一種葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了有機(jī)電化學(xué)合成【技術(shù)領(lǐng)域】的一種葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法。其以電催化膜為陽(yáng)極，輔助電極為陰極，分別經(jīng)導(dǎo)線與穩(wěn)壓電源相連接，構(gòu)成電催化膜反應(yīng)器；以葡萄糖水溶液為反應(yīng)物，無(wú)機(jī)物為電解質(zhì)，在電場(chǎng)作用下，利用電催化膜催化氧化葡萄糖制備葡萄糖酸及葡萄糖二酸；同時(shí)，通過(guò)蠕動(dòng)泵的抽吸收集膜透過(guò)液，通過(guò)膜的滲透作用將得到的目標(biāo)產(chǎn)物實(shí)時(shí)從反應(yīng)液中分離，膜透過(guò)液經(jīng)分離純化得到葡萄糖酸及葡萄糖二酸產(chǎn)品，通過(guò)調(diào)控電流密度和膜通量來(lái)調(diào)控葡萄糖酸及葡萄糖二酸的產(chǎn)率。本發(fā)明集催化氧化與分離功能于一體，能將得到的目標(biāo)產(chǎn)物及時(shí)從反應(yīng)液中分離，有效保持電催化膜的持續(xù)高效性，避免副反應(yīng)的發(fā)生，提高目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性。
【專利說(shuō)明】一種葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)電化學(xué)合成【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]葡萄糖酸(D-gluconic acid)是化工、食品、醫(yī)藥、輕工等行業(yè)中產(chǎn)品的重要中間體，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。目前世界葡萄糖酸產(chǎn)量超過(guò)10萬(wàn)噸/年。葡萄糖酸作為高附加值有機(jī)酸，通常由自然界含量最豐富的單糖葡萄糖氧化制得。其中，發(fā)酵氧化法是工業(yè)上制備葡萄糖酸的主要路線及反應(yīng)方程式如下:
[0003]
【權(quán)利要求】
1.一種葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于該方法以電催化膜為陽(yáng)極，輔助電極為陰極，分別經(jīng)導(dǎo)線與穩(wěn)壓電源相連接，構(gòu)成電催化膜反應(yīng)器；以葡萄糖水溶液為反應(yīng)物，無(wú)機(jī)物為電解質(zhì)，在電場(chǎng)作用下，利用電催化膜催化氧化葡萄糖制備葡萄糖酸及葡萄糖二酸；同時(shí)，通過(guò)蠕動(dòng)泵的抽吸收集膜透過(guò)液，通過(guò)膜的滲透作用將得到的目標(biāo)產(chǎn)物實(shí)時(shí)從反應(yīng)液中分離，膜透過(guò)液經(jīng)分離純化得到葡萄糖酸及葡萄糖二酸產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，通過(guò)調(diào)控電流密度和膜通量來(lái)調(diào)控葡萄糖酸及葡萄糖二酸的產(chǎn)率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，所述電催化膜為由電催化劑和可導(dǎo)電性基體膜構(gòu)成的膜材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，可導(dǎo)電性基體膜為微孔鈦膜、鉭膜中的一種，其孔徑為0.1-1Oym0
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，電催化劑為過(guò)渡金屬、半導(dǎo)體化合物、稀土元素或摻雜型氧化物中的至少一種，其中過(guò)渡金屬為Au、T 1、N1、Ru、Rn 或 Mn ;半導(dǎo)體化合物為 ZnO、T i O2、Ni O、WO3、SnO2、Sb2O3、MnO2、MoO3、CuO、Fe3O4、MoS2' CoS2、Si02、ZrO2, V205、Fe2O3 或 PbO2 ;稀土元素為 La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Yb、Lu 或 Y ;摻雜型氧化物為摻雜 了 La、S、N、W、La3+、Gd3+、Fe3+的摻雜型氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，所述電場(chǎng)的電流密度為1.0-6.0mA/cm2 ;所述電催化膜的滲透通量為0.5 -1OL/(m2.h)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，所述電場(chǎng)的工作電壓為2.0-6.0V。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，反應(yīng)物葡萄糖濃度為5_150mmol/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，所述電解質(zhì)為硫酸、硫酸鈉、氯化鈉、氯化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉中的一種，所述電解質(zhì)的濃度為 0.1-lmol/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，所述產(chǎn)物葡萄糖酸產(chǎn)率為10%-60%，葡萄糖二酸的產(chǎn)率為10-85%。
【文檔編號(hào)】C25B3/02GK103436910SQ201310336025
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】李建新, 王虹, 賓德善 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)