由废餐盒聚乳酸制备乳酸

1、由废餐盒（聚乳酸）制备乳酸（陕西师范大学化学化工学院，西安710127）摘要：本实验先将聚乳酸解聚，然后用氢氧化钙与乳酸反应制得乳酸钙，利用乳酸钙和副产物在所选溶剂中的溶解度不同，将乳酸钙分离出来。最后用EDTA标定钙离子的含量，从而检测产物中乳酸钙的含量。由废旧聚乳酸材料制备乳酸钙可以变废为宝，实验用废旧聚乳酸材料来制备聚乳酸钙，是先将聚乳酸材料解聚，再加入氧化钙类化合物与解聚产物反应生成乳酸钙，同时对制备的乳酸钙进行质量的检测，以此来确定制备的化合物纯度及含量的高低。关键词：聚乳酸、乳酸钙、解聚、EDTA&合滴定Fromwastecontainers(polylacticacid)

2、preparationoflacticacidZhaoChen-fan;ZhangRui-li(SchoolofChemistry&ChemistryEngineering,ShanXiNormalUniversity,Xi'an710127,P.R.China)Abstract：Inthisexperiment,depolymerizethepolylacticacid,andthenobtaincalciumlactatebyusingcalciumhydroxideandlacticacid,nextseparatethecalciumlactate.inby-produ

3、ctswithdifferentsolubility,Finally,demarcatethecontentofcalcium,byusingEDTAtogetthecontentof.calciumlactate.Sofromthewasteofpolylacticacidpreparationofcalciumlactatecanturnwastetotreasure.Theexperimentofwastepolylacticacidtopreparepolylacticacidcalcium,firstprocessthepolylacticaciddepolymerization,a

4、ddcalciumoxidecompoundsanddepolymerizationreactionproductsgettingcalciumlactate,calciumlactateisalsoobservedonthequalityofthepreparation,inordertodeterminethepurityandcontentofcompoundpreparationthelevel.Keyword:Polylacticacid,calciumlactate,depolymerization,EDTAcomplexometrictitration引言聚乳酸(H-OCHCH3

5、COn-OH)的热稳定性好，加工温度170230C,有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，光华伟业开发的聚乳酸(PLA)还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。随着人们生活节奏的变快，大家对时间意识的唤醒，餐盒饭吃的越来越多，随之废旧餐盒也越来越多。目前可降解塑料餐盒化学成分主要有以下几类：1.聚己内酯(PCD、2.聚丁二酸丁二醇酯（PB0及其共聚物、3.

6、聚乳酸（PLA）、4.聚羟基烷酸酯（PHA）、5.脂肪族芳香族共聚酯、6.聚乙烯醇（PVA）类生物降解塑料、7.二氧化碳共聚物。乳酸钙为白色至乳白色结晶或粉末，基本无臭无味，口尝味苦。易溶于热水成透明或微混浊的溶液，冷水溶解度较低，不溶于乙醇、氯仿和乙醴。水溶液的pH值为6.07.0。由于乳酸钙具有溶解度高、溶解速度快、生物利用率高、口感好的特点，因此广泛应用于乳制品、饮料、食品保健品等领域。乳酸钙不仅是一种临床治疗剂，而且可用作食品及饲料营养强化剂膜和化妆品及溶菌酶的生产。随着资源循环利用、废物再利用，乳酸钙的制备方法也呈现出这种趋势，通过乳酸发酵制备乳酸钙、利用薯类淀粉制备乳酸钙以及鸡蛋壳

7、直接中和法等等。乳酸钙的普通制法有：1、发酵法以碳酸钙为中和剂进行乳酸发酵，用石灰水中和发酵液后经二次结晶，直接生产乳酸钙。发酵原料可用大米糊化糖化液或米粉（玉米粉）双酶水解液，具体参考乳酸发酵。2、中和法在50%勺成品乳酸溶液中加入氢氧化钙或氧化钙进行中和反应，然后过滤除去不溶性杂质，再经冷却结晶、分离、干燥得成品。此法工艺简单，但成本较高。3、大米经高压糊化，用水稀释冷至50-53C,接入黑曲霉菌和德氏乳酸杆菌，发酵得到代谢产物乳酸，然后加入磷酸钙中和，得到粗乳酸钙，最后再进行精制，或者用碳酸钙中和稀乳酸液，再将溶液蒸发而制得。精制过程是利用氯化镁和氢氧化钙作用生成的氢氧化镁，它有凝聚作用

