결정화에 의한 1,4-phenylenediamine과 NH4I의 분리정제
Separation and Purification of 1,4-phenylenediamine and NH4I by Crystallization
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 구기갑
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000062749
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
본 연구는 1,4-diiodobenzene과 NH3의 반응으로부터 아라미드 섬유의 중요 중간체인 1,4-phenylenediamine 합성 공정에서 생성되는 1,4-phenylenediamine과 NH4I의 혼합물로부터 1,4-phenylenediamine을 회수할 목적으로 ethyl alcohol과 chloroform를 용매와 반용매로 한 Drowning-out 결정화에 의해 먼저 NH4I를 분리 회수하였다. Chloroform/ EtOH = 20, 결정화 온도 55 ℃, 결정화 시간 10 min일 때 회수된 NH4I의 순도와 수율은 각각 100 %와 93 %이었다. 1,4-phenylenediamine는 NH4I가 회수된 용액으로부터 증발에 의해 회수되었다. 이때 1,4-phenylenediamine의 순도와 수율은 각각 99 %와 65 %이었다. NH4I 분리를 위한 Drowning-out 결정화 공정에서 용매와 반용매로 chloroform 과 ethanol을 사용할 경우 에탄올 온도가 증가할수록 NH4I의 용해도가 감소하였다. 용매가 NH4I의 용해도에 미치는 영향을 Kamlet과 Taft 등이 제시한 LSER (linear solvation energy relationship) 방법으로 해석하고자 하였다. 순수한 용매와 이성분계 혼합물의 분광 용매화 변수들에 대한 계산 결과, 순수한 용매는 온도가 증가할수록 π*값이 감소하고 α, β 값은 증가하였다. 이성분계 혼합물의 경우 온도가 증가할수록 π*, α, β 값이 모두 감소하였다. 이성분계 혼합물에서 NH4I의 용해도가 온도에 따라 감소하는 것은 용매의 수소 결합 공여성에 의해 쌍극자 상호작용의 감소에 따른 용해도 증가 효과가 감소하기 때문으로 판단된다.
more초록/요약
1,4-phenylenediamine is an important intermediate of aramid fibers. The purpose of this study is to selectively separate 1,4-phenylenediamine and NH4I from mixtures resulting form the reaction of 1,4-diiodobenzene with NH3. NH4I was separated by using drowning-out crystallization with ethyl alcohol and chloroform as solvent and anti-solvent. The process variables were anti-solvent type, crystallization time, temperature, anti-solvent/ solvent mass ratio. When chloroform/ ethanol = 20, crystallization temperature 55 ℃, and crystallization time 10 min, the purity and recovery yield of NH4I were 100 % and 93 %, respectively. As a result of the separation of 1,4-phenylenediamine by evaporation from the filtrate in which NH4I was recovered, the purity and recovery yield of 1,4-phenylenediamine were 99 % and 65 %, respectively. When chloroform and ethanol were used as solvent and anti-solvent in the drowning-out crystallization process for NH4I separation, the solubility of NH4I decreased with increasing ethanol temperature. The effect of the solvent on the solubility of NH4I was analyzed by the LSER(linear solvation energy relationship) method proposed by Kamlet and Taft.
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