乙醇

乙醇（Ethanol），化学式C₂H₅OH，是常见的醇类化合物，广泛用于能源、化工、医药及食品领域。以下是其全面解析：

1. 基本特性

• 物理性质：

• 外观：无色透明液体，具特殊酒香。

• 沸点：78.4℃，易挥发，与水混溶（任意比例）。

• 密度：0.789 g/cm³（20℃），闪点13℃（高度易燃）。

• 冰点：-114℃，适合低温应用。

• 化学性质：

• 氧化性：可被氧化为乙醛、乙酸（需催化剂如KMnO₄）。

• 酯化反应：与酸反应生成酯类（如乙酸乙酯）。

• 脱水反应：浓硫酸催化下生成乙烯（170℃）或乙醚（140℃）。

2. 生产方法

• 生物发酵法（主流）：

• 原料：甘蔗（巴西）、玉米（美国）、木薯（）等含糖/淀粉作物。

• 流程：糖化→发酵→蒸馏→脱水（制燃料级乙醇）。

• 副产物：酒糟（动物饲料）、CO₂（食品工业）。

• 合成法：

• 乙烯水合：
  $C_2{H}_4+H_{2}O\stackrel{H_{3}P{O}_4}{\to }{C}_2{H}_{5}OH$
  （石化路线，依赖原油资源）。

• 新兴技术：

• 纤维素乙醇：利用秸秆、木屑等非粮生物质（环保但成本高）。

• CO₂电催化还原：实验室阶段，需绿电驱动。

3. 主要用途

• 能源领域：

• 掺混汽油（E10，E85），减少碳排放。

• 直接用于乙醇燃料发动机（巴西广泛应用）。

• 燃料乙醇：

• 生物柴油辅助：作为酯交换反应的共溶剂。

• 化工原料：

• 溶剂：用于涂料、油墨、化妆品（替代甲苯、丙酮）。

• 合成中间体：生产乙酸乙酯、乙胺、乙醚等。

• 医药与消毒：

• 消毒剂：75%浓度（体积比）灭活细菌/病毒（如COVID-19）。

• 药品载体：酊剂、提取溶媒（如中药浸膏）。

• 食品与日化：

• 酒精饮料：啤酒、葡萄酒、白酒的主要成分。

• 香水/化妆品：作为溶剂或防腐剂（需脱醛处理）。

• 其他应用：

• 实验室试剂：沉淀DNA、保存标本。

• 防冻剂：汽车玻璃水、冷却液（混合乙二醇）。

4. 安全与环保

• 毒性：

• 急性毒性：低毒，但大量摄入致酒精中毒（昏迷、呼吸抑制）。

• 慢性影响：长期饮用损害肝脏、神经系统。

• 易燃性：

• 蒸气爆炸极限3.3%～19%，需远离火源、静电。

• 环境影响：

• 生物降解性：易降解（微生物分解为CO₂和H₂O）。

• 碳排放争议：生物乙醇全生命周期减排效果依赖原料种植方式。

• 存储与运输：

• 食品级乙醇需专用容器，避免污染。

• 工业级标识为“易燃液体”（UN 1170）。

5. 国际标准与法规

• 纯度分级：

• 燃料级：ASTM D4806（美国，水分＜1%）。

• 食品级：USP/FCC标准（无甲醇、醛类残留）。

• 工业级：GB/T 6820-2021（）。

• 政策支持：

• 美国：《可再生燃料标准（RFS）》强制掺混。

• 欧盟：RED II指令推动先进生物燃料（非粮原料）。

• ：封闭推广乙醇汽油（E10试点省份）。

6. 替代与关联产品

• 替代品：

• 甲醇：成本低但毒性高，限工业用途。

• 异丙醇：消毒效果更优，但价格较高。

• 关联产品：

• 变性乙醇：添加甲醇/苯等防止饮用（工业用途）。

• 无水乙醇：纯度＞99.5%，用于电子清洗、医药合成。

7. 未来趋势

• 可持续生产：

• 第二代（纤维素）、第三代（藻类）生物乙醇技术突破。

• 能源革新：

• 乙醇燃料电池、乙醇重整制氢（氢经济补充）。

• 循环利用：

• 废酒精回收提纯，减少资源浪费。

• 政策驱动：

• 碳税政策推动生物乙醇替代化石燃料。

8. 关键注意事项

• 消毒误区：

• 浓度过高（＞80%）的乙醇使蛋白质快速凝固，降低杀菌效果。

• 工业防护：

• 高浓度蒸气可致黏膜，需通风与呼吸防护。

• 法规合规：

• 食品/医药用途需严格认证（如FDA、GMP）。

如需具体参数（如蒸气压、燃烧热、致死剂量），请查阅**MSDS（化学品安全技术说明书）**或行业标准文件（如《药典》）。