8、的性质，使发酵液中的部分杂质和蛋白质凝聚后除去，然后经真空浓缩，结晶，精制而得乳酸钙。利用乳酸钙和副产物在所选溶剂中溶解度的显著差异，将乳酸沉淀出来。用络合滴定的方法可以测定最终产物中乳酸钙的含量。实验部分1实验原理在碱性条件下，加热聚乳酸可生成乳酸盐，用盐酸酸化，可形成乳酸。氢氧化钙与乳酸反应生成乳酸钙，利用乳酸钙和副产物在所选溶剂中溶解度的显著差异，将乳酸沉淀出来。图1碱性条件下聚乳酸水解后酸化反应示意图图2乳酸钙制备反应示意图用络合滴定的方法可以测定最终产物中乳酸钙的含量。乳酸钙可以与EDTA以1:1的化学计量比反应生成配合物。用EDTA标准溶液滴定加入了钙指示剂的样品溶液。当溶液由紫红

9、色变为蓝色时表示反应达到终点，记录EDTA溶液的体积，据此计算其物质的量并求算样品中乳酸钙的含量。2主要仪器及试剂主要仪器：恒温磁力搅拌器、加热套、冷凝器、量筒（5ml、25ml、100ml各一个）、滴管2支、布氏漏斗、烧杯（50ml、100ml、200ml、250ml、1000ml各一个）250ml抽滤瓶、10ml比色管、250ml磨口锥形瓶+搅拌磁子、结晶皿、研钵及杵、表面皿、25ml移液管及移液架，洗耳球、酸式滴定管、250ml锥形瓶3个，洗瓶、铁架台、滴定台（附蝴蝶夹）、250ml容量瓶、玻璃棒2根、药匙、镶子、剪刀、称量瓶。（循环水泵、电子台秤、电子天平、干燥器、离心机、烘箱等公用）

10、主要试剂与材料：5.0g聚乳酸费餐盒碎片、广泛pH试纸、5:1盐酸（盐酸：水=5:1）、定性滤纸、1:1盐酸、碳酸钙（基准物）、1:4盐酸、氢氧化钠、100g/L氢氧化钠溶液、氧化钙、EDTA标准液、钙混合指示剂（钙试剂竣酸钠+氯化钠）、滤纸条若干、丙酮、无水乙醇、样品袋。3实验步骤3.1 聚乳酸的解聚将5.6gNaOH、80ml无水乙醇加入已装有5.0g聚乳酸碎片的250ml磨口锥形瓶中，按图安装好仪器，加热搅拌回流40min。待反应完毕，取下锥形瓶（带线手套以防烫伤），冰水浴冷却3min,向溶液中加入14ml的5:1盐酸，并旋摇均匀，在冰水浴中继续冷却3min,抽滤。用20ml无水乙醇洗涤

11、锥形瓶，过滤。收集滤液于250ml烧瓶中，用10ml无水乙醇淋洗抽滤瓶，将洗涤液并入烧瓶中。用电热套加热，在搅拌下浓缩至2025ml左右，然后将烧瓶置于冰水浴中冷却，向其中加入20ml无水乙醇，继续冷却3分钟，过滤。用10ml无水乙醇淋洗烧瓶，如滤液不澄清，应再过滤至澄清。将抽滤瓶中的滤液转移至200ml烧杯中，用10ml无水乙醇淋洗抽滤瓶，将洗涤液并入其中。图三解聚实验装置示意图3.2 乳酸钙的制备将称取的2.1g氢氧化钙加入到上述200ml烧杯中，然后再加入3.0ml水。将盛有反应液的烧杯置于恒温磁力搅拌器上，在搅拌条件下，加热反应液并浓缩至体积为40ml时，测试其pH,应在67之间。否则

