Получение фенола

Фенол входит в состав каменноугольной смолы. Дополнительное его количество (мировое производство фенола достигает миллионов тонн) получают следующими методами:

1. Сплавление со щелочью соли бензолсульфокислоты

C₆H₅SO₃Na + NaOH  C₆H₅OH + Na₂SO₃

2. Гидролиз хлорбензола.

C₆H₅Cl + H₂O C₆H₅OH + HCl

3. Перспективен метод разложения перекиси кумола разбавленными кислотами. Процесс состоит в следующем.

Некоторые химические свойства фенола

1. Взаимодействие по функциональной гидроксильной группе.

1.1. Образование фенолятов

ArOH + NaOH ArO^Na⁺ + H₂O,

Ar – бензольное ядро.

1.2. Образование простых эфиров алкилированием фенолятов

ArONa + RI  ArOR + NaI

ArONa + (CH₃O)₂SO₂  ArOCH₃ + CH₃O–SO₂ONa

1.3. Образование сложных эфиров

2. Реакции ароматического ядра

2.1. Галоидирование

2.2. Сульфирование. Приводит к образованию смеси о- и п-фенолсульфокислот. При высоких температурах (t > 100 С) доля п-изомера может составлять до 96 %. При снижении температуры увеличивается доля о-изомера и при 20 С может достигать 49 %.

2.3. Нитрование. Для получения мононитрофенола гидроксибензол нитруют на холоду разбавленной HNO₃.

Гидроксибензол применяется для многотоннажного получения фенол-формальдегидных и других полимеров, красителей, пластификаторов, ПАВ, использование С₆Н₅ОН и п-бензилфенола как антисептика.

Феноло-формальдегидные смолы – продукты поликонденсации фенола с формальдегидом. Природа продуктов реакции зависит от вида катализатора – кислотного или основного типа и молярного соотношения фенола и формальдегида. При взаимодействии в эквимолярных соотношениях в кислой среде в феноле замещаются атомы водорода в о- и п-положении к ОН – группе и образуются соответствующие изомеры оксибензилового спирта.

Гидроксибензиловые спирты устойчивы только в щелочной среде при низкой температуре. В нейтральной и кислой среде они легко вступают в реакцию поликонденсации.

Рассмотрим некоторые токсикологические характеристики гидроксибензола. По нормативным документам нашей страны фенол – вещество 2-го класса опасности (высокоопасное), выраженный аллерген. Относительная интегральная опасность C₆H₅OH (А) составляет 537 т/на 1 т СО (опасность СО условно принята за 1). При оценке величины А учитывается относительная опасность присутствия фенола в воздухе, вдыхаемом человеком, вероятность его накопления в окружающей среде и пищевых цепях, действия оксибензола на различные реципиенты, вероятность образования вторичных продуктов. В частности, малеиновой кислоты (НООССНСНСООН), временная допустимая концентрация которой в воздухе рабочей зоны 2,6 мг/м³ и в местах проживания людей 4  10^3 мг/м³ (расчет авторов). Для самого фенола эти требования более жесткие. Его ориентировочные предельно-допустимые концентрации в газовой фазе (рабочая зона  0,3 мг/м³), мест постоянного проживания людей 0,003 мг/м³, в воде рыбохозяйственного назначения ( 0,001 мг/л) и общедоступных водоемов ( 0,3 мг/л).

Острые отравления фенолом при попадании на кожу наблюдаются при содержании его в атмосфере 8,8 … 12,2 мг/м³. Порог чувствительности 4 мг/м³, растворимость в воде – 8,2 масс. % (15 С). Давление насыщенного пара фенола (Р_н.п.) можно получить из зависимости

lg Р_н.п. = A – ,

где t С; А = 7,6385; В = 1913,8; С = 280.

Рассмотрим кратко пути адсорбционного удаления гидроксибензола из промышленных сточных вод двух типов:

1. Концентрированных с С_исх, составляющей до 4 … 5 г/л.

2. Разбавленных с С_исх, равной 20 … 100 мг/л.

В первом случае адсорбционное удаление гидроксибензола (на 95 – 98 %) проводится техническим углеродом с последующей регенерацией адсорбента и утилизацией фенола. Во втором – используется адсорбционная очистка сточных вод на природных минералах. Так, с использованием концентрата глауконита, позволяющего очищать воды на 99 % при остаточной концентрации фенола (2 –6)  10^3 мг/л. Некоторые результаты в качестве примера представлены на рис. 17.

Рис. 17. Влияние продолжительности сорбции, рН исходного раствора и высоты (h) слоя адсорбента 95 %-го концентрата глауконита на глубину извлечения фенола (). рН: 3 – 1 и 7; 7 – 2, 5, 7 и 8; 10 – 3 и 6;h, см: 10 – 1, 2, 3 и 7; 5, 2 – 4, 5, 6 и 8.