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| 萘 | |
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萘，是一种有机化合物,分子式C10H8,白色，易挥发并有特殊气味的晶体.从炼焦的副产品煤焦油中大量生产，而用于合成染料、树脂等。以往的卫生球就是用萘制成的，但由于萘的毒性，现在卫生球已经禁止使用萘作为成分。[1]
目录
基本信息
中文名称:萘
英文名称:Naphthalene
英文别名:Naphthalene [BSI:ISO]; AI3-00278; Albocarbon; CCRIS 1838; Camphor tar; Caswell No. 587; Dezodorator; EPA Pesticide Chemical Code 055801; HSDB 184; Mighty 150; Mighty RD1; Moth balls; Moth flakes; NCI-C52904; NSC 37565; Naftalen; Naftalen [Polish]; Naphtalene; Naphtalene [ISO:French]; Naphthalin; Naphthaline; Naphthene; RCRA waste number U165; Tar camphor; White tar; Naphthalene, pure; Naphthalene (molten); Naphthalene, crude or refined; Naphthalene, crude or refined [UN1334] [Flammable solid]; Naphthalene, molten; Naphthalene, molten [UN2304] [Flammable solid][2]
CAS号:91-20-3;72931-45-4
分子式:C10H8
分子量:128.17
物性数据
1.性状：白色易挥发晶体，有温和芳香气味，粗萘有煤焦油臭味。
2.熔点（℃）：80.0
3.沸点（℃）：217.9
4.相对密度（水=1）：1.16
5.相对蒸气密度（空气=1）：4.42
6.饱和蒸气压（kPa）：0.0131（25℃）
7.燃烧热（kJ/mol）：-4983
8.临界温度（℃）：475.2
9.临界压力（MPa）：4.05
10.辛醇/水分配系数：3.01~3.59
11.闪点（℃）：78.9
12.引燃温度（℃）：526
13.爆炸上限（%）：5.9（蒸气）
14.爆炸下限（%）：2.5g/m3（粉尘）；0.9（蒸气）
15.溶解性：不溶于水，溶于无水乙醇、乙醚、苯。
16.黏度（mPa·s,99.8ºC）：0.7802
17.闪点（ºC,开口）：79
18.闪点（ºC,闭口）：78.9
19.蒸发热（KJ/mol,167.7ºC）：46.415
20.生成热（KJ/mol,25ºC,固体）：78.50
21.生成热（KJ/mol,25ºC,液体）：96.38
22.生成热（KJ/mol,25ºC,气体）：151.77
23.熔化热（KJ/mol）：19.18
24.比热容（KJ/(kg·K),-258ºC,定压）：0.046
25.比热容（KJ/(kg·K),87.5ºC,定压）：1.683
26.比热容（KJ/(kg·K),90ºC,定压）：1.775
27.沸点上升常数：5.80
28.电导率（S/m）：4.35×10^-10
29.溶解度（g/L,水,0ºC）：0.019
30.溶解度（g/L,水,100ºC）：0.030
31.热导率（W/(m·K),100≤t≤140 ºC）：(0.1654~1.163)×10-4 t
32.体膨胀系数（K-1）：0.000853
