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乙醇小日本爱情动作片

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乙醇是一种有机物,俗称酒精,结构简式CH?CH?OH、C?H?OH或,分子式C?H?O,是带有一个羟基的饱和一元醇,在常温常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,它的水溶液具有酒香的气味,并略带刺激。有酒的气味和刺激的辛辣滋味,微甘。
乙醇液体密度是0.789g/cm3(20℃) ,乙醇气体密度为1.59kg/m3,沸点是78.3℃,熔点是-114.1℃,易燃,其蒸气能与空气形成爆炸性混合物,能与水以任意比互溶。能与氯仿乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶,相对密度(d15.56)0.816。
乙醇的用途很广,可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%-75%的乙醇作消毒剂等,在国防工业医疗卫生有机合成食品工业、工农业生产中都有广泛的用途。
乙醇与甲醚互为同分异构体。
中文名
乙醇
英文名
Ethanol
别 称
无水酒精、酒精、火酒、无水乙醇
化学式
C?H?O
分子量
46.07
CAS登录号
64-17-5
EINECS登录号
200-578-6[1]
熔 点
-114.1℃[1]
沸 点
78.3℃
水溶性
与水混溶,可混溶于乙醚、氯仿、甘油、甲醇等多数有机溶剂
密 度
0.789(20℃)[1]
外 观
无色液体
闪 点
13℃,闭口闪点[2]
应 用
国防工业、医疗卫生、有机合成、食品工业、工农业生产
安全性描述
极易燃,储备运输远离火源、热源等
危险性符号
S7 S16 S36 S45 S36/S37[1]
危险性描述
R10 R11 R20/21/22 R36/37/38 R39/23/24/25
危险品运输编号
UN 1170 3/PG 2[1]
蒸汽压
5.8kpa,20℃[2]
粘 度
1.074 mPa.s,20℃[2]
表面张力
21.97 mN/m at 25 deg C[2]
解离系数
pKa = 15.9,25℃[2]

历史沿革 编辑

中国古代劳动人民很早就开始使用谷物酿酒了,
酒精
酒精 (10张)
酒的主要成分就是酒精。[3-4]
酿酒至少始于中国早期农耕时代。汉代刘安在《淮南子》中提到“清盎之美,始于来铝”。[3-4]
晋代的江统在《酒浩》中写道“酒之所兴,肇自上皇,或云仪狄,又云杜康。有饭不尽,委徐空桑,郁积成味,久蓄气芳,本出于此,不由奇方。”
江统是我国历史上第一个提出“谷物自然发酵酿酒”学说的人。[3-4]
方心芳先生则对此作了具体的描述:“在农业出现前后,贮藏谷物的方法比较粗放。天然谷物受潮后会发霉和发芽,吃剩的熟谷物也会发霉,这些发霉、发芽的谷粒,就是上古时期的天然曲孽(nie),将之浸入水中,便可以发酵成酒,即天然酒。人们不断接触天然曲集和天然酒,并逐渐接受了天然酒这种饮料。久而久之,就发明了人工曲孽和人工酒。”[3-4]
现代科学对这一问题的解释是:淀粉在酶的作用下,逐步分解成糖和酒精,自然转变成了酒香浓郁的酒,而酶则是由自然界的微生物所分泌的。[3-4]
在远古时代人们的食物中,采集的野果含糖分高,无须经过液化和糖化,便可以发酵成酒。
酒精还用在日常所喝的酒水中(食用酒精)。[3-4]
在工业上,酒精有广泛的运用[3-4]

主要种类 编辑

1、按生产使用的原料可分为淀粉质原料发酵酒精、糖蜜原料发酵酒精、亚硫酸盐纸浆废液发酵生产酒精。
淀粉质原料发酵酒精(一般有薯类、谷类和野生植物等含淀粉质的原料,在微生物作用下将淀粉水解为葡萄糖,再进一步由酵母发酵生成酒精);
糖蜜原料发酵酒精(直接利用糖蜜中的糖分,经过稀释杀菌并添加部分营养盐,借酵母的作用发酵生成酒精);
和亚硫酸盐纸浆废液发酵生产酒精(利用造纸废液中含有的六碳糖,在酵母作用下发酵成酒精,主要产品为工业用酒精。也有用木屑稀酸水解制作的酒精)。
2、按生产的方法来分,可分为发酵法合成法两大类。
3、按产品质量或性质来分,又分为高纯度酒精、无水酒精、普通酒精和变性酒精
4、按产品系列(BG384-81)分为优级、一级、二级、三级和四级。其中一、二级相当于高纯度酒精及普通精馏酒精。三级相当于医药酒精,四级相当于工业酒精。新增二级标准是为了满足不同用户和生产的需要,减少生产与使用上的浪费,促进提高产品质量而制订的。分子结构
乙醇分子是由是由C、H、O 三种原子构成(乙基羟基两部分组成),可以看成是乙烷分子中的一个氢原子被羟基取代的产物,也可以看成是水分子中的一个氢原子被乙基取代的产物。
乙醇分子中的羰键(碳氧键)和羟键(氢氧键)比较容易断裂。
式量相对分子质量): 46.07g/mol[5] [6] [7] [8]

