阿奇霉素生產(chǎn)污泥中回收對甲苯磺酰氯的方法

阿奇霉素生產(chǎn)污泥中回收對甲苯磺酰氯的方法

青霉素是一種含氮的15環(huán)藥物。它是第二代紅茶的主要代表，也是世界上最受歡迎的抗生素之一。目前國內(nèi)阿奇霉素的生產(chǎn)工藝已逐漸走向成熟,規(guī)模不斷擴大,2006年全國阿奇霉素產(chǎn)能達到680t。在阿奇霉素原藥生產(chǎn)過程中不但產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水,還排放出大量的固體廢物,此類固體廢物的處置以及資源的回收利用是一個迫待解決的問題。目前未見此類該類固體廢物處置的報道。固體廢物的處置方法有土地填埋處置、有機固體廢物堆肥、焚燒、熱解、危險廢物的固化和穩(wěn)定化以及固體廢物的資源化利用等。治理固體廢物最根本的辦法除了盡量減少廢物的產(chǎn)出以外,廢物的資源化和綜合利用是最積極的措施。阿奇霉素生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固廢主要是紅霉素A(E)肟的貝克曼重排反應過程中產(chǎn)生的。此步反應需要加入過量的對甲苯磺酰氯作為重排試劑。對于過量的對甲苯磺酰氯造成的固廢,目前國內(nèi)有不少廠家欲進行回收再利用,但未取得較好的效果;最終以固體廢物的形式處理掉。這樣不但造成生產(chǎn)成本增加,對甲苯磺酰氯還對環(huán)境造成巨大的污染。故從此類固廢中回收并精制對甲苯磺酰氯,不但充分利用了資源,還解決了固廢處理難題,有著非常重要的現(xiàn)實意義。1實驗部分1.1顯微熔點儀測試儀器BS224S型電子天平,北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;85-2型磁力攪拌器,上海司樂儀器有限公司;WRX-4顯微熔點儀,上海易測儀器設備有限公司;RE–52AA型旋轉蒸發(fā)儀,上海亞榮生化儀器廠;Waters1525高效液相色譜,美國waters公司。乙酸乙酯,石油醚,環(huán)己烷,甲醇,丙酮,二氯甲烷,草酸,活性炭均為市售分析純試劑。1.2生的廢氣,其顏色為熱吸法確定的生廢渣由某藥廠提供,為阿奇霉素生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣,主要成分為對甲苯磺酰氯,對甲苯磺酸等。顏色為褐色,且隨著放置時間的延長顏色變深。對皮膚有非常強的刺激性和腐蝕性。1.3對甲苯磺酰氯的分離純化為了便于工業(yè)化生產(chǎn),我們采取用溶劑重結晶的辦法,將廢渣中的對甲苯磺酰氯回收并加以精制。由于對甲苯磺酰氯的溶解性和廢渣中的紅霉素肟等雜質(zhì)的溶解性相似,為了將兩者分離,我們對多種溶劑進行了篩選,最后確定用石油醚進行重結晶。對甲苯磺酰氯在反應和放置的過程中會不斷產(chǎn)生對甲苯磺酸,為了徹底除去對甲苯磺酸,先將對廢渣溶解性很好的乙酸乙酯溶解,再用堿水將其中的對甲苯磺酸除去,分液,活性炭脫色后,常壓將乙酸乙酯回收。用石油醚將得到的殘余物加熱溶解,加入活性炭吸附不溶物,趁熱過濾,冷卻析晶,過濾,得到的固體烘干即可得到合格的對甲苯磺酰氯產(chǎn)品,濾液回收套用。工藝流程如圖1所示。1.4產(chǎn)物的定性分析和測定取20g樣品置于250mL單口瓶中,加入30mL乙酸乙酯,磁力攪拌至樣品溶解,加入20mL5%NaOH水溶液,攪拌15min,再加入0.25g活性炭攪拌至不再有氣泡,靜置分液,有機相用飽和食鹽水洗滌,分液,有機相減壓回收溶劑,殘余物倒入500mL單口瓶中,加裝回流冷凝管,加入50mL石油醚,80℃水浴加熱至油狀液體不再溶解為止,加入0.25g活性炭,趁熱過濾,母液攪拌析晶,有大量白色固體析出,過濾,減壓干燥得白色產(chǎn)物13.2g。產(chǎn)物定性分析,用高效液相色譜測定,流動相為甲醇∶水=1∶1;并測定產(chǎn)物的熔點來確定。