Получение триизоамилбутана из промышленных отходов

АННОТАЦИЯ

В данной работе изученный реагент, полученный при взаимодействии сложных по составу отходов производства – кротоновой фракции и сивушных масел, названный тримоноспиртбутаном (ТМСБ), является эффективным вспенивателем при флотационном обогащении медно-молибденовых руд. Показано, что он представляет собой триизоамилбутан (ТИАБ), образующийся в результате взаимодействия кротонового альдегида кротоновой фракции с изоамиловым спиртом в составе сивушных масел.

Как известно, нуклеофильное присоединение спиртов к альдегидам и электрофильное присоединение к двойной связи легко осуществляется в присутствии кислотных катализаторов. Поэтому реакция получения триизоамилбутана на основе индивидуальных продуктов – кротонового альдегида и изоамилового спирта – проводилась в присутствии серной кислоты в качестве катализатора.

Установлены оптимальные условия синтеза на основе индивидуальных реагентов – кротонового альдегида и изоамилового спирта триизоамилбутана (ТИАБ), соответствующие его максимальному выходу, что было необходимо для определения оптимальных условий синтеза тримоноспиртбутана (ТМСБ) на основе отходов производства – кротоновой фракции и сивушных масел.

ABSTRACT

In the article the studied reagent, obtained by the interaction of complex production wastes - crotonic fraction and fusel oils, called trimonoalcoholate butane (TMAB), is an effective frothing agent in flotation enrichment of copper-molybdenum ores. It is shown that it is triisoamylbutane (TIAB) formed as a result of the interaction of crotonic aldehyde of croton fraction with isoamyl alcohol in the composition of fusel oils.

As is known, the nucleophilic addition of alcohols to aldehydes and electrophilic addition to the double bond is easily carried out in the presence of acid catalysts. Therefore, the reaction of obtaining triisoamylbutane on the basis of individual products, crotonaldehyde and isoamyl alcohol, is carried out in the presence of sulfuric acid as a catalyst.

Optimum synthesis conditions are established on the basis of individual reagents - crotonaldehyde and isoamyl alcohol triisoamylbutane (TIAB) corresponding to its maximum yield that is necessary for determining the optimum conditions for the synthesis of trimonoalcoholate (TMAB) based on industrial waste - croton fraction and fusel oils.

Ранее было показано [1], что реагент, полученный при взаимодействии сложных по составу отходов производства – кротоновой фракции и сивушных масел, названный тримоноспиртбутаном (ТМСБ), является эффективным вспенивателем при флотационном обогащении медно-молибденовых руд. Показано [2], что он представляет собой триизоамилбутан (ТИАБ), образующийся в результате взаимодействия кротонового альдегида кротоновой фракции с изоамиловым спиртом в составе сивушных масел.

Как известно, нуклеофильное присоединение спиртов к альдегидам и электрофильное присоединение к двойной связи легко осуществляется в присутствии кислотных катализаторов. Поэтому реакция получения триизоамилбутана  на основе индивидуальных продуктов – кротонового альдегида и изоамилового спирта проводилась в присутствии серной кислоты в качестве катализатора. Схему реакции можно представить следующим образом:

С целью оптимизации условий реакции получения ТИАБ изучено влияние количества реагентов и продолжительности реакции при изменении соотношения реагентов и времени реакции. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Влияние соотношения реагентов и продолжительности реакции на выход продукта взаимодействия кротонового альдегида с изоамиловым спиртом при температуре 70-75°С

Как видно из таблицы 1, максимальный выход продукта имеет место при соотношении кротонового альдегида к изоамиловому спирту, равном 1:5, продолжительность реакции при этом составляет 6 часов. Дальнейшее увеличение содержания изоамилового спирта в смеси не приводит к существенному изменению выхода продукта.

Ход реакции контролировали методом тонкослойной хроматографии (ТСХ). В хроматограммах наблюдали образование трех пиков. Первый соответствует основному продукту реакции, R_f = 0,7; второй – изоамиловому спирту,  R_f = 0,65 (Silufol, система бензол: ацетон = 9:1, проявитель – пары йода). Строение основного продукта установлено с помощью ИК- и ПМР- спектров.

В ИК-спектре полученного продукта не наблюдаются полосы поглощения в области 1692 см^-1 и 2733 см^-1,  соответствующие С=О и С-Н связи  карбонильной  группы, а также полосы поглощения в области 1642см^-1, соответствующие двойной связи (С=С) кротонового альдегида, так как за счет разрыва указанных двойных связей происходит присоединение к альдегиду изоамилового спирта с образованием ТИАБ. В  ПМР-спектре продукта не наблюдаются характерные сигналы 3,01 и 3,07 м.д., соответствующие метиленовым и метиновым группам.

Вспенивающие свойства ТИАБ, полученного в оптимальных условиях реакции, сопоставлены с аналогичными свойствами традиционного вспенивателя Т-92 (табл. 2). При этом сопоставлялись вязкостные свойства растворов – η, значения их поверхностных натяжений – σ, объемы создаваемых реагентами пен – V, их кратность – К, максимальное давление –плато Гиббса ΔР_мах, дисперсность пен – «а».

Таблица 2.

Физико-химическая характеристика  водных растворов реагентов ТИАБ и Т-92, а также пены, полученной с их помощью*

Примечание: представленные в числителе данные относятся к реагенту Т-92, изученному в качестве контроля, а в знаменателе – к синтезированному вспенивателю ТИАБ.

Из представленных в табл. 2. данных видно, что изученные параметры растворов и образованных пен в растворах ТИАБ близки к параметрам растворов и пен в растворах Т-92. По эффективности действия на извлечение из руды ценных металлов эти реагенты также весьма близки [2].

Установленные оптимальные условия реакции синтеза, соответствующие максимальному выходу ТИАБ, были использованы при получении реагента ТМСБ на основе отходов, имеющего оптимальные свойства и эффективность по пенообразованию.