物理性质 编辑

溶解性

能与水以任意比互溶;可混溶于氯仿、甲醇、丙酮、甘油等多数有机溶剂。无色透明液体(纯酒精),有特殊香味,易挥发。相对密度(d15.56)0.816。[7-8] [6] [5]
乙醇液体密度是0.789g/cm3,乙醇气体密度为1.59kg/m3,沸点是78.4℃,熔点是-114.3℃。易燃,其蒸气能与空气形成爆炸性混合物,能与水以任意比互溶。
乙醇是一种很好的溶剂,既能溶解许多无机物
乙醇水溶浓度、温度、密度 乙醇水溶浓度、温度、密度
又能溶解许多有机物,所以常用乙醇来溶解植物色素或其中的药用成分;也常用乙醇作为反应的溶剂,使参加反应的有机物和无机物均能溶解,增大接触面积,提高反应速率。例如,在油脂的皂化反应中,加入乙醇既能溶解NaOH,又能溶解油脂,让它们在均相(同一溶剂的溶液)中充分接触,加快反应速率。[7-8] [6] [5]
乙醇的物理性质主要与其低碳直链醇的性质有关。分子中的羟基可以形成氢键,因此乙醇黏性大,也不及相近相对分子质量有机化合物极性大。
室温下,乙醇是无色、易燃、有特殊香味的挥发性液体。
λ=589.3nm和18.35℃下,乙醇的折射率为1.36242,比水稍高。[7-8] [6] [5]

挥发性

作为溶剂,乙醇易挥发,且可以与水、乙酸、丙酮、苯、四氯化碳、氯仿、乙醚、乙二醇、甘油、硝基甲烷、吡啶甲苯等溶剂混溶。此外,低碳的脂肪族烃类如戊烷和己烷,氯代脂肪烃如1,1,1-三氯乙烷四氯乙烯也可与乙醇混溶。[7-8] [6] [5]

潮解性

由于存在氢键,乙醇具有潮解性,可以很快从空气中吸收水分。
羟基的极性也使得很多离子化合物可溶于乙醇中,如氢氧化钠、氢氧化钾氯化镁氯化钙氯化铵溴化铵和溴化钠等。
氯化钠氯化钾则微溶于乙醇。此外,其非极性的烃基使得乙醇也可溶解一些非极性的物质,例如大多数香精油和很多增味剂、增色剂和医药试剂。[9]
乙醇溶液密度(g/cm3)(20℃)
每(g/cm3)含有乙醇质量(%)g
浓度(体积比%)=度(1度=1%体积)
0.998
0.15
0.2
0.996
1.20
1.5
0.994
2.30
3.0
0.992
3.50
4.4
0.990
4.70
5.9
0.988
5.90
7.4
0.985
7.90
9.9
0.982
10.0
12.5
0.980
11.5
14.2
0.978
13.0
16.0
0.975
15.3
18.9
0.972
17.6
21.7
0.970
19.1
23.5
0.968
20.6
25.3
0.965
22.8
27.8
0.962
24.8
30.3
0.960
26.2
31.8
0.957
28.1
34.0
0.954
29.9
36.1
0.950
32.2
38.8
0.945
35.0
41.3
0.940
37.6
44.8
0.935
40.1
47.5
0.930
42.6
50.2
0.925
44.9
52.7
0.920
47.3
55.1
0.915
49.5
57.4
0.910
51.8
59.7
0.905
53.9
61.9
0.900
56.2
64.0
0.895
58.3
66.2
0.890
60.5
68.2
0.885
62.7
70.2
0.880
64.8
72.2
0.875
66.9
74.2
0.870
69.0
76.1
0.865
71.1
77.9
0.860
73.2
79.7
0.855
75.3
81.5
0.850
77.3
83.3
0.845
79.4
85.0
0.840
81.4
86.6
0.835
83.4
88.2
0.830
85.4
89.8
0.825
87.3
91.2
0.820
89.2
92.7
0.815
91.1
94.1
0.810
93.0
95.4
0.805
94.4
96.6
0.80096.597.7
0.79598.298.9
0.79199.599.7
从中可以计算出:每(g/cm3)含有乙醇重量(%)g
浓度(体积比%)=度(1度=1%体积)
例如:密度为0.791g/cm3
每(g/cm3)含有乙醇重量:0.791×99.5%=0.787045g
浓度:99.7%=99.7度

