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《郑州大学》 2005年
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直接电氧化合成烟酸过程基础及相关溶液的热力学

王留成  
【摘要】:随着社会的进步和医药、食品、饲料工业的快速发展,烟酸作为重要的药品和医药中间体、食品和饲料添加剂、染料和轻化工中间体,国内外需求量逐年递增,缺口甚大,合成新方法研究相当活跃。有“绿色技术”之称的直接电氧化合成法具有投资少、成本低、无污染、产品质量好等其它工艺路线所无法比拟的优点,成为各国竞相研究的主要方向。作为河南省重点攻关项目(No.0323024900)的一部分和河南省自然科学基金项目(No.0411022600),本文以3-甲基吡啶(3-MP)为原料,进行直接电氧化合成烟酸过程的流体相平衡、体积性质、粘度性质及相应模型、反应液分析、工艺条件优化等基础研究具有重要的学术理论意义和工程应用前景。 直接电氧化合成烟酸过程的反应液为烟酸、3-MP及H_2SO_4的水溶液,其全分析尚未见报道。本文将非水溶液电位滴定法和紫外分光光度法相结合,建立了可同时对合成烟酸反应液中烟酸、3-MP及H_2SO_4进行定量分析的新方法。 阳极是电合成烟酸过程的催化剂,又是电催化反应的场所,针对3-MP直接电氧化合成烟酸体系的特点,对Ti/I_rO_2-Ta_2O_5、Ti/RuO_2-SnO_2、Ti/I_rO_2-Ta_2O_5/PbO_2和Ti/SnO_2-Sb_2O_3/PbO_2四种阳极进行了稳态极化曲线和强化寿命实验,表明Ti/SnO_2-Sb_2O_3/PbO_2电极有较高的析氧过电位,较好的催化活性和优良的耐腐蚀性能,是电合成烟酸反应比较理想的阳极。采用XRD和SEM对Ti/SnO_2-Sb_2O_3/PbO_2电极进行了表征,测定了不同温度下该电极在3-MP直接电氧化合成烟酸过程的动力学参数及表观活化能。 采用板框式电催化反应器,Nafion427阳离子交换膜,Ti/SnO_2-Sb_2O_3/PbO_2阳极,铅锑合金阴极,在阴极液硫酸浓度20wt%、流量10L/min和极间距3mm的条件下,运用正交实验设计和较详细的单因素实验得到3-MP直接电氧化合成烟酸的最佳工艺条件为:电流密度200A/m~2;电解温度60℃;阳极液硫酸浓度20wt%;阳极液3-MP浓度15wt%。在该工艺条件下的5次重复实验结果表明电流效率可达70%,烟酸收率90%以上。 直接电氧化合成烟酸是在电解质溶液与电极界面之间进行的一类异相催化反应,电解质溶液既是构成电催化反应体系完成电催化反应不可缺少的条件,又是电催化反应器的重要组成部分,还是电催化反应原料的提供者。电解质溶液的组
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TQ245

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