工業(yè)領(lǐng)域中有機(jī)化學(xué)合成原理的運(yùn)用

黎 磊

（郴州七三二零化工有限公司，湖南郴州 423015）

甲醛因固化特征被廣泛使用在工業(yè)的皮革產(chǎn)品、家具以及油漆材料中，同時(shí)其黏合性能夠加強(qiáng)皮革制品的防腐和防蟲(chóng)性，價(jià)格優(yōu)廉。在工業(yè)皮革產(chǎn)品復(fù)鞣劑中，甲醛的作用是使皮革產(chǎn)品更柔軟。甲醛雖然有毒，但目前尚未找到其他符合要求的試劑，仍舊需要有關(guān)學(xué)者努力研發(fā)，從而保證人們的生命安全。

1 甲醛概述

1.1 甲醛

甲醛屬于無(wú)色氣體，但具有強(qiáng)烈的刺激性，被醫(yī)學(xué)人士稱(chēng)為福爾馬林，通常當(dāng)作防腐劑使用。甲醛的生物活性高、化學(xué)性質(zhì)活潑，甲醛在常溫下是氣態(tài)，并且是以氣態(tài)和水溶液的形式顯現(xiàn)。在20世紀(jì)60年代便被人們廣泛地應(yīng)用，比如工業(yè)皮革產(chǎn)品、涂料等均使用到甲醛。剛裝修后的房間聞到的刺鼻味道多數(shù)是甲醛，它會(huì)讓人們呼吸道感染、頭暈，甚至致癌，因此人們?cè)谘b修房子后，大多數(shù)會(huì)選擇開(kāi)門(mén)開(kāi)窗通風(fēng)一個(gè)月以上，從而保證人們居住環(huán)境的安全，不會(huì)威脅到人們的身體健康。急性甲醛中毒主要是由于接觸高濃度甲醛蒸氣導(dǎo)致，因此人們愈發(fā)關(guān)注甲醛的有關(guān)知識(shí)，期待早日研究出解決甲醛危害的方法，讓人們身體健康得到保證。

1.2 危害

甲醛能夠讓人在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)流淚、持續(xù)咳嗽、胸痛的情況，如果人長(zhǎng)時(shí)間的吸入較高濃度的甲醛，則會(huì)感染呼吸道疾病，若是接觸低濃度甲醛，會(huì)讓呼吸道黏膜受損。經(jīng)過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)可知，甲醛會(huì)讓動(dòng)物的免疫系統(tǒng)受到影響，從而降低免疫力。工作人員長(zhǎng)期處在甲醛環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)衰弱，呼吸黏膜受損，甚至可能會(huì)患胃癌、鼻腔癌等，因此人們需要重視甲醛的危害。甲醛中毒跡象的嚴(yán)重性主要是由攝入甲醛量所決定，若是青少年吸入大量甲醛，則會(huì)出現(xiàn)智力下降，記憶力模糊的情況。

1.3 來(lái)源

甲醛的價(jià)格便宜，功能多種多樣，被廣泛的使用在工業(yè)領(lǐng)域中。甲醛應(yīng)用在工業(yè)皮革作為交聯(lián)劑，其功能無(wú)法被其他醛物質(zhì)所取替。在工業(yè)皮革制品生產(chǎn)中，甲醛是重要的原材料，目前無(wú)法被其他物質(zhì)取締。使用甲醛處理毛皮，能夠讓毛皮的性能更柔軟，因此可用作鞣劑。在工業(yè)皮革產(chǎn)品中，甲醛使用量較高。生產(chǎn)工業(yè)皮革產(chǎn)品時(shí)，在預(yù)處理、復(fù)鞣和涂飾等過(guò)程均會(huì)使用甲醛，尤其是復(fù)鞣工藝和鞣制工藝，甲醛使用含量最多，這也是工業(yè)皮革制品甲醛的主要來(lái)源。檢測(cè)工業(yè)皮革中的甲醛可使用完全萃取法，把產(chǎn)品徹底粉碎，在收集生產(chǎn)中加入全部甲醛，或者是使用水萃取法，把樣品浸泡在水中，萃取水溶性物質(zhì)中的底物，萃取物質(zhì)有甲醛化合物，它會(huì)讓測(cè)定結(jié)果受到影響。皮革制品中殘留的甲醛若是釋放可能會(huì)危害到人體健康，它能夠和生物蛋白質(zhì)結(jié)合，從而改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，并凝固蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此相關(guān)商家需要重視[1]。