化学性质 编辑

酸碱性

酸性(不能称之为酸,不能使酸碱指示剂变色,也不与碱反应,也可说其不具酸性)
乙醇的各种化学式 乙醇的各种化学式
乙醇分子中含有极化的氧氢键,电离时生成烷氧基负离子质子
CH3CH2OH→(可逆)CH3CH2O-+ H+
乙醇的pKa=15.9,与水相近。
乙醇的酸性很弱,但是电离平衡的存在足以使它与重水之间的同位素交换迅速进行。
CH3CH2OH+D2O→(可逆)CH3CH2OD+HOD[7-8] [6] [5]

还原性

乙醇具有还原性,可以被氧化成为乙醛
酒精中毒的罪魁祸首通常被认为是有一定毒性的乙醛,而并非喝下去的乙醇。
化学方程式:
2CH3CH2OH + O2→ 2CH3CHO + 2H2O(条件是在催化剂Cu或Ag的作用下加热)
实际上是乙醇先和氧化铜进行反应,然后氧化铜被还原为单质铜(黑色氧化铜变成红色)。
乙醇也可被高锰酸钾氧化,同时高锰酸钾由紫红色变为无色。
乙醇也可以与酸性重铬酸钾溶液反应,当乙醇蒸汽进入含有酸性重铬酸钾溶液的硅胶中时,可见硅胶由橙红色变为草绿色,此反应可用于检验司机是否饮酒驾车(酒驾)。[7-8] [6] [5]

化学反应

1、金属反应
因为乙醇可以电离出极少量的氢离子,所以其只能与少量金属(主要是碱金属)反应生成对应的醇金属以及氢气:
2CH3CH2OH + 2Na→2CH3CH2ONa + H2
乙醇可以和活跃性强的金属反应,生成醇盐和氢气。
结论:
(1)乙醇可以与金属钠反应产生氢气,但不如水与金属钠反应剧烈。金属钠与水反应剧烈,形状改变,气泡猛烈,反应生成的热,可使钠燃烧;而乙醇与金属钠的反应很缓慢,形状不怎么变化,气泡很缓慢,金属钠沉在溶液底下。
(2)活泼金属(钾、钙、钠、镁、)可以将乙醇羟基里的氢取代出来。醇的金属盐遇水则迅速水解生成醇和[7-8] [6] [5]
2、酯化反应
乙醇可以与乙酸在浓硫酸的催化并加热的情况下,发生酯化作用,生成乙酸乙酯(具有果香味)。
正反应为:C2H5OH+CH3COOH—浓H?SO?→CH3COOCH2CH3+H2O(反应为可逆反应)
逆反应为:CH3COOCH2CH3+H2O—稀H?SO?→C2H5OH+CH3COOH(酸性水解,反应为可逆反应
CH3COOCH2CH3+NaOH→C2H5OH+CH3COONa+H2O(方程是两边同约去一分子水得到,碱性水解,反应为不可逆反应)
“酸”脱“羟基”,“醇”脱“羟基”上的“氢”:酸去羟基醇去氢[7-8] [6] [5]
3、取代反应
乙醇可以和卤化氢发生取代反应,生成卤代烃和水。
C2H5OH + HBr→C2H5Br + H2O或写成
CH3CH2OH + HBr → CH3CH2Br + H-OH
通式:C2H5OH + HX→C2H5X + H2O(X为卤素)
注意:通常用溴化钠和中等浓度的硫酸的混合物与乙醇加热进行该反应,故常有红棕色气体产生。[7-8] [6] [5]
4、氧化反应
燃烧
完全氧化反应:发出淡蓝色火焰,生成二氧化碳和水(蒸气),并放出大量的热;
不完全燃烧时还生成一氧化碳,有黄色火焰,放出热量。
完全燃烧:C2H5OH+3O2点燃2CO2+3H2O
不完全燃烧:2C2H5OH+5O2点燃→2CO2+2CO+6H2O
催化氧化:在加热和有催化剂(Cu或Ag)存在的情况下进行。
2Cu+O2加热→2CuO
C2H5OH+CuO→CH3CHO+Cu+H2O
即催化氧化的实质(用Cu作催化剂)
总式:2CH3CH2OH+O2Cu或Ag→2CH3CHO+2H2O(工业制乙醛
乙醇也可被浓硫酸跟高锰酸钾的混合物发生非常激烈的氧化反应,燃烧起来。
(切记要注酸入醇,酸与醇的比例是1:3)[7-8] [6] [5]
5、脱水反应
乙醇可以在浓硫酸和高温的催化发生脱水反应,随着温度的不同生成物也不同。
1、消去(分子内脱水)制乙烯(170℃浓硫酸)
制取时要在烧瓶中加入碎瓷片(或沸石)以免爆沸
C2H5OH→CH2=CH2↑+H2O
2、缩合分子间脱水)制乙醚(130℃-140℃ 浓硫酸)
2C2H5OH →C2H5OC2H5+ H2O(此为取代反应[7-8] [6] [5]
6、脱氢反应
乙醇的蒸汽在高温下通过脱氢催化剂如铜、银、镍或铜-氧化铬时,则脱氢生成醛。[7-8] [6] [5]