12、，用5:1盐酸或氢氧化钙粉末少量多次调节。滤液加热浓缩至2025ml,取下烧杯在冰水浴中搅拌冷却。在搅拌下加入20mL无水乙醇。然后在搅拌下加入40mL丙酮，继续搅拌3分钟后，剧烈搅拌下再加入40ml丙酮，过滤。收集沉淀物于已称量的表面皿中。置于烘箱中于125c烘干一小时。回收滤液。但混眩力挽尊器图四乳酸钙制备实验装置示意图3.3 乳酸钙的质量检测将于125c烘干的样品置于干燥器中冷却至室温后，称重。将样品装入样品袋，写上自己的编号。取23g样品在研钵中研磨，称取研磨样0.5g（称准至0.01g）转入烧杯中用于待测游离酸碱实验，其研磨样转入编号的称量瓶，将其置于干燥器。(1)游离酸碱检验将上述

13、0.5g样品置于烧杯中，加10mL水，在加热套中微热溶解，用广泛pH试纸测pH。(2)乳酸钙含量测定用差减法准确称取0.29-0.31g制备的样品于锥形瓶中，向其中加入2.0mL1:4盐酸溶液和20ml水溶解样品。由滴定管滴加约10mL标定的EDTA溶液于上述锥形瓶中，然后再加入5.0mL浓度为100g/L氢氧化钠溶液和0.2g钙混合指示剂，继续用EDTA滴至蓝色，即为终点，记录消耗的EDTA体积。平行滴定三份，计算产品中乳酸钙的百分含量6。图五滴定检验纯度实验装置示意图结果讨论1 .实验数据记录及数据处理m=5.8655g理论产物质量=6.91g*100%=94.76%产率=m实际/m理论二

14、(5.8655/6.91)物理性状乳白色粉末状固体2 .游离酸碱检验称量乳酸钙质量0.5g测量pH值约为103.乳酸钙含量测定(乳酸钙相对分子质量为218.8,EDTA浓度为0.04935)编号乳酸钙样品质量/g消耗EDTA体积/ml乳酸钙白分含量/%平均乳酸钙白分含量/%10.290625.8095.8694.9120.297026.1094.8930.293025.5093.97标准偏差s=0.95相对标准偏差=1.01%4 .实验反思及误差分析4.1 产品质量误差的可能原因：1在加入丙酮时未充分搅拌且少量多次加入，导致沉淀未完全且沉淀粘稠无法抽滤从而使产率降低。2在烘干称量时，粘在烧杯壁

15、上的未完全转移导致产物损失，使产率降低。3在第一次的抽滤过程中由于压力过大，导致抽漏，虽然重新抽滤仍有可能，遗失部分中间产物使产率降低。4烘干过程中，可能仍有少量水未除去完全，使产率升高。4.2 产品纯度测量误差分析1滴定时三组结果偏差较大，可能是由于对滴定终点的判断有误；2读数时存在主观误差。3纯度较低的原因有可能是由于结晶水未完全除去，可以适当延长烘干时间，也应当注意加入丙酮生成乳酸钙时的速度，以得到更分散的产物有利于烘干。5 .注意事项1实验中加入氢氧化钙后要搅拌均匀，以防其结块，降低产率。2乳酸钙溶液呈碱性，乳酸为弱酸。3加入丙酮时要少量多次加入，快速进行搅拌，使产品完全沉淀。4络合滴

16、定过程要在碱性条件下进行。结论本实验在碱性条件下，加热聚乳酸可生成乳酸盐，用盐酸酸化形成乳酸。氢氧化钙与乳酸反应生成乳酸钙，利用乳酸钙和副产物在所选溶剂中溶解度的显著差异，将乳酸沉淀，实验产率为94.76%。用络合滴定的方法测定最终产物中乳酸钙的含量为94.91%.参考文献1盛敏刚，张金花，李延红.环境友好新型聚乳酸复合材料的研究及应用J.资源开发与市场,2007,23(11):1012-1014,1028.2王艳辉(WangYH),王树东(WangSD),吴迪镭(WuDY).环境科学进展(ProgressinEnvironmentalScience),1999,1:7377.李逢振，马美湖，李彦坡，陈亚泉.鸡蛋壳直接中和制取乳酸钙的工艺.农业工程学报,2010/23叶强,葛毅强.钙作用机理及钙制剂的研究J.食品研究与开发,1998,19(1)4罗凯.由蝮鱼排制备活性钙的研究J.广东化工，2007,34(6)