2 工業(yè)皮革中應(yīng)用殼聚糖甲醛捕獲劑

2.1 殼聚糖相關(guān)概述

殼聚糖俗稱(chēng)脫乙?；讱に?，是在蝦殼、蟹等水產(chǎn)廢料中提取。經(jīng)脫乙?；蟮贸龅漠a(chǎn)物，在基分子中含有羥基和氨基。我國(guó)外殼聚糖大多是使用甲殼素制備殼聚糖，在自然界甲殼素儲(chǔ)備量高于殼聚糖，自然中的甲殼素多，因此殼聚糖的來(lái)源比較廣泛。

純凈殼聚糖屬于白色片狀或是粉狀固體，其光澤明亮，如珍珠一般。其分子量是由制備原料產(chǎn)生的差異所致，制備原料在數(shù)十萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)間。殼聚糖在堿性溶液或水中無(wú)法溶解，但是它能夠在鹽酸和醋酸的酸性液體中溶解。殼聚糖大分子鏈在稀酸中能夠緩慢降解，黏度對(duì)應(yīng)減小，殼聚糖也能夠出現(xiàn)水解，進(jìn)而發(fā)生羧甲基化、磺化、還原等絡(luò)合反應(yīng)，生成不同殼聚糖衍生物的性能也存在著差異。由此可知，殼聚糖被廣泛應(yīng)用在多方面。

殼聚糖結(jié)構(gòu)特殊性能不同，比如它有著生物相容性、降解性和吸附性等。主要性能有：第一，吸附性。殼聚糖分子包含酰胺基和氨基，屬于陽(yáng)離子型絮凝劑，由此可吸附復(fù)電和污物。殼聚糖中的羥基能夠吸附重金屬離子，殼聚糖能夠被當(dāng)作吸附劑使用。第二，抑菌性。殼聚糖能夠在真菌和細(xì)菌中發(fā)揮抑制作用，比如金色葡萄球菌。機(jī)理尚未明確，大多數(shù)人認(rèn)為殼聚糖中含有氨基，并帶有正電荷，能夠和攜帶細(xì)菌內(nèi)的負(fù)電荷DNA發(fā)生反應(yīng)，從而抑制細(xì)菌合成mRNA，由此實(shí)現(xiàn)抑菌作用。也有學(xué)者認(rèn)為殼聚糖濃度高，能夠激活微生物酶的活性，酶解細(xì)胞壁，致使自身死亡，從而產(chǎn)生抑菌效果。第三，可降解性。殼聚糖發(fā)生降解需要在酶或酸的條件下，其降解速率和脫乙酰度為負(fù)比例關(guān)系，和相對(duì)分子質(zhì)量為正比例關(guān)系。殼聚糖的生物可降解性能可應(yīng)用在涂飾劑中，并且發(fā)揮出抗菌作用。

