Styrene, liquid hydrocarbon that is important chiefly for its marked tendency to undergopolymerization (a process in which individual molecules are linked to produce extremely large, multiple-unit molecules). Styrene is employed in the manufacture of polystyrene, an important plastic, as well as a number of specialty plastics and synthetic rubbers.
Pure styrene is a clear, colourless, flammable liquid that boils at 145 °C (293 °F) and freezes at minus;30.6 °C (minus;23.1 °F). Unless treated with inhibitor chemicals, it has a tendency to polymerize spontaneously during storage. It is slightly toxic to the nervous system if ingested or inhaled, and contact with the skin and eyes can cause irritation. Although it is suspected of being carcinogenic, studies have not proved it to be so.
The chemical formula for styrene is C8H8, but its structural formula, CH2=CHC6H5, more clearly reveals the sources of its commercially useful properties. Styrene is a member of a group of chemical compounds broadly categorized as vinyls—organic compounds whose molecules contain a double bond between two carbon atoms. Under the action of chemical catalysts or initiators, this double bond can be opened, and one of the two resultant single bonds is then able to link to a carbon atom of another styrene molecule; this link contributes to the formation of polystyrene, in which thousands of styrene units are linked along a carbon backbone. Hanging from this backbone are phenyl groups (C6H5)—large ring-shaped units that interfere with the spontaneous motion of the chainlike polymer and lend polystyrene its well-known rigidity. The phenyl group is one of the aromatic rings—so called because ring-shaped carbon groups of this type are traditionally associated with hydrocarbons that have a distinct aroma. Styrene, which gives off a penetrating sweetish odour, is therefore one of the aromatic hydrocarbons.
In the early 19th century, styrene was first isolated from storax, an aromatic balsam obtained from the flowering shrub Styrax officinalis, after which the compound is named. The liquid, known as styrol, was first polymerized to a solid form, later called metastyrol, in 1839. However, its industrial manufacture and utilization were not begun until the late 1930s, after chemists at the Dow Chemical Company in the United States and IG Farben in Germany devised means for obtaining it in a pure state. Almost all styrene is now produced by dehydrogenation of ethylbenzene, a compound obtained by reactingethylene and benzene—both of which in turn are derived from petroleum. More than 15 million metric tons of the liquid are made each year.