基本用途 编辑

工业原料

乙醇的用途很广,可以用于:
溶剂;有机合成;各
乙醇的线键式 乙醇的线键式
种化合物的结晶;洗涤剂萃取剂
食用酒精可以勾兑白酒;用作粘合剂硝基喷漆;清漆、化妆品、油墨脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料、还可以做防冻剂、燃料、消毒剂等。
75%的乙醇溶液常用于医疗消毒。[2]

消毒用品

99.5%的酒精称为无水酒精。生物学中的用途:叶绿体中的色素能在有机溶剂无水乙醇(或丙酮)中,所以用无水乙醇可以提取叶绿体中的色素。
95%的酒精用于擦拭紫外线灯。这种酒精在医院常用,而在家庭中则只会将其用于相机镜头的清洁。
70%~75%的酒精用于消毒。这是因为,过高浓度的酒精会在细菌表面形成一层保护膜,阻止其进入细菌体内,难以将细菌彻底杀死。若酒精浓度过低,虽可进入细菌,但不能将其体内的蛋白质凝固,同样也不能将细菌彻底杀死。其中75%的酒精消毒效果最好。
40%~50%的酒精可预防褥疮。长期卧床患者的背、腰、臀部因长期受压可引发褥疮,如按摩时将少许40%~50%的酒精倒入手中,均匀地按摩患者受压部位,就能达到促进局部血液循环,防止褥疮形成的目的。
25%~50%的酒精可用于物理退热。高烧患者可用其擦身,达到降温的目的。因为用酒精擦拭皮肤,能使患者的皮肤血管扩张,增加皮肤的散热能力,酒精蒸发,吸热,使病人体表面温度降低,症状缓解。
注意:酒精浓度不可过高,否则可能会刺激皮肤,并吸收表皮大量的水分。[7-8] [6] [11]

饮料制品

乙醇是酒主要成分(含量和酒的种类有关系)如白酒为56度的酒。
注意:日常饮用的酒内的乙醇不是把乙醇加进去,而是发酵出来的乙醇,当然根据使用的发酵酶不同还会有乙酸或糖等有关物质。
白酒的度数表示酒中含乙醇的体积百分比(西方国家常用proof表示酒精含量),通常是以20℃时的体积比表示的,如50度的酒,表示在100毫升的酒中,含有乙醇50毫升(20℃)。另外对于啤酒是表示啤酒生产原料麦芽汁的浓度,以12度的啤酒为例,是麦芽汁发酵前浸出物的浓度为12%(重量比)。麦芽汁中的浸出物是多种成分的混合物,以麦芽糖为主。啤酒中乙醇浓度一般低于10%。[11] [12] [13]

有机原料

乙醇可用来制取乙醛乙醚乙酸乙酯乙胺等化工原料,也是制取、染料、涂料、洗涤剂等产品的原料。

汽车燃料

早在19世纪,就出现了现代生物能源乙醇。1902 年,Deutz可燃气发动机工厂特意将1/3的重型机车利用纯乙醇作为燃料,随后的1925 年至1945年间,乙醇被加入到汽油里作为抗爆剂。可以说安全、清洁是乙醇的主要优势。[14]
第一代生物能源正是乙醇(俗称“汽车酒精”)。这类乙醇使用粮食或者甘蔗作为原料,通过淀粉或者蔗糖发酵得到的,而微生物在其中起着至关重要的作用。生物乙醇发酵是目前最大规模的微生物发酵过程。[14]
乙醇可以调入汽油作为车用燃料。美国销售乙醇汽油已有20年历史,我国高粱乙醇在汽油中占10%。
乙醇汽油也被称为“E型汽油”,我国使用乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。它可以改善油品的性能和质量,降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。[3] [15] [4]

