膠水倒入涂 4 粘度計(jì)至滿后，用玻璃棒沿水平方向抹去多余部分。 (2)游離甲醛量的測定：將合成的膠水倒入稱量瓶中，在分析天平上用減量法稱取5g 左右（ 4 位有效數(shù)字）的膠水，置于 250 cm3具塞錐形瓶中，加入 30 cm3，?dm3的 Na2SO3溶液，迅速搖勻，并加入 3 滴 %的玫紅酸指示劑，立即里仁學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 7 用標(biāo)準(zhǔn) HCL 溶液（ mol?dm3）滴至紅色剛剛褪去，此即為鐘點(diǎn)。 五 預(yù)習(xí)要點(diǎn) 1 熟悉縮合反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)條件及合成裝置的安裝要點(diǎn)。 六 思考題 1 如何提高 PVA 的耐水性？以 PVA 合成聚乙烯醇縮甲醛膠水的機(jī)理是什么？ 2 本實(shí)驗(yàn)中影響產(chǎn)品質(zhì)量的反映應(yīng)條件有哪些？怎么控制？ 3 為什么開啟攪拌器時(shí)，首先要檢查攪拌器安裝及反應(yīng)儀器的安裝是否適當(dāng)？ 4 測定聚乙烯醇縮甲醛膠水中游離甲醛含量的原理是什么？為什么要測定？甲醛量過大對人體有何危害？ 附： XND1 型涂 4 粘度計(jì)使用說明 1. 在測量前或測量后應(yīng)用紗布蘸溶液將粘度計(jì)揩拭干凈，在空氣中或用冷風(fēng)崔干