2.2 降解殼聚糖措施

降解殼聚糖主要分為三種降解法，即物理降解、酶降解以及化學(xué)降解。而物理降解在國(guó)內(nèi)外主要使用的是超聲波降解以及氧化降解等。

第一，酸解殼聚糖。殼聚糖通常不會(huì)在堿性液體或水中溶解，但是容易在醋酸和鹽酸中溶解，殼聚糖在酸中能發(fā)揮催化作用，從而讓殼聚糖水解，殼聚糖主鏈不斷被降解，分子量不斷減少，黏度也隨之減小。第二，氧化降解殼聚糖。殼聚糖含有糖苷鍵，容易受氧化劑攻擊而發(fā)生斷裂，讓殼聚糖出現(xiàn)氧化降解、分子鏈斷裂。如果是殼聚糖被氧化劑所氧化，則殼聚糖結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生破壞，進(jìn)而讓殼聚糖性能受到影響。第三，酶降解殼聚糖，酶在多糖水解中有著選擇性，不容易出現(xiàn)副反應(yīng)。因此酶解法殼聚糖優(yōu)勢(shì)較多，但降解產(chǎn)物聚合度低。第四，物理降解殼聚糖。在研究降解殼聚糖的方法中，應(yīng)用的是物理方法。這是由于物理降解安全，同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)污染，引進(jìn)外來(lái)物質(zhì)。物理方法若是使用超聲波，則降解速度也會(huì)提高，降解產(chǎn)物性能更好。由以上內(nèi)容可知，超聲處理的優(yōu)勢(shì)顯著，并且能夠保留原有殼聚糖的性能。無(wú)論使用何種降解方法，其目的終究是使降解更綠色環(huán)保，降解方法由單一的降解改為復(fù)合降解。

3 探究應(yīng)用殼聚糖甲醛捕獲劑的效果

殼聚糖能夠捕捉到皮革產(chǎn)品中的甲醛，殼聚糖濃度大約在1.2%時(shí)，有著最佳的處理效果。分子量越小，殼聚糖吸附甲醛效果越理想，因此使用降低分子量的方式，提高處理甲醛效果。殼聚糖屬于天然型直鏈多糖，分子鏈上有著大量的氨基，無(wú)毒性，不會(huì)刺激人的眼睛和皮膚，同時(shí)有著生物降解性，一方面可以有效處理甲醛，一方面綠色無(wú)污染，被廣泛應(yīng)用在社會(huì)中。殼聚糖超聲處理的功率要小于550W，降低殼聚糖分子量時(shí)，有著生物生理活性，其性質(zhì)和殼聚糖類(lèi)似，并未影響結(jié)構(gòu)，在處理時(shí)安全有效。雖然殼聚糖溶解甲醛率低，但仍舊能夠應(yīng)用在皮革制品中。在皮革制品制品中應(yīng)用殼聚糖捕獲甲醛存在的優(yōu)勢(shì)有：

第一，使用殼聚糖中的孔洞，應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)當(dāng)作緩釋劑，按照此特性將殼聚糖的孔洞應(yīng)用在合成皮革中，作為緩沖劑使用。第二，通過(guò)殼聚糖抑菌性，能夠抵制細(xì)菌生長(zhǎng)和產(chǎn)生，從而解決皮革腐敗問(wèn)題，降低防腐劑的使用量。殼聚糖的乳化性能夠提升進(jìn)水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少進(jìn)水時(shí)間。第三，合理利用殼聚糖的生物相容性，同時(shí)生物降解殼聚糖，能夠用作涂飾劑，殼聚糖的抗菌性符合皮革表層抗菌需求。第四，殼聚糖中含有的鮮氨基和氨基可作為陽(yáng)離子絮凝劑出現(xiàn)，讓皮革中含有有負(fù)電荷的污物絮凝沉淀，使用羥基也能夠沉淀重金屬離子，進(jìn)而解決工業(yè)生產(chǎn)污染問(wèn)題。按照上述特性可知，殼聚糖捕獲甲醛性能優(yōu)良，能夠及時(shí)清除皮革中的甲醛。