對甲苯磺酰氯含量測定:對甲苯磺酰氯水解產(chǎn)生對甲苯磺酸,對甲苯磺酸跟過量氫氧化鈉進行中和反應,剩余氫氧化鈉再跟鹽酸反應,根據(jù)消耗掉的鹽酸量確定跟對甲苯磺酸反應用掉氫氧化鈉量,進而得到對甲苯磺酰氯的量,從而得到產(chǎn)品含量。測定步驟:配制標準碳酸鈉溶液和標準草酸溶液用于標定鹽酸和氫氧化鈉溶液濃度。取產(chǎn)品0.5g(準確至0.0002g)置于有回流裝置的250mL錐形瓶中,用移液管吸取50mL0.25mol/LNaOH標準溶液加入錐形瓶裝上冷凝管在電爐上煮沸回流2h,冷至室溫,用蒸餾水沖洗冷凝器和錐形瓶,加入兩滴酚酞試液,用0.25mol/L的鹽酸標準溶液滴定至紅色消失即為終點。游離酸測定:稱取約3g產(chǎn)品(準確至0.0002g)置于250mL錐形瓶中,加入室溫的蒸餾水100mL,搖動2min,加入2滴甲基橙指示劑,以0.1mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至黃色即為終點。2結果與討論2.1混合溶劑法重結晶法為了選擇合適的溶劑,我們先取3.00g分析純的對甲苯磺酰氯,測定其在不同有機溶劑的溶解度,結果見表1。由表1可見,極性較大的溶劑不合適。因為兩者都溶解了。我們采用石油醚或石油醚和其它良溶劑組成混合溶劑進行重結晶試驗,原料為20g(濕基,即收到基),其它條件不變,其結果如表2所示。由表2可見,由于TsCl在良溶劑中的溶解度比較大,甚至在二元混合溶劑中的收率也不高,而且二元混合溶劑還存在一個分離循環(huán)套用的問題,故采用單一的石油醚做重結晶溶劑比較合理。2.2堿洗液濃度對產(chǎn)品收率的影響由于TsCl在反應和放置的過程中會不斷有對甲苯磺酸生成,故我們采取將樣品溶于乙酸乙酯中,加入堿液將對甲苯磺酸徹底洗去。我們選用飽和NaHCO3和5%NaOH進行堿洗,石油醚做重結晶溶劑,測定所得產(chǎn)品中游離酸的含量,結果如表3所示。由表3可見,堿性太弱無法將產(chǎn)品中的游離酸清除干凈。我們采用堿性較強的氫氧化鈉來清除游離酸。采用不同濃度的氫氧化鈉溶液堿洗,考察堿洗液濃度對產(chǎn)品收率的影響,結果如表4所示。由表4可見,隨著堿液濃度的升高,產(chǎn)品收率逐漸降低,這是因為隨著堿液濃度的增大,TsCl的水解程度增大,而另外一方面,堿液濃度太低會造成污水的排放量增大,故選取10%的氫氧化鈉溶液來洗滌廢渣中的游離酸。2.3鹽藻項目的吸附效果由于廢渣中的雜質(zhì)比較復雜,我們在回收的過程中進行了2次吸附分離,分別在堿洗和重結晶這兩步進行吸附分離。使用不同的吸附劑(均為0.25g),通過考察產(chǎn)品的外觀來比較吸附效果。其結果如表5所示。由表5可見,第一步使用硅膠吸附效果不理想。這是因為硅膠是極性吸附劑,在極性的溶劑中吸附效果較差。而活性炭是非極性吸附劑,在極性溶劑中能較好的吸附非極性的雜質(zhì)。第二次吸附時,溶劑是非極性的石油醚,活性炭也能起到很好的吸附分離效果,但硅膠的效果更好,這是因為極性的吸附劑在非極性的溶液中能起到很好的吸附作用,而且硅膠的比表面也比活性炭要高?？紤]到硅膠的價格比活性炭要高,這里我們選用硅膠和活性炭混合吸附劑來吸附雜質(zhì),其中硅膠的含量為10%,既降低了成本,也達到了很好的效果。2.4產(chǎn)品評價用熔點儀測定產(chǎn)品熔點為70～71℃,與文獻值相符合。利用高效液相色譜測定其中TsCl的含量為99%。3活性炭回收劑3.4萬元/t目前對甲苯磺酰氯的市場價格是1.0萬元/t,氫氧化鈉價格為0.15萬元/t?；钚蕴績r格為0.4萬元/t,硅膠的價格根據(jù)其使用量折合后與活性炭相當。所用溶劑為乙酸乙酯和石油醚,均可回收套用。回收1tTsCl,消耗氫氧化鈉0.15t,活性炭25kg,算上溶劑損耗,每噸可獲利0.9萬元以上。若一年廢渣量為500t,則可獲利294萬元。4和活性炭過濾器(1)用乙酸乙酯溶解廢渣,10%氫氧化鈉堿液洗滌,活性炭脫色,回收溶劑,用石油醚加熱溶解殘余物,活