Như đó mụ tả trong phần tổng quan, LA cú đầy đủ tớnh chất của một axit, hơn nữa trong phõn tử LA tồn tại đồng thời hai nhúm chức hoạt động là nhúm hydroxyl và nhúm cỏcboxylic. Dưới cỏc điều kiện bảo quản khỏc nhau cỏc phõn tử axit lactic cú thể phản ứng với nhau để tạo thành cỏc hợp chất mới, điều này dẫn tới sự thay đổi nồng độ [H+] và thành phần của dung dịch axit lactic. Kết quả khảo sỏt sự thay đổi nồng độ [H+] của hai loại LA trong điều kiện mụi trường khỏc nhau được trỡnh bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Sự thay đổi nồng độ [H+] của dung dịch LA theo thời gian Thời gian Thời gian
[thỏng]
CH+ của L- Lactic [mol] CH+ của D, L- lactic [mol]
Điều kiện PTN Bảo quản lạnh Điều kiện PTN Bảo quản lạnh
1 12,02 12,05 12,13 12,52
6 10,34 11,95 10,89 12,47
9 8,66 11,87 9,68 12,42
12 7,31 11,86 8,36 12,21
Kết quả bảng 3.2 cho thấy theo thời gian và dưới cỏc điều kiện bảo quản khỏc nhau cú sự thay đổi về nồng độ [H+] của dung dịch axit lactic. Nồng độ [H+] của dung dịch axit lactic giảm dần theo thời gian. Trong điều kiện tự nhiờn phũng thớ nghiệm nồng độ [H+]giảm đi rừ rệt, trong khi dưới điều kiện bảo quản lạnh sự suy giảm nồng độ [H+] của dung dịch axit lactic là thấp hơn. Kết quả trong bảng 3.2 cũng chỉ rừ sự suy giảm nồng độ [H+]của dung dịch axit lactic phụ thuộc vào thành phần và loại axit lactic ban đầu. Đối với L-axit lactic độ suy giảm nồng độ [H+]là thấp hơn so với loại hỗn hợp D, L- axit lactic. Sự suy giảm nồng độ [H+]của dung
78
dịch axit lactic theo thời gian là do phản ứng đehydrat húa và este húa của axit lactic để tạo thành lactit hoặc lactoyllactic. Bằng trực giỏc cú dễ dàng nhận ra sự thay đổi của dung dịch axit lactic. Theo thời gian dung dịch axit lactic trở nờn sỏnh hơn và cú mầu sắc đậm hơn khi để ở nhiệt độ phũng, trong khi axit lactic được bảo quản dưới điều kiện lạnh sự thay đổi này là rất khú để nhận ra.
3.2. Nghiờn cứu xỏc định cỏc điều kiện tổng hợp 3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5 -dione (lactit). dione (lactit).