药理作用

消毒
广泛用于医用消毒(75%(体积分数)的乙醇溶液常用于医疗消毒)。
一般使用 95%的酒精用于器械消毒;70~75%的酒精用于杀菌,例如 75%的酒精在常温(25℃)下一分内可以杀死大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、白色念球菌、铜绿假单胞菌等;更低浓度的酒精用于降低体温,促进局部血液循环等。
但是研究表明,乙醇不能杀死细菌芽孢,也不能杀死肝炎病毒(如:乙肝病毒)。故乙醇只能用于一般消毒,达不到灭菌标准。[3-4] [15] [16] [12] [11]
食用
乙醇还可以用于食用,如酒。因为它能作为良好的有机溶剂,所以中医用它来送服中药,以溶解中药中大部分有机成分。
酒精在中药使用上的作用:
  1. 酒精可以行药势,古人谓“酒为诸药之长”,酒精可以便药力外达于表而上至于颠,使理气行血药物的作用得到较好的发挥,也能使滋补药物补而不滞;
  2. 酒精有助于药物有效成分的析出,中药的多种成分都易于溶解酒精之中;
  3. 防腐作用。[16] [13] [11]
吸收
饮酒后,乙醇很快通过胃和小肠的毛细血管进入血液。
一般情况下,饮酒者血液中乙醇的浓度(blood alcohol concentration,BAC)在30~45分钟内将达到最大值,随后逐渐降低。
当BAC超过1000mg/L时,将可能引起明显的乙醇中毒
摄入体内的乙醇除少量未被代谢而通过呼吸和尿液直接排出外,大部分乙醇需被氧化分解[12] [5] [13]
代谢
在乙醇的代谢过程中乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase,ADH)起着至关重要的作用,它主要分布在肝脏,在胃肠道及其他组织中也有少量分布。
乙醇通过血液流到肝脏后,首先被ADH氧化为乙醛,而乙醛脱氢酶则能把乙醛进一步催化为乙酸,在肝脏中乙醇还能被CYP2E1酶分解代谢
人喝酒后面部潮红,是因为皮下暂时性血管扩张所致,因为这些人体内有高效的乙醇脱氢酶,能迅速将血液中的酒精转化成乙醛,而乙醛具有让毛细血管扩张的功能,会引起脸色泛红甚至身上皮肤潮红等现象,也就是平时所说的“上脸”。
乙醇代谢的速率主要取决于体内酶的含量,其具有较大的个体差异,并与遗传有关。
人体内若是具备这两种酶,就能较快地分解酒精,中枢神经就较少受到酒精的作用,因而即使喝了一定量的酒后,也行若无事。在人体中,都存在乙醇脱氢酶,而且大部分人数量基本是相等的。但缺少乙醛脱氢酶的人就比较多。乙醛脱氢酶的缺少,使乙醛分解较慢,在体内存留时间较长,所以严格地说酒精的代谢速度是没法用一个准确的速度来描述的,因人而异。[13] [5] [12]