33.临界密度（g·cm-3）：0.315
34.临界体积（cm3·mol-1）：407
35.临界压缩因子：0.265
36.偏心因子：0.302
37.溶度参数(J·cm-3)0.5：19.188
38.van der Waals面积（cm2·mol-1）：8.420×109
39.van der Waals体积（cm3·mol-1）：74.640
40.气相标准燃烧热(焓)(kJ·mol-1)：-5229.67
41.气相标准声称热(焓)( kJ·mol-1) ：150.41
42.气相标准熵(J·mol-1·K-1) ：333.26
43.气相标准生成自由能( kJ·mol-1)：244.3
44.气相标准热熔(J·mol-1·K-1)：131.92
45.晶相相标准燃烧热(焓)(kJ·mol-1)：-5156.30
46.晶相标准声称热(焓)( kJ·mol-1)：77.95
47.晶相标准熵(J·mol-1·K-1) ：167.40
48.晶相标准生成自由能( kJ·mol-1)：200.87
49.晶相标准热熔(J·mol-1·K-1)：165.69
存储方法
储存注意事项[30] 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过35℃。包装密封。应与氧化剂分开存放，切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
合成方法
1.由煤焦油分离，高温煤焦油中萘约占8%-12%，将煤焦油蒸馏，切取煤油，经脱酚，脱喹啉，蒸馏得成品萘。每吨萘消耗10t煤焦油。
将煤焦油蒸馏，切取煤油，经脱酚，脱喹啉，蒸馏得成品萘。每吨萘消耗10t煤焦油。
2.由石油烃制得：催化重质重整油，催化裂化轻循环油，裂解制乙烯的副产焦油等。其组成如下：项目催化重整油催化裂化轻循环油 蒸汽裂解副产品 煤焦油芳烃总量（m）以上芳烃经催化脱烷基和热解脱烷基均可以生产萘。
其制备方法是在高温煤焦油中(萘约占8％～12％)，将焦油蒸馏切除轻油馏分和酚油馏分后，切取210～230℃馏分，即得萘油馏分。将萘油馏分采用冷却结晶法，可得萘含量为75％的粗萘，然后将粗萘进行过滤、干燥和压榨，即得萘含量为96％～98％的压榨块，将压榨萘熔融，加硫酸洗涤净化，再用10％氢氧化钠中和并脱酚，然后进行蒸馏蒸出水分，收集100～130℃馏分，最后经结晶成型得成品。若由石油烃制得，其原料来源于催化重质重整油、催化裂解精循环油、裂解制乙烯的副产焦油等。
3.粗萘经白土精制而得精萘。
4.静态分步结晶法 将原料工业萘装入结晶箱后进行快速降温，降至82℃后转为均匀降温，以2℃/h的降温速度冷却至60℃，排放富含硫茚的第一次晶析萘油，作为中间馏分待后处理。然后结晶箱内的物料以4℃/h的速度升温，间隔0.5h取样一次，测定其结晶点，根据结晶点的不同，分别排入对应馏分槽，如此进行3～4次分步结晶，可得到较高纯度的精萘。
5.降膜分步结晶法 结晶法生产过程由产品生产工艺系统、能源系统、氮气密封系统和计算机控制系统等组成。生产工艺系统以大循环为生产周期，每个大循环包含4个小循环，每个小循环又包含4～6个段，每个段由结晶、部分熔融和全部熔融3个步骤组成。降膜结晶法操作工艺实例：由工业萘装置送来的液态工业萘送入馏分槽中，当进行第四段结晶操作时，用泵将槽中的原料液送入动态结晶器收集槽中。未结晶萘油与发汗液放入纯度低一级的馏分槽中，全熔液可作为第五段的原料。按预定程序进行六段结晶精制后即可得到产品精萘。为提高萘的提取率，可将富含硫茚的馏分送往静态结晶器中处理，静态结晶器所得的产品返回动态结晶系统的相应馏分槽，残液可作为减水剂出售。由于该装置同时采用动态和静态结晶器，既可保证较高的萘回收率，又能降低能耗。
主要用途