Hiện nay, để thu được polylactit khối lượng phõn tử cao, phương phỏp hay được sử dụng là tiến hành phản ứng trựng hợp mở vũng lactit. Do đú việc tổng hợp lactit đúng vai trũ quan trọng và là một phần nhiệm vụ chớnh trong nghiờn cứu này. Quỏ trỡnh tổng hợp, tinh chế và làm sạch lactit được mụ tả chi tiết trong mục 2.3.2.1 và mục 2.3.2.2
3.2.1. Cỏc điều kiện ảnh hưởng tới quỏ trỡnh tỏch loại nước để làm khan axit lactic lactic
3.2.1.1. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng tỏch loại nước của lactic axớt
Axớt lactic thương mại thường chứa 15% nước, trong khi phản ứng ngưng tụ LA để hỡnh thành polylactic axit khối lượng phõn tử thấp (oligome axit lactic) là phản ứng thuận nghịch. Sản phẩm phụ của phản ứng này là nước do đú để phản ứng diễn ra thuận lợi thỡ trước tiờn cần phải tỏch loại nước ra khỏi hỗn hợp của axớt lactic trước khi tiến hành phản ứng ngưng tụ để tổng hợp polylactic axit khối lượng phõn tử thấp. Để loại bỏ lượng nước cú trong hỗn hợp axit lactic người ta cú thể sử dụng nhiều phương phỏp khỏc nhau như: Sử dụng cỏc húa chất cú tỏc dụng làm khụ như Na2SO4 khan, H2SO4 đặc hay CaCl2, phương phỏp chưng cất, phương phỏp dựng sỳng lục làm khụ... Trong nghiờn cứu này chỳng tụi dựng phương phỏp chưng cất đẳng phớ ở ỏp suất thấp để làm khan hỗn hợp dung dịch axit lactic. Theo phương phỏp này, 100ml axớt lactic 85% được trộn với xylen theo tỷ lệ 3/1 về thể tớch sau đú hỗn hợp được chưng cất đẳng phớ ở 130140 oC ( nhiệt độ sụi của hỗn hợp). Theo thời gian chưng cất, lượng nước bay hơi sau khi qua sinh hàn hồi lưu ngưng tụ rồi được tỏch ra. Phần dung mụi xylen được ngưng tụ, hồi lưu và cho quay trở lại
79
bỡnh cất. Sau khi xỏc định hàm lượng nước đó được tỏch ra gần hết ( tớnh theo lý thuyết) lỳc này phần dung mụi xylen ngưng tụ hồi lưu khụng cho quay trở lại bỡnh cất nữa mà được tỏch ra cựng với nước cho tới khi hết. Hỗn hợp nước xylen được tỏch riờng bằng phễu chiết. Phần nước được đem đi đo thể tớch để xỏc định hiệu suất. Kết quả nghiờn cứu ảnh hưởng của thời gian tới khả năng tỏch loại nước của axit lactic được trỡnh bày cụ thể trong hỡnh 3.6
0 20 40 60 80 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thời gian [h] H àm l- ợn g n- ớc [% ]
Hỡnh 3.6. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng tỏch loại nước của dung dịch LA
Kết quả trờn hỡnh 3.6 cho thấy khi tăng thời gian chưng cất, lượng nước tỏch ra tăng lờn. Sau 1 giờ lượng nước tỏch ra mới khoảng 20% và tăng lờn 88% sau 5 giờ. Khi tiếp tục kộo dài thời gian tỏch loại nước ta thấy lượng nước tỏch ra vẫn tiếp tục tăng lờn tuy nhiờn mức độ nước tỏch ra khụng cũn nhiều như giai đoạn đầu nữa mà cú xu hướng ổn định dần, sau 7 giờ lượng nước tỏch ra là 97,6% và sau 9 giờ là 99,2%, điều này chứng tỏ càng về giai đoạn cuối thỡ khả năng tỏch loại càng khú khăn và cần thời gian tỏch nhiều hơn.
3.2.1.2. Ảnh hưởng của ỏp suất tới hiệu suất tỏch loại nước
Việc cất loại nước ở điều kiện ỏp suất thường, tốn rất nhiều thời gian, điều này sẽ khụng cú lợi nếu xột trờn gúc độ hiệu quả kinh tế. Để nõng cao hiệu suất tỏch loại nước và giảm thời gian chưng cất, quỏ trỡnh chưng cất được thực hiện dưới điều kiện ỏp suất thấp. Nghiờn cứu ảnh hưởng của ỏp suất đến khả năng tỏch loại nước đó được thực hiện với việc thay đổi ỏp suất trong khoảng từ 50mmHg đến
80
760mmHg. Nhiệt độ chưng cất và thời gian chưng cất của tất cả cỏc thớ nghiệm được duy trỡ ổn định khụng đổi: nhiệt độ chưng cất 140 oC, thời gian chưng cất 2 giờ. Kết quả khảo sỏt ảnh hưởng của ỏp suất tới khả năng tỏch loại nước được trỡnh bày trong bảng 3.3