制备方法 编辑

制备原料有淀粉、乙烯、磷酸、硫酸、葡糖淀粉酶衍生产品为盐酸乙醇液、二硫化硒环氧乙烷对二乙基苯联苯6-甲氧基-2-乙酰萘、戊基氰基三联苯、乙醛、甲醛、乙醇钠乙醚乙酸乙酯、乙醇(无水)、复盆子酮等。
工业上一般用淀粉发酵法或乙烯直接水化法制取乙醇:
1、发酵法
糖质原料(如糖蜜亚硫酸废液等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)发酵;
发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的,在相当长的历史时期内,曾是生产乙醇的唯一工业方法。
发酵法的原料可以是含淀粉的农产品,如谷类、薯类或野生植物果实等;也可用制糖厂的废糖蜜;或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经一定的预处理后,经水解(用废蜜糖作原料不经这一步)、发酵,即可制得乙醇。
发酵液中的质量分数约为6%~10%,并含有其他一些有机杂质,经精馏可得95%的工业乙醇[11] [5] [6] [7]
2、乙烯水化法
乙烯直接或间接水合[9]
乙烯直接水化法,就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下,是乙烯与水直接反应,生产乙醇:
CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH
(该反应分两步进行,第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物,而后用硼氢化钠还原)
此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解气,成本低,产量大,这样能节约大量粮食,因此发展很快。
3、煤化工
工业制乙醇还主要是通过乙烯氢化制得,而适合中国国情的技术就是利用煤化工技术,将煤转化为合成气,直接或者间接的合成乙醇。
4、联合生物加工
利用生物能源转化技术生产乙醇能缓解非再生化石能源日渐枯竭带来的能源压力。来源广泛的纤维素将是很有潜力的生产乙醇原料。然而由于各种原因,一般的发酵法生产乙醇成本较高,乙醇生产难以规模化。联合生物加工技术,一体化程度高,能有效降低生产成本,未来发展前景广阔。[6] [7] [11]
①原因
生物转化使用的原料是玉米等粮食作物,但是这些原料的大量使用会影响到粮食安 全,所以秸秆、麸皮、锯木粉等农业、工业废弃物等含有大量的木质纤维素,将是很有潜力的乙醇发酵原料。另外,生物燃料的生产过程中,纤维素的预处理和纤维素酶的生产成本较高。因此减少预处理,增强纤维素酶的活性,提高发酵产物的产量和纯度,减少中间环节也是降低生产成本的途径。
②原理
联合生物加工 (consolidated bioprocessing,CBP)不包括纤维素酶的生产和分离过程,而是把糖化和发酵结合到由微生物介导的一个反应体系中,因此与其他工艺过程相比较,底物和原料的消耗相对较低,一体化程度较高。
③工艺
生理学研究和1?C标记的纤维素实验说明,生长于纤维素上的微生物的生物能量效益取决于胞内低聚糖摄取过程中β一糖苷键磷酸解的效率,并且这些效益超过了纤维素合成的生物能量成本。这些研究为纤维素分解菌在纤维素上快速生长提供了实验依据和理论依据。 应用联合生物加工的关键是构建出能完成多个生化反应过程的酶系统,使纤维素原料通过一个工艺环节就转变为能源产品。一些细菌和真菌具有CBP所需要的特性,所以改造现有的微生物已成为研究的热点。以基因重组等为代表的生物工程技术已经使这种设想成为现实,并为设计出更完善的CBP酶系统提供了可能。对相关的微生物改造主要有以下3个策略:[6] [7] [11]
天然策略
是将本身可产生纤维素酶的微生物,尤其是厌氧微生物进行改造,使其适应CBP生产的要求。这种策略关键在于,提高对乙醇的耐受力,减少副产物的生成,导入新的代谢基因将糖化产物全部或者大部分进行发酵,从而产出高浓度的乙醇。
重组策略
是通过基因重组的方法表达一系列的外切葡聚糖酶和内切葡聚糖酶等纤维素酶基因,使微生物能以纤维素为唯一碳源,将来源于纤维素的糖类完全或者大部分进行发酵。 重组策略所遇到的问题有:(1)外源基因共表达对细胞的有害性。(2)需要在转录水平使外源基因适量表达。 (3)一些分泌蛋白可能折叠不正确。因为纤维素降解蛋白合成之后必须要正确折叠才能分泌并行使功能。未正确折叠的蛋白分泌后要通过内质网结合蛋白降解,而且对内质网造成压力。[7] [6] [11]
共培养策略
共培养策略有两层含义:一是指发酵液中存在的不同的类型的微生物,利用广泛类型的糖类底物。例如将仅能利用己糖的热纤维梭菌与能利用戊糖的微生物进行共培养。这能避免不同生物间的底物竞争,实现乙醇产量最大化。二是指存在不同特性的微生物相互协作,加强发酵效果。[7] [6] [11]
④特点
i、提高乙醇耐受力
高浓度的乙醇能改变细胞膜上的受体蛋白,阻遏糖酵解和代谢循环,最终抑制细胞的生长和发酵。许多证据表明,乙醇耐受基因不是单一的基因,全转录工程提供了一个新方法。例如分别通过三种转录调控因子基因的突变,酿酒酵母的乙醇耐受力有所提高。[7] [6] [5] [11]
ii、提高糖转运效率
糖类不能自由地穿过细胞膜,微生物是通过特定的糖转运蛋白来利用糖类,所以了解糖转运机制是必要的。转运蛋白作为培养基中糖浓度的“感受器”,可产生相应的胞内信号.不同的糖转运蛋白在不同的浓度下行使功能,从而使微生物在较广的范围内利用糖类。
这是生物方法的综合运用。当然,还有其他的生产工艺方法,基本原理都是运用生物发酵的方法生产乙醇,如:木质纤维素原料酶水解产乙醇,玉米秸秆发酵生产乙醇等。这些基本的发酵方法通过联合生物加工,可以大大提高乙醇的生产效率、减低生产成本。[5] [15]
⑤提纯
75%的乙醇可以用蒸馏的方法蒸馏到95.5%。此后形成恒沸物,不能提高纯度。
95%的乙醇可以用生石灰煮沸回流提纯到99.5%。
99.5%的乙醇可以用镁条煮沸回流制得99.9%的乙醇。[13] [6]
i、分批萃取精馏法
乙醇的生产离不开精馏、萃取等化工流程。氧化钙脱水法、共沸精馏、吸附精馏、渗透汽化、吸附法、萃取精馏法和真空脱水法等多用在乙醇的回收和提纯的方面。实际生产中较成熟的方法是共沸精馏和萃取精馏,这2 种分离方法多以连续操作的方式出现。在一些领域生产乙醇设备简单、投资小,可单塔分离多组分混合物,或同一塔可处理种类和组成频繁更换的物系。分批共沸精馏可以同时满足这些要求,但是分批共沸精馏所需的塔板数较多,产品中常含有微量的苯不能应用于医药和化学试剂领域,且生产中易发生苯中毒事故。
分批萃取精馏(BED) 则无以上缺点,且可以同时具备分批精馏与萃取精馏两者的优点。其工艺特点是连续萃取精馏至少需要3 个精馏塔的工艺来完成:乙醇稀溶液富集到共沸组成(乙醇质量分数95.7 %) ,萃取精馏回收无水乙醇,回收溶剂以循环使用。并且连续萃取精馏法只适于原料组成固定的、规模较大的连续生产中。而且设备投资少,仅用单塔可完成原料富集、萃取精馏和溶剂回收3 项任务;且精密度高,可根据实际生产的需求,灵活地调节产品纯度;节省操作成本、无需连续操作;此设备也可用于回收其他有机溶剂。
ii、分子筛固定床吸附法(简称分子筛法)
分子筛是一种无色、无臭、无毒的新材料,在无水乙醇制备和其他共沸混合物分离过程中无需添加第三组分,生产过程几乎无毒害三废排放;共沸法牵涉到苯、环已烷等高毒性的第三组分。工艺简单可靠、产品质量优,是一种环保、节能型工艺。
优点是可以降低设备安装高度,提高固定床有效吸附量及成品质量稳定性。产生的废气、废渣、废液均有很好的处理方法。[11] [5] [16]