1.萘是工业上最重要的稠环烃，主要用于生产苯酐；各种萘酚；萘胺等，是生产合成树脂；增塑剂；染料的中间体；表面活性剂；合成纤维；涂料；农药；医药；香料；橡胶助剂和杀虫剂的原料。萘的用途分配，各国有所不同。用于生产苯酐的大致占70%，用于染料中间体和橡胶助剂的约占15%，杀虫剂的约占6%，鞣革剂的约占4%。美国用于生产杀虫剂的比例较大，主要是用于生产西维因。以萘为原料，经过磺化；硝化；还原；胺化；水解等单元操作，可制得多种中间体。精萘的应用还在拓宽，新产品“超级塑性材料”即萘磺酸盐甲醛缩合物，可用作水泥添加剂，增加混凝土的塑性变形而不降低其强度。今后几年需求量将以5-10%的速度增长。2.用于制造染料中间体、樟脑丸、皮革和木材保护剂等
测定方法
同步荧光光谱法测定
同步荧光法具有选择件好、灵敏度高、干扰少等特点,可用于多组分多环芳烃混合物的同时测定,本文建立了恒定波长同步荧光光谱法同时测定水中萘和菲的新方法.研究了萘和菲在不同溶剂中的荧光光谱特性,确定了同步荧光的最优波长差.当△λ=100 nm,萘和菲激发波长(λex)分别为220.2和248.8 nm时,在0.5～25.0 μg· L-1浓度范围内,荧光强度与浓度呈现良好的线性关系,相关系数分别为0.9995和0.9997；萘和菲检出限均低于0.03 μg· L-1,回收率在98.0％～101.5％.该方法方便快捷,预处理简单,可用于水中萘、菲的快速测定.[2]
安全信息
风险术语
R22:Harmful if swallowed. 吞食有害。
R40:Limited evidence of a carcinogenic effect. 少数报道有致癌后果。
R50/53:Very toxic to aquatic organisms, may cause long-term adverse effects in the aquatic environment.对水生生物有极高毒性，可能对水体环境产生长期不良影响。
安全术语
S36/37:Wear suitable protective clothing and gloves.穿戴适当的防护服和手套。
S46:If swallowed, seek medical advice immediately and show this container or label. 若不慎吞食，立即求医并出示其容器或标签。
S60:This material and its container must be disposed of as hazardous waste. 该物质及其容器须作为危险性废料处置。
S61:Avoid release to the environment. Refer to special instructions / safety data sheets. 避免释放至环境中。参考特别说明/安全数据说明书。
系统编号
CAS号：91-20-3;7293
MDL号：MFCD
折叠000017 42
EINECS号：202-049-5
RTECS号：QJ0525000
BRN号：1421310
PubChem号：24888246
毒理学数据
1.急性毒性
LD50：490mg/kg（大鼠经口）；＞2500mg/kg（兔经皮）
LC50：＞340mg/m3（大鼠吸入，1h）
2.刺激性
家兔经皮：495mg，轻度刺激（开放性刺激试验）。
家兔经眼：100mg，轻度刺激。
3.亚急性与慢性毒性[18] 兔经口1g/（kg·d），3d，见晶状体混浊，20d后形成白内障。兔吸入饱和蒸气，每天2h，2~3个月，红细胞先增多后减少；400~500mg/m3，每天4h，5个月，见晶状体混浊。小鼠吸入60~500mg/m3,5个月，条件反射紊乱，尸检见呼吸系统损害。
4.致突变性[19] 细胞遗传学分析：仓鼠卵巢30mg/L。姐妹染色单体交换：仓鼠卵巢15mg/L。