More than half of the styrene produced is made into polystyrene, a light, stiff plastic widely used in injection-molded or foamed articles. Most of the rest is copolymerized with other compounds—for example, with acrylonitrile and butadiene to produce acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, a hard, tough engineering plastic; with butadiene to make styrene-butadiene rubber, a tough synthetic rubber used in automobile tires; or with acrylonitrile or maleic anhydride to make styrene-acrylonitrile copolymer or styrene-maleic anhydride copolymer, which have improved heat resistance.
The International Agency for Research on Cancer (IARC) lists styrene as possibly carcinogenic (cancer-causing) in humans. The U.S. Department of Health and Human Services classifies styrene as
Natural occurrence
Styrene is named for styrax balsam, the resin of Liquidambar trees of the Hamamelidaceae plant family. Styrene occurs naturally in small quantities in some plants and foods (cinnamon, coffee beans, and peanuts), and is also found in coal tar. In the nineteenth century, styrene was isolated by distillation of the natural storax bals
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苯乙烯,液态烃,主要是因其明显的趋势undergopolymerization是重要的(在这一过程中,个体的分子连接成非常大,多单元分子)。苯乙烯是采用聚苯乙烯制造,重要的造型,以及一些特殊的塑料和合成橡胶。
纯净的苯乙烯是一种透明的无色、易燃的液体,沸点为145°C(293°F)和冻结在minus;30.6°C(minus;23.1°F)。除非与抑制剂的化学处理,它有一种倾向,自发地在储存过程中的聚合。对神经系统有轻微的毒性,如果摄入或吸入,并与皮肤和眼睛接触会引起刺激。虽然它被怀疑是致癌的,研究还没有证明它是如此。
苯乙烯的化学公式是能量,但其结构式,CH2 = chc6h5,更清楚地表明了它的商业价值属性的来源。苯乙烯是一组化学物质大致分为乙烯基的有机化合物,其分子中含有两个碳原子之间的双键的一员。化学催化剂或引发剂的作用下,这个键可以打开,和一个合成的单个债券可以链接到另一个苯乙烯分子的碳原子;这种联系有助于聚苯乙烯的形成,其中苯乙烯单元连接在碳骨架上。这是挂在骨干苯基(C6H5)-大型环形单元妨碍链状聚合物的自发运动,借其知名度的聚苯乙烯。苯环是一个芳香环的环形碳组所谓的因为这类传统与碳氢化合物有不同的香气。苯乙烯,它散发出甜甜的气味穿透,因此其中的芳香烃。
早在第十九世纪,苯乙烯首次从苏合香,从花灌木药用安息香获得香脂,之后的化合物被命名为。的液体,称为苯乙烯,首次聚合固体形态,后来被称为metastyrol,1839。然而,其工业生产利用率不到20世纪30年代后期开始,在美国和德国法本公司在陶氏化学公司的化学家发明了用于获得在一个纯粹的状态。几乎所有现在由乙苯脱氢制苯乙烯化合物产生,通过reactingethylene和苯均又是来自石油。超过1500万公吨的液体是每年制造的。
超过一半的苯乙烯生产的聚苯乙烯,轻,硬塑料广泛应用于注塑成型或发泡制品。剩下的大部分是为其他化合物共聚,以丙烯腈和丁二烯生产丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,硬,韧性工程塑料;丁二烯使丁苯橡胶,坚韧的合成橡胶用于汽车轮胎;或与丙烯腈或马来酸酐使苯乙烯-丙烯腈共聚物或苯乙烯-马来酸酐共聚物具有改进的耐热性。