4 有機(jī)化學(xué)合成原料的工業(yè)應(yīng)用

有機(jī)化學(xué)合成組成除甲醛外，也含有聚丙烯和聚乙烯，兩種基本原料也是使用有機(jī)物助力產(chǎn)品生產(chǎn)，目前我國(guó)烯烴類(lèi)產(chǎn)品是以石油材料為基礎(chǔ)，但因石油資源不斷減少，無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)烯烴類(lèi)產(chǎn)品的目標(biāo)，導(dǎo)致無(wú)法滿(mǎn)足烯烴需求，因此制造烯烴合成技術(shù)也有著重要的作用。丙烯市場(chǎng)需求較大，年增長(zhǎng)率為6%，生產(chǎn)丙烯類(lèi)有機(jī)材料通常是源于蒸汽裂解制乙烯聯(lián)產(chǎn)以及煉廠副產(chǎn)。甲醇制備烯烴技術(shù)是由20世紀(jì)70年代某公司分析甲醇汽油獲取，合理控制此化學(xué)反應(yīng)條件進(jìn)而獲取低碳烯烴。根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品差異，甲醇制烯烴可劃分為兩種，根據(jù)情況選擇制取方式。我國(guó)石油資源匱乏，天然氣資源和煤炭資源豐富，要合理控制化學(xué)反應(yīng)條件，從而滿(mǎn)足制備烯烴合成產(chǎn)品需求。

我國(guó)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)持續(xù)增加，工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)量也越來(lái)越多，為提升工業(yè)生產(chǎn)效率，收獲較好的化學(xué)工業(yè)效果，需要提升有機(jī)化學(xué)合成使用效率。合理使用有機(jī)化學(xué)合成原理，從而滿(mǎn)足工業(yè)需求。我國(guó)石油短缺，因此合理運(yùn)用有機(jī)化學(xué)合成原理（即甲醇制備烯烴技術(shù)）有著越來(lái)越重要的作用，一方面為此技術(shù)發(fā)展提供空間，一方面豐富此技術(shù)理論內(nèi)容和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提高原料使用次數(shù)，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的開(kāi)展。甲醇制備烯烴技術(shù)最初被稱(chēng)為二甲醇制取低碳烯烴新工藝，特點(diǎn)是打破原有熱力學(xué)束縛，投資費(fèi)用少。小孔磷硅鋁分子篩催化劑的乙烯性較高，流化床反應(yīng)器導(dǎo)熱快，保證連續(xù)反應(yīng)，二甲醚制取低碳烯烴的靈活性高，通?？瑟?dú)立應(yīng)用或聯(lián)合應(yīng)用。低碳烯烴生產(chǎn)路徑經(jīng)過(guò)裝置建設(shè)一年后投入使用，選用最佳的工藝和設(shè)備，從而為工業(yè)累積經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)在各省份均為低碳烯烴工藝實(shí)踐做出努力，有機(jī)合成化學(xué)也獲取理想效果。比如在陜西省的榆橫煤田年產(chǎn)烯烴780kt，甲醇年產(chǎn)2 410kt。煤炭產(chǎn)業(yè)針對(duì)低碳烯烴技術(shù)投入資金，挖掘此項(xiàng)工藝潛力，從而發(fā)揮應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。若想提高煤炭資源使用率，則要節(jié)省煤炭資源，合理配置資源，將化學(xué)合成原理應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，為工業(yè)轉(zhuǎn)型提供支持，加速升級(jí)產(chǎn)業(yè)。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)低碳烯烴技術(shù)的需求，需要認(rèn)真鉆研此項(xiàng)工藝，探究有機(jī)合成原理的價(jià)值，掌握此原理應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中的價(jià)值，為工業(yè)生產(chǎn)者提供多樣化思路，提高工業(yè)生產(chǎn)使用效率，從而解決石油資源緊張的現(xiàn)象，推動(dòng)工藝生產(chǎn)的發(fā)展，使其在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)定和工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)有著直接關(guān)系。工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)是有機(jī)化學(xué)合成，化學(xué)分為兩種，即有機(jī)化學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)，兩種化學(xué)技術(shù)在社會(huì)主義發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。有機(jī)化學(xué)合成原理是我國(guó)生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)，同時(shí)也為化工產(chǎn)品提供原理，有機(jī)化學(xué)合成工藝推動(dòng)著社會(huì)建設(shè)，因此需要在工業(yè)生產(chǎn)中合理應(yīng)用有機(jī)化學(xué)，提高有機(jī)化學(xué)使用率。