壬酸和壬二酸是生产酯类润滑油产品的重要原料,在工业润滑领域具有重要应用。由于国内产量不足,传统的臭氧氧化和硝酸氧化法,不仅生产效率低且对环境会造成很大污染。另外其生产过程对设备要求严格,成本较高,因此需要发展一条绿色的化工生产路线。双氧水是一种清洁的氧化剂,产物仅仅为水,利用双氧水氧化过程符合环保理念。本文以工业级油酸为原料,设计研究合适催化剂,利用乳液催化技术来制备低碳酸。首先,考察了不同碳链表面活性剂包裹的磷钨酸催化剂对油酸氧化过程的影响,研究发现,组装后的催化剂中磷钨酸的结构没有发生破坏,表面活性剂的碳链长的TOAC催化剂更有利于磷钨酸的分散,催化活性较高。其次,详细探究了乳液催化体系制备低碳酸的工艺过程。对比了钼酸钠、磷钼酸、钨酸钠、钨酸和磷钨酸对油酸的催化效率,发现钨系催化效果较钼系好,磷钨酸催化效率最强。探讨了反应温度、反应时间、磷钨酸用量、表面活性剂用量、表面活性剂种类和双氧水用量对油酸反应性能的影响,发现磷钨酸经100℃处理后,以OTAC为表面活性剂时油酸转化率和目标产物的选择性最好。进一步通过正交试验对体系进行了优化,结果表明,磷钨酸用量3%、OTAC用量2.18%,反应时间6 h、反应温度95℃、双氧水用量221%的条件下,油酸转化率为98.99%,壬酸和壬二酸总选择性可达73.15%。对乳液催化反应体系进行系统研究,发现油酸与磷钨酸的催化反应是在无数个微乳液滴中进行的,催化效率高,油酸双键经环氧化、二羟基化和进一步氧化后,得到壬酸和壬二酸。最后,探究了产物的分离纯化过程,对比了减压蒸馏、有机溶剂萃取和90-100℃水萃取工艺对提取壬酸和壬二酸纯度和收率的影响,结果表明,水萃取法不仅操作方便且萃取效率高。经优化得到,随着萃取次数的增加壬二酸的收率有显著提高,萃取8次后的粗壬二酸经一次重结晶后纯度可达96.14%,经减压蒸馏后壬酸纯度达到96.23%,纯化后的壬酸和壬二酸均可以满足高端产品的纯度要求。