5.致畸性[20] 大鼠孕后1~15d腹腔内给予最低中毒剂量（TDLo）5925mg/kg，致肌肉骨骼系统、心血管系统发育畸形。
6.致癌性[21] IARC致癌性评论：G2B，可疑人类致癌物。
7.其他[22] 小鼠经口最低中毒剂量（TDLo）：2400mg/kg（孕7~14d），影响活产指数，影响存活指数（如活产在第4天时的存活数）
分子结构数据
1、摩尔折射率：44.09
2、摩尔体积（m3/mol）：123.5
3、等张比容（90.2K）：311.1
4、表面张力（dyne/cm）：40.2
5、介电常数（F/m）：2.82
6、极化率（10-24cm3）：17.48
计算化学数据
1、疏水参数计算参考值（XlogP）：3.3
2、氢键供体数量：0
3、氢键受体数量：0
4、可旋转化学键数量：0
5、互变异构体数量：
6、拓扑分子极性表面积（TPSA）：0
7、重原子数量：10
8、表面电荷：0
9、复杂度：80.6
10、同位素原子数量：0
11、确定原子立构中心数量：0
12、不确定原子立构中心数量：0
13、确定化学键立构中心数量：0
14、不确定化学键立构中心数量：0
15、共价键单元数量：1
生态学数据
1.生态毒性 LC50：1.37~3.8mg/L（96h）（鱼类）
2.生物降解性
好氧生物降解（h）：12~480
厌氧生物降解（h）：600~6192
3.非生物降解性
水相光解半衰期（h）：1704~13200
光解最大光吸收波长范围（nm）：310.5~220.5
水中光氧化半衰期（h）：1704~13200
空气中光氧化半衰期（h）：2.96~29.6
4.生物富集性[26] BCF：36.5~168（鲤鱼，接触浓度0.15ppm，接触时间8周）；23~146（鲤鱼，接触浓度0.015ppm，接触时间8周）
性质与稳定性
1.用五氧化二钒和硫酸钾作催化剂，硅胶作载体，于385-390℃用空气氧化得到邻苯二甲酸酐。在乙酸溶液中用氧化铬进行氧化，生成α-萘醌。加氢生成四氢化萘，进一步加氢则生成十氢化萘。在氯化铁催化下，将氯气通入萘的苯溶液中，主要得到α-氯萘。光照下与氯作用则生成四氯化萘。萘的硝化比苯容易，常温下即可进行，主要产物是α-硝基萘。萘的磺化产物和温度有关，低温得到α-萘磺酸，较高的温度下，主要得到β-萘磺酸。
2.萘的水溶性较小，而且不易被吸收，故其毒性不太强。吸入浓的萘蒸气或萘粉末时，能促使人呕吐，不适，头痛。特别是损害眼角膜，引起小水泡及点状浑浊，还能使皮肤发炎，有时还能引起肺的病理改变，还可损害肾脏，引起血尿，但没有致癌性。工作场所萘的最大容许浓度为１０×１０－６。生产设备及容器应密闭，防止蒸气粉末外逸，操作现场强制通风。若发生中毒现象，要立即移至新鲜空气处，多饮热水，使之呕吐，进行人工呼吸，严重者送医院治疗。
3.稳定性[27] 稳定
4.禁配物[28] 强氧化剂（如铬酸酐、氯酸盐和高锰酸钾等）
5.聚合危害[29] 不聚合
其他物理特性
萘的光的作用
化学作用与挥发作用
研究了萘在纯水中以及松花江水中的光降解以及挥发作用。 通过考察初始浓度、光强、pH值以及N02~-、NO~3-、Fe~(3+)、Fe~(2+)、Mn~(2+)几种离子对其光降解的影响发现在上述条件下萘在纯水和江水中的光降解符合一级反应动力学特征。在不同初始浓度和光强条件下萘在江水中的降解速率小于其在纯水中的降解速率。
当萘浓度为2mg/L,光强为32000Lx时萘在纯水中的降解速率常数k=0.1758h~(-1);在江水中的降解速率常数k=0.1651h~(-1)。在pH值为2-11的范围内,纯水中萘的光降解没有受到影响,江水中萘的光降解在较强的酸性条件下(pH=2.45)受到促进,而在较强的碱性条件下(pH=10.95)受抑制,在pH=5.2～9的范围内光降解没有明显差别。NO_2~-、NO_3~-、Fe~(3+)、Fe~(2+)、Mn~(2+)几种离子在纯水中除NO_2~-对萘的光降解都起到了促进作用;而在江水中萘的光降解在这几种离子存在的情况下都受到了抑制。