国际癌症研究机构(IARC)列为可能致癌的苯乙烯(致癌)在人类。美国卫生和人类服务部门将苯乙烯分类为
自然发生的
苯乙烯是命名为苏合香香膏,对金缕梅科植物枫香树的树脂家庭。在一些植物和食物中,苯乙烯自然发生少量(肉桂、咖啡豆和花生),并且在煤焦油中也存在。在第十九世纪中,通过蒸馏分离苯乙烯天然苏合香香膏。酵母样fungusexophiala甄氏可以用于处理空气污染与苯乙烯
从工业生产乙苯[编辑]
由乙苯脱氢生产苯乙烯的现代方法,第一次在20世纪30年代了。[ 5 ]在20世纪40年代,苯乙烯的生产急剧增加,当它被作为合成橡胶原料的推广。因为它是在这样一个大规模的生产,在一个很大的规模制备乙苯反过来(苯与乙烯byalkylation)。[ 5 ]乙苯混合气相10–15倍体积的高温蒸汽,并通过在固体催化剂床。大多数的乙苯脱氢催化剂是基于铁(III)氧化物,提高百分之几的钾或碳酸钾。
蒸汽在反应中起到了好几个作用。它是为吸热反应提供热量的热源,它通过水煤气变换反应去除铁氧化物催化剂上形成的焦炭。钾启动提高烧焦反应。蒸汽也可以稀释反应物和产物,将化学平衡对产品定位。一种典型的苯乙烯装置由两个或三个串联的反应器组成,在真空下操作,以提高转化率和选择性。典型的单程转换约65%两个反应堆和三反应堆70-75%。苯乙烯选择性是93-97%。主要副产物为苯和甲苯。由于苯乙烯和乙苯具有相似的沸点(145和136°C,分别),他们需要talldistillation分离塔和高回报/回流比。在蒸馏温度趋于聚合,苯乙烯。为了最大限度地减少这个问题,早期的苯乙烯工厂增加元素硫,以抑制聚合反应。在上世纪70年代,新的自由基抑制剂硝基酚为基础组成的缓凝剂的开发。最近,已经开发了一些添加剂,具有优异的抑制聚合反应。然而,硝基酚仍因为其相对较低的成本广泛应用。这些试剂在蒸馏前加入。
提高转化率和降低,必须分离乙苯量是研究替代路线的苯乙烯的主要动力。比其他的POSM的过程,这些路线没有像从丁二烯苯乙烯已成功获得了。
乙苯氢过氧化物
苯乙烯也有限商业化生产的过程中被称为POSM(Lyondell化学公司)或SM/PO(壳)苯乙烯单体和环氧丙烷。在这一过程中乙苯采用氧形成的ethylbenzenehydroperoxide。这是用过氧化氢氧化制环氧丙烷。由此产生的1-苯基乙醇脱水给苯乙烯:
从甲苯和甲醇
苯乙烯可以生产从甲苯和甲醇,这是较便宜的原料比那些在传统工艺。这个过程已经遭受低选择性与甲醇竞争分解有关。[ 6 ] exelus公司声称已经开发商业上可行的选择过程中,在可°C和大气压力,迫使这些组件通过一个专有的沸石催化剂。据报道[ 7 ],得到苯乙烯和乙苯约9:1混合,以总苯乙烯收率超过60%
从苯和乙烷
苯乙烯的另一个路线涉及苯和乙烷的反应。这个过程是由斯纳姆公司和陶氏化学的发展。乙烷,沿withethylbenzene,送入一个可同时生产苯乙烯和乙烯催化剂的脱氢反应器。的脱氢反应的冷却和分离,并将乙烯流回收的烷基化装置。进程试图克服早期试图建立从乙烷和苯苯乙烯生产以前的缺点,如芳烃回收效率低下,高水平的保镖和焦油的生产,以及氢气和乙烷分离效率低下。发展过程正在进行中。
实验室合成
苯乙烯的实验室合成肉桂酸的脱羧作用是:[ 10 ]
c6h5ch = chco2h→:c6h5ch = CH2 CO2
首先用这种方法制备苯乙烯
健康的影响
苯乙烯被视为“危险化学品”,尤其是在眼睛接触的情况下,而且在皮肤接触和吸入,摄入,根据一些消息来源。[ 5 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]苯乙烯主要代谢成氧化苯乙烯在人类细胞色素P450氧化造成的。氧化苯乙烯被认为是有毒的,致突变的,可能致癌。随后在体内水解氧化苯乙烯苯乙烯乙二醇环氧化物水解酶的酶。[ 15 ]美国环境保护署(EPA)描述了苯乙烯是“疑似毒素对胃肠道、肾脏、呼吸系统,等等。”[ 16 ] [ 17 ]在10六月2011,美国国家毒理学计划描述了苯乙烯为“合理预期是人类致癌物”。[ 18 ] [ 19 ]然而,统计作者介绍[ 20 ]回顾了科学文献,得出的结论是:“现有的流行病学证据不支持苯乙烯暴露和任何类型的人类癌症之间的因果关系。[ 21 ],尽管这种说法,工作已经完成,由丹麦研究人员分析的关系职业接触苯乙烯和癌症之间的关系。他们总结道,“调查结果必须被解释警告,由于公司的曝光评估,但在增强塑料行业,主要是苯乙烯,和退化的神经系统和胰腺癌的神经系统和退行性疾病的风险之间的联系值得注意“。22”丹麦环境保护局最近得出结论,苯乙烯的数据不支持对苯乙烯的癌症关注。
不同的监管机构,在不同的环境中,作为一个可能的或潜在的人类致癌物。在cancerconsiders苯乙烯的研究是“对人类可能致癌的国际机构。[ 24 ]慢性接触苯乙烯导致疲劳、嗜睡、记忆减退、头痛、眩晕。[ 25 ]
美国环保署没有苯乙烯癌症分类,[ 26 ]但一直是其综合风险信息系统(IRIS)节目的主题。[ 27 ]美国美国国家美国健康和人类服务部毒理学计划已经确定,苯乙烯是“合理的预期是一种人类致癌物质。
strong-acid交换器
在囊交换树脂中,一个电荷的磺酸基通常作为
交换场地。术语“强”在囊无关的
树脂的物理强度,但来自阿伦尼乌斯理论
树脂上官能团的电解质强度
完全在它的离子形式在任何pH换句话说,树脂的低PK
(0)意味着囊器将容易地在宽的PH值范围内放弃质子
