在工业清洁生产中,双极膜电渗析由于双极膜特有的水/醇解离功能,不仅可以在线实现大量的反应,而且可以从源头抑制环境污染源的产生,因此在绿色化工和分离过程中占有举足轻重的地位。从理论上来说,双极膜电渗析的醇解离应用范围可以扩展到通过醇盐引入烷氧基的任何缩合反应中,从而衍生出大量的有机合成新路线,对于有机合成绿色化有着重大的意义。但是相比之下,醇解离在化工清洁生产中的应用远远少于水解离,这主要是因为醇解离研究在醇解离机理、过程传质和应用工艺等方面缺乏深入、广泛的探索。 本论文以化工清洁生产为背景,以甲醇解离和乙醇解离为切入点,研究双极膜电渗析在非水体系中的应用,重点研究膜在非水体系中的性能要求及表征手段以及绿色有机合成工艺,得出的结论如下： 对于双极膜在甲醇和乙醇体系中的醇解离,同样可以采用电流-电压曲线和阻抗谱进行双极膜界面层厚度的测定并且指导双极膜性能的改进。 与FT-BP和FBM双极膜相比,Neosepta BP-1在甲醇和乙醇中虽然溶胀但仍能保持完整,是勉强适于双极膜醇解离应用的一种商业双极膜。 对于双极膜的乙醇解离,可以通过1H NMR核磁谱来直接检测乙氧根离子(CH3CH2O-:δ3.736-3.666 (q,2H)和δ1.255-1.209 (t,3H))的存在,从而为双极膜醇解离提供直接证据。 利用双极膜电渗析在甲醇体系中解离甲醇,可以将氯乙酸甲酯直接转化成甲氧基乙酸甲酯,不仅*而且环境友好。实验结果表明,随着电流密度的增大,甲氧基乙酸甲酯的产率也会增大,但是电流效率会降低；与此相反的是,随着反应原料氯乙酸甲酯浓度的增加,甲氧基乙酸甲酯的产率、电流效率都会相应的增加,产物浓度从1.08mmol/L增加到6.59 mmol/L,电流效率从2.6%增加到15.7%。 通过离子交换和双极膜电渗析的集成,可以有效降低非水体系电阻,为甲氧基乙酸甲酯的工业生产扫除障碍。实验发现,在产酯室加入D201大孔离子交换树脂可以*大幅度的降低膜堆电压,膜堆电压降低了44.3%-61.4%。但是,由于离子交换树脂对甲氧基乙酸甲酯有吸附作用,所以产物产率和电流效率有稍微的降低。实验中通过比较四种离子交换树脂可以得出,201*7凝胶型阴离子交换树脂是用于双极膜电渗析制备甲氧基乙酸甲酯的*佳选择。 总之,本论文将双极膜电渗析在非水体系的应用进一步拓展,利用醇解离提供烷氧基不仅为有机合成提供了新的研究思路而且对于有机化工可持续发展具有重要的意义。