包装储运 编辑

两层塑料袋或一层塑料袋外麻袋、塑料编织袋、乳胶布袋;塑料袋外复合塑料编织袋(聚丙烯三合一袋、聚乙烯三合一袋、聚丙烯二合一袋、聚乙烯二合一袋);螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐)外普通木箱;螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶(罐)外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱
小开口钢桶;小开口铝桶;螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐)外木板箱。
包装类别:O53;Ⅱ类
包装标志:易燃品;7
运输注意事项:铁路运输时应严格按照铁道部《危险货物运输规则》中的危险货物配装表进行配装。运输时单独装运,运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。严禁与酸类、易燃物、有机物、氧化剂、自燃物品、遇湿易燃物品等并车混运。运输时车速不宜过快,不得强行超车。运输车辆装卸前后,均应彻底清扫、洗净,严禁混入有机物。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不超过30℃,相对湿度不超过80%。包装要求密封,不可与空气接触。应与还原剂、活性金属粉末、酸类、食用化学品分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
储存于阴凉、通风仓间内。远离火种、热源。仓内温度不宜超过30℃。防止阳光直射。保持容器密封。应与氧化剂分开存放。储存间内的照明、通风等设施应采用防爆型,开关设在仓外。配备相应品种和数量的消防器材。桶装堆垛不可过大,应留墙距、顶距、柱距及必要的防火检查走道。储罐时要有防火防爆技术措施。露天储罐夏季要有降温措施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。灌装时应注意流速(不超过3m/s),且有接地装置,防止静电积聚。[7] [6]

测定方法 编辑

醇含量的测定有物理方法和化学方法。
物理方法:
气相色谱法、密度瓶法、酒精计法、折射计测定法。
化学方法:
重铬酸钾比色法、莫尔氏盐法、碘量滴定法[7-8] [1] [8]

主要危害 编辑

本品为中枢神经系统抑制剂。首先引起兴奋,随后抑制。
乙醇易燃,具刺激性。其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧。在火场中,受热的容器有爆炸危险。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。
毒性:低毒。急性毒性:LD50 7060mg/kg(大鼠经口);7340 mg/kg(兔经皮);LC50 37620 mg/m3,10小时(大鼠吸入);人吸入4.3 mg/L×50分钟,头面部发热,四肢发凉,头痛;人吸入2.6 mg/L×39分钟,头痛,无后作用。
刺激性:家兔经眼:500 mg,重度刺激。家兔经皮开放性刺激试验:15 mg/24小时,轻度刺激。
亚急性和慢性毒性:大鼠经口10.2 g/(kg·天)、12周:体重下降,脂肪肝
致突变性:(微生物致突变)鼠伤寒沙门氏菌阴性。
显性致死试验:小鼠经口1~1.5 g/(kg·天),2周,阳性。
生殖毒性:大鼠腹腔最低中毒浓度(TDL0):7.5 g/kg(孕9天),致畸阳性。
致癌性:小鼠经口最低中毒剂量(TDL0):340 mg/kg(57周,间断),致癌阳性。
急性中毒:急性中毒多发生于口服。一般可分为兴奋、催眠、麻醉、窒息四阶段。患者进入第三或第四阶段,出现意识丧失、瞳孔扩大、呼吸不规律、休克、心力循环衰竭及呼吸停止。
慢性影响:在生产中长期接触高浓度本品可引起鼻、眼、粘膜刺激症状,以及头痛、头晕、疲乏、易激动、震颤、恶心等。
长期酗酒可引起多发性神经病慢性胃炎脂肪肝肝硬化、心肌损害、器质性精神病等。
皮肤长期接触可引起干燥、脱屑、皲裂和皮炎
乙醇具有成瘾性及致癌性。但乙醇并不是直接导致癌症的物质,而是致癌物质普遍溶于乙醇。
在中国传统医药观点上,乙醇有促进人体吸收药物的功能,并能促进血液循环,治疗虚冷症状。药酒便是依照此原理制备出来的。[6] [5] [7-8]

