制醋和醋酸的工業(yè)制法
實驗室k / 2019-05-11
醋是大家熟悉的東西，除了可用作調味品外，在日常生活中也有許多妙用。如用醋來沖洗熱水瓶，以除去內壁上的水垢；假如把汽油燈燈罩或煤油燈芯在醋里浸上4~5分鐘后取出曬干，就可比較經(jīng)久耐用或減少煤煙；在痢疾流行的秋季，經(jīng)常吃些醋拌的菜，可以增加胃內殺滅痢疾桿菌的作用。農(nóng)村貧下中農(nóng)還把醋和糖、酒等配成農(nóng)藥以誘蛾殺蟲。
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自古以來，人們就已懂得酒在空氣中自然氧化“酸敗而成醋”的道理。實質上這個過程就是發(fā)酵作用。用發(fā)酵法制醋，其基本原理和釀酒大致相似，只需將糖化、酒化后得到的未經(jīng)蒸餾的含酒產(chǎn)物，再和麩皮、谷糠、醋酸菌等混和后繼續(xù)進行發(fā)酵，控制前期溫度為40℃，后期為36℃，約經(jīng)40天左右，醋酸含量達5％以上，并不再上升時，即為成熟。這時，乙醇在醋酸菌的催化氧化下，便變成了醋酸：
食用醋含醋酸在5～6％左右。成醋發(fā)酵一般只能在黃酒、葡萄酒等酒類里進行，因為醋酸菌需要氮和磷作為養(yǎng)料。燒酒或純酒精溶液一般都不可能通過發(fā)酵而制得醋酸。
醋酸又名乙酸（簡寫為HAc，Ac表示醋酸根），是無色具有強烈刺激臭味的液體，比重為1．049，沸點118℃，熔點16．5℃。當室溫低于16．5℃時，醋酸就成冰狀結晶，因此96％以上的醋酸又叫做冰醋酸。冰醋酸極易吸濕，能灼傷皮膚，使用時應尤加注意。
用發(fā)酵法得到的是較稀的醋酸溶液，適于食用。要想得到濃度較大的乙酸，就要用木材干餾或者有機合成的方法。
所謂木材干餾法，就是利用山區(qū)的樹皮、枝椏、樹根或者木材加工廠的劈頭、鋸屑等為原料，在隔絕空氣的密閉容器里加熱，使之發(fā)生一系列物理和化學的變化，最后得到固、液、氣態(tài)等三種產(chǎn)物。固體就是木炭，氣體是木煤氣（主要是CO、CO2、CH4組成），液體產(chǎn)物叫做木餾液，其中含有本焦油和木醋液，很易澄清并加以分離。
木焦油是由許多有機化合物組成的混合物，成分很復雜。其中主要是脂肪酸和酚類以及脂肪烴和芳香烴的化合物。而在木醋液中含有醋酸、甲醇、丙酮，當加入石灰后，醋酸便被中和為醋酸鈣（CaAc2），由于甲醇、丙酮的沸點較低，故加熱后即可被分離掉，留下的CaAc2再加濃硫酸蒸餾，即可獲得濃度為60％的醋酸。
合成法是近代大量生產(chǎn)醋酸的主要方法。將乙醛在催化劑醋酸錳存在下，用空氣或氧氣進行氧化即得。
這是工業(yè)上采用已久的方法。隨著石油化工的發(fā)展，戰(zhàn)斗在化工戰(zhàn)線上的我國工人階級本著“獨立自主、自力更生”的精神，利用煉油廠常壓蒸餾出來的低沸點餾份（主要為C5～C7組分）作原料，在180℃及45大氣壓下，以環(huán)烷酸鈷作催化劑，用空氣氧化而制得醋酸。如以C5為例，其主要反應可表示如下：
實際氧化過程遠較復雜，除醋酸、丙酸外，還有甲酸、丁酸、丁二酸、丙酮等副產(chǎn)物生成，經(jīng)分離和精制后，都可分別得到純品。用烴類氧化是目前工業(yè)上合成醋酸的重要方向。
近來，人們在實踐中發(fā)現(xiàn)了甲醇與CO在特殊催化劑的存在下，于175～245℃及低壓下進行基化反應合成醋酸，也是值得注意的新工藝。
醋酸是重要的有機化工原料，主要用以制造合成纖維（維綸）、醋酸纖維素（作為照相底片、人造絲的原料）、藥物（如阿司匹林）、染料（靛藍）、農(nóng)藥（2，4－滴、α－萘乙酸）等。醋酸的酯類可作噴漆的溶劑。醋酸和醋酸鈉的緩沖溶液在農(nóng)業(yè)上也有一定的應用（如土壤分析、農(nóng)用微生物的培育等）。
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