范围(1至14)。一般的交换和再生反应
氢的形式可以写成
N rso3minus;H 锰 nrso3minus;锰 NH(交换反应)
(16-1)
nrso3minus;锰 氯化铵氮rso3minus;H 上(再生反应)
(16-2)
在式16-1,指的是不动的通过树脂相,H 与之前交换树脂相关的presaturant离子,锰 在溶液溶液的离子交换,和n是电荷
对溶液中的反离子。在公式所显示的反应,
在PK SAC树脂和大的水合半径氢,
囊树脂对氢离子的亲和性很小,很容易进行交换
它为另一个阳离子。因为水合半径的氢离子在一个
囊式换热器比其它阳离子大得多,树脂通常会
缩在交换(asymp;百分之7凝胶型树脂,3到百分之5
大孔吸附树脂)。囊中的钠形态也会表现在
类似的方式,虽然收缩率将小于观察
氢的形式。方程16-2代表再生的表达
强酸性阳离子交换树脂用盐酸作为再生剂溶液。
水的软化
主要文章:软化水
在这一应用中,离子交换树脂被用来代替钠离子在硬水中发现的镁和钙离子。当树脂是新鲜的,它含有钠离子在其活性部位。当接触含有镁和钙离子的溶液(但低浓度的钠离子),镁和钙离子优先迁移到树脂上的活性部位,用钠离子取代溶液。这个过程达到平衡与低浓度的镁和钙离子在溶液中比开始。
水的软化过程理想化的形象,涉及与钠离子的阳离子交换树脂在水中的钙离子置换捐赠。
树脂可以通过洗涤它含有高浓度的钠离子溶液充电(例如有大量的食盐(氯化钠)溶解在它)。钙和镁离子迁移到树脂上,由钠离子取代,直到达到一个新的平衡为止。盐是用来给一个离子交换树脂,它本身是用来软化水。
水的净化
主要文章:纯净水
在这个应用中,离子交换树脂是用来去除有毒(如铜)和重金属(如铅或镉)离子从溶液中,用更无害的离子,如钠和钾取代它们。
很少有离子交换树脂去除水中的氯或有机污染物,这通常是通过使用活性炭过滤器与树脂混合后进行的。有一些离子交换树脂,除去有机离子,如MIEX(磁性离子交换树脂)。国内水净化树脂通常是不充电–树脂被丢弃时,可以不再使用。
高纯度水的生产[编辑]
为电子,科学实验,生产超导体,核工业,在其他人的最高纯度的水。这种水是用离子交换法或膜结合的方法生产的。离子与氢离子的离子交换树脂代替;阴离子用阴离子交换树脂的羟基取代。氢离子和羟基的重组产生的水分子。因此,没有离子留在产生的水。的纯化过程通常是在几个步骤中进行的技术链的末端的“混合床离子交换柱”。一个鼓的黄饼
离子交换过程是用来分离和提纯金属,包括钚和铀钍分离otheractinides,包括;镧钕,钐,镱、镥、从对方的otherlanthanides。有两种系列稀土金属、镧系和锕系元素。每个家庭成员有非常相似的化学和物理性质。离子交换多年才是将稀土分离的唯一可行的方法。此应用程序是在上世纪40年代由弗兰克斯佩丁。随后,溶剂萃取主要取代使用离子交换树脂除最高纯度的产品。
一个很重要的情况是Purex流程(钚铀提取工艺)是用于分离钚和铀乏燃料中的产品从一个核反应堆,并能够处置的废物。然后,钚和铀可用于制造核能源材料,例如新反应堆燃料和核武器。
离子交换珠是在原地浸出采铀的重要组成部分。原位恢复涉及含铀水提取(分级低。05的U3O8)通过钻孔。所提取的铀溶液,然后通过树脂珠过滤。通过离子交换的过程中,树脂珠吸引铀的解决方案。铀装树脂,然后运到一个加工厂,那里的U3O8从树脂珠黄饼分离产生。树脂珠,然后返回到离子交换设施,他们被重复使用。
离子交换技术也用于分离其他组非常相似的化学元素,如锆、铪,这亦是同样重要的核工业。锆是自由中子几乎透明,用于建造核反应堆,但铪是中子的吸收效果非常强,用于反应堆控制棒。
催化
在化学交换树脂中的酸形式被称为催化有机反应。例如自缩合。
果汁净化
离子交换树脂用于制造果汁,如橙汁和红莓汁它们用来去除苦味成分,改善风味。这让馅饼或较差的水果味源可用于果汁生产。
制糖
在各种来源的糖的制造中使用离子交换树脂。它们是用来帮助将一种类型的糖转换为另一种类型的糖和糖浆的脱色和净化。
中西药品
离子交换树脂是用于医药制造,不仅用于催化某些反应也pharmaceuticalactive成分的分离和纯化。三离子交换树脂、聚磺苯乙烯钠散、降脂宁,消胆胺,作为活性成分。聚磺苯乙烯钠散是一个强酸性离子交换树脂,用于治疗高钾血症。降脂宁是一种弱碱性离子交换树脂,用于treathypercholesterolemia。消胆胺是一种强碱性离子交换树脂,也用于治疗高胆固醇血症。降脂宁和消胆胺被称为胆汁酸螯合剂。
离子交换树脂也用作药物制剂如片剂、胶囊、胶辅料和悬浮液。在这些用途中,离子交换树脂可以有几种不同的功能,包括味觉掩蔽,延长释放,片剂崩解,增加生物利用度,并提高活性成分的化学稳定性。处理后出水退出芬顿反应器(omw-2st)
不可接受的水平(超过14毫克升1)[ 20 - 22 ]。此外,
这些浓度值可能会成为增加作为一个结果
在进料浓度的橄榄厂污水的波动。
为了应付这一事实,在铁的浓度的影响
在固定床上即表现omw-2st流
为最终的铁负荷的净化处理
这个污水。有了这个目的,最初的铁的效果
突破曲线上的曲线的浓度
检查。几个初始浓度(20,50和100毫克升1)
进行了研究,在恒定流速和固定床高度。
图3进口铁浓度对
对铁的吸附穿透曲线选定的强酸阳离子交换树脂在固定床操作
连续模式。在这张图中,可以观察到S形曲线
对于所有三个铁浓度的影响。这个数字的焦点
也表明,增加初始浓度值导致
较早的突破曲线。此外,最
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