防护措施 编辑

皮肤接触: 脱去污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入: 饮足量温水,催吐。就医。
工程控制: 密闭操作,加强通风。
呼吸系统防护: 空气中浓度较高时,应该佩戴自吸过滤式防尘口罩。必要时,建议佩戴自给式呼吸器。
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜
身体防护:穿胶布防毒衣。
手防护:戴橡胶手套。
其他防护:工作完毕,淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。
泄漏:迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿消防防护服。尽可能切断泄漏源,防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。
小量泄漏:用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。
大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容;用泡沫覆盖,降低蒸气灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。
灭火方法:抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。
灭火注意事项:尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持容器冷却,直至灭火结束。[17]
实验室使用及灭火
  1. 应使用火柴点燃,不能用两个酒精灯对点,否则容易使酒精灯内的酒精燃烧。
  2. 使用完毕后,应用灯帽将火盖灭。严禁用嘴吹。
  3. 如不慎将酒精洒出并引燃,则应用湿抹布或用沙子将其盖灭。[6] [7] [12]

技术参数 编辑

根据国家和地方有关法规的要求处置。或与厂商或制造商联系,确定处置方法。本品根据《危险化学品安全管理条例》因易制爆性质受公安部门管制,低浓度医用乙醇不受管制。[12] [6]
编码信息
CAS编号:64-17-5
EINECS号:200-578-6
InChI编码:InChI=1/C?H?O/c1-2-3/h3H,2H2,1H3
危规编号:32061
安全信息
危险品标志:F:Flammable[10]
风险术语:R11:
安全术语:S16;S7:
危险品运输编号:UN 1170/1986/1987
危险类别:R11
储量超出500吨,需申报重大危险源。参照危险化学品重大危险源辨识(GB18218-2009)
EU分类:可燃 (F)
警示性质标准词:R11
安全建议标准词:S2, S7, S16

研究进展 编辑

酒精会损害人的认知功能,如选择性集中、认知控制和信息处理能力。因此,酒精也会干扰人们对于性暗示的解释。因为脑前额叶外皮的的结构特别容易受到急性或慢性饮酒的影响,所以饮酒在影响性冲动中有着非常重要的作用。[18]
色情电影能诱发性冲动,在观看色情电影时脑电图的频率等会出现变化,酒精也会影响脑电图。墨西哥科学家研究了酒精对男性观看色情电影时脑电图的影响。[18]
24名23-31岁的健康的异性恋男性参加了该项研究,分为喝酒组和不喝酒组,在喝酒35分钟后,记录脑前额叶、颞叶和顶叶的脑电图,给予两种条件:看色情电影和看中性的电影。[18]
脑电图数据显示,喝过酒看色情电影的男性的脑前额叶脑电波变化最大,酒精抑制了男性观看情色电影时脑前额叶的兴奋,但是并不影响性兴奋。酒精影响了前额叶皮层的功能,这就可能会干扰男性对于视觉性刺激的处理能力,导致男性容易“酒后乱性”。[18]
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参考资料
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  • 3. 酿酒的起源 .生物谷[引用日期2014-09-20]
  • 4. 现代学者对酿酒起源的看法 .中国网[引用日期2014-09-20]
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  • 6. 徐兰平.乙醇毒性的研究.中国药物依赖性杂志[M],1993年,第02期
  • 7. 黄旭鑫.燃料乙醇生产中先进工艺的应用.中国新技术新产品[M],2009年,第2期
  • 8. 乙醇 .中国化工制造网[引用日期2014-09-20]
  • 9. 乙醇 .化工空间[引用日期2012-12-4]
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  • 13. 余启明. 淀粉质原料不蒸煮酒精发酵生产性试验报告.中国酿造[M],1987年03期
  • 14. 微生物:借未来能源一双魔术手 .人民网[引用日期2014-09-20]
  • 15. 淀粉质原料的酒精发酵 .生物秀[引用日期2014-09-20]
  • 16. 表华伟.淀粉质原料半连续发酵酒精生产工艺.酿酒科技[J],1991年,第2期
  • 17. 乙醇简介 .医学教育网[引用日期2012-12-4]
  • 18. 酒后,为什么会乱性? .果壳网[引用日期2014-09-15]
词条标签:
物理化学 燃料 溶剂 有机化学 工业产品 化学