56-81-5 / 甘油制丙烯醛研究進展

隨著生物柴油產量的增加，甘油作為其生產過程中主要的副產物，出現了市場飽和。合理開發利用甘油，將其轉化為高附加值精細化學品，不僅能解決甘油的市場飽和問題，而且能提升生物柴油行業的經濟效益。丙烯醛作為甘油的脫水產物，是重要的平臺化合物，廣泛用于醫藥、化妝品、食品等行業，例如丙烯醛合成的蛋氨酸用于飼料添加劑，丙烯醛是甘油生產1，3-丙二醇的一個重要中間體，利用甘油高效生產丙烯醛具有重要的經濟價值。

中國科學院山西煤炭化學研究所山西省生物煉制工程技術研究中心研究員侯相林、副研究員鄧天昇團隊針對丙烯醛化學性質活潑，極易發生二次反應的特點，利用Pickering乳液強化丙烯醛傳質，加速丙烯醛從反應體系的分離，降低副反應，并取得系列進展。將油包水型Pickering乳液體系作為甘油脫水制丙烯醛的反應體系，其較大的比界面面積加速了丙烯醛進入油相，油相中的丙烯醛在反應過程中蒸餾分離；同時，單個液滴可以作為一個微型反應器，縮短了丙烯醛從反應液分離的距離。

原位紅外檢測證明Pickering乳液體系通過傳質強化有效提高了丙烯醛的分離效率，抑制了產物的二次反應。以十氫萘為油相制備的Pickering乳液，液滴尺寸30μm左右，與均相體系相比，Pickering乳液體系中丙烯醛的收率可以提高一倍（J. Clean. Prod.2019, 236, 117611）。Pickering乳液的界面面積與乳液尺寸成反相關，因此縮小液滴粒徑可顯著增加油水接觸面積，進一步促進丙烯醛的傳質。

相比于十氫萘作為油相，使用可再生的牡丹油、亞麻油、大豆油和橄欖油作為油相有助于形成更小的液滴尺寸，丙烯醛收率高達84.6%。研究發現油相對丙烯醛具有較高溶解性能，可強化傳質，進一步提升丙烯醛的分離效率。科研人員在Pickering乳液強化傳質促進甘油液相脫水制丙烯醛方面授權兩項國家發明專利。

研究工作得到國家重點研發計劃、山西省平臺基地和人才專項基金的支持。

圖1.Pickering乳液體系甘油脫水制丙烯醛反應路徑及不同粘度的油相形成的Pickering乳液中丙烯醛的收率。a-d分別為正癸烷,十六烷,油酸乙酯和牡丹油

圖2.丙烯醛在均相和Pickering乳液體系中的傳質行為。（A）無甘油,（B）5wt.%甘油,（C）甘油與丙烯醛反應的原位紅外光譜