通过研究温度、流速和风对其挥发作用的影响发现在上述条件下萘的挥发作用符合一级动力学特征。当温度为15℃时萘在纯水中的挥发速率常数k=0.0533h~(-1),在江水中的挥发速率常数k=0.0489h~(-1)。随着温度、流速和风速的增大,萘的挥发都受到了明显的促进。
选择性羰基化
2,6-萘二甲酸是制备新型聚酯PEN的主要原料。以萘为起始原料，经2-位选择性羰化、6-位的定位羰化和有限氧化的步骤合成2,6-萘二甲酸是一条有竞争力的工艺路线。本文对萘的选择性羰基化进行研究，考察[bmim]Br／AlCl_3离子液体以及[bmim]Br／AlCl_3离子液体-分子筛复合体系在Friedel-Crafts反应中的催化性能。 合成了[bmim]Br离子液体，考察了反应温度对离子液体产率的影响。[bmim]Br离子液体在100～110℃下反应产率达到96％以上。 测定了CO在[bmim]Br／AlCl_3离子液体中的平衡溶解度，考察了温度、压力、离子液体配比对CO平衡溶解度的影响。CO在[bmim]Br／AlCl_3离子液体中溶解性能优于[bmim]BF_4等离子液体。
CO在[bmim]Br／AlCl_3离子液体中的平衡溶解度随着AlCl_3含量的升高而增大，随着温度的升高而减小，随着压力的升高而增大。 研究了萘在离子液体中的Friedel-Crafts选择性羰化反应。[bmim]Br／AlCl_3催化体系中，萘能有效转化为α-萘甲醛。在反应最优条件(CO压力为1．5MPa，室温，[bmim]Br／AlCl)_3(1：2)为催化剂)下反应2h后，萘的转化率达到40％，且得到单一产物α位萘甲醛，选择性达到100％。在[bmim]Br/AlCl_3(1：2)-ZSM分子筛复合体系中，萘的羰基产物出现β位萘甲醛。在CO压力为1．5MPa，室温下反应2h后，产物中β位萘甲醛选择性达到50％以上。 用HyperChem软件对反应中间体进行模拟分析。[4]
生物处理法
好氧生物处理法降解萘
多环芳烃是一类广泛分布于环境中的有机污染物,具有致毒、致突变、致癌等作用。美国 EPA 将 13 种多环芳烃的化合物列为优先控制污染物。本论文以水溶性最强的多环芳烃——萘为研究对象,得出了萘的挥发模型和好氧微生物对萘的吸附模型。并对取自北京某污水处理厂的污泥进行好氧培养和驯化,研究驯化后的好氧微生物对萘的降解动力学。进一步对驯化后的好氧微生物进行分离,得到能够高效降解萘的菌株,并对得到的纯菌体进行细胞固定化的研究。 在本研究中,首先研究了萘在水中的挥发模型(无 VSS 存在),结合试验数据和理论公式(Fick 第一定律)得出水溶液中萘的传质系数 k 值为 2.49×10-7m/s,而完全由经验公式计算出的 k 值为 2.538×10-6m/s,通过比较得出所使用模型的有效性;进一步研究得出,当萘溶液中 VSS 浓度为 500mg/L 时,水溶液中萘的传质系数 k 值为 2.18×10-7m/s。
进一步研究可知,在酸性条件下,活性污泥对萘的吸附量较大,且pH值的变化对吸附量的影响不大;当pH大于7时,活性污泥对萘的平衡吸附量随着pH值的升高迅速降低。 驯化后的好氧微生物对萘的降解符合一级反应动力学。在VSS=100mg/L和VSS=200mg/L两种情况下,反应速率常数分别为:0.0824h-1和0.1302 h-1。 对驯化后的活性污泥中的微生物进行分离,得到两株细菌,革兰氏染色均呈阳性。 最后分别使用 PVA-硼酸凝胶小球和 PVA-硼酸-纱布复合载体两种方法对微生物细胞进行固定化的研究,按照它们对萘的降解速率由大到小的顺序排列:自由菌纱布固定化细胞凝胶小球固定化细胞。