超声间接电氧化制备苯甲醛

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论文主要采用间接电氧化法制备苯甲醛,首次将超声波引入电解过程,代替常用的机械搅拌方式。电极选择纯Pb板为材料,制成面积比为1:5的阴阳极电极,电解液为酸性条件下的硫酸锰微过饱和溶液;应用三电极体系对反应过程进行线性扫描曲线和循环伏安曲线分析。通过比较超声波与搅拌作用下获得的不同曲线,发现了在相同电解电流条件下,前者的电解电位比后者的要低一些,说明其能量消耗较低;根据施加超声波得到的循环扫描曲线确定了电解反应的电极电位与电解电流;并在酸性条件下,利用双电极体系恒电流电解硫酸锰得到含有少量二氧化锰的三价锰离子氧化液;将氧化液与甲苯按一定比例混合,置于密闭的锥形瓶中,在超声波作用下氧化液氧化甲苯得到苯甲醛。 实验结果表明,在一定条件下,超声间接电氧化甲苯制备苯甲醛比搅拌条件下的方法具有更多的优势;不仅电解的电流效率高,而且苯甲醛的单程转化率也高。 整个论文分为两个部分: 1 超声间接电氧化制备苯甲醛 (1)氧化液的超声电解制备 在此过程中,通过采用超声间接电氧化法来制备氧化液,主要研究了在室温下,硫酸浓度、硫酸锰浓度、电解电流、超声波功率、反应时间等因素对电解过程中氧化液收率和电解电流效率的影响,得出了反应的最佳条件是:硫酸浓度5 .4mOI/L、硫酸锰浓度0.315 mol/L、电解电流0.7A、超声波功率25ow x 80%,反应时间为40005。所得氧化液的收率为98.41%,电解电流效率为80.Zlryo。 同时,将超声波与搅拌条件下得到的结果进行了对比,得出并不是每个超声波功率条件下的电解效果都比搅拌好,而是有一个最佳电解输出功率,即为250W X 80%,这时可获得较好的电解效果。通过对比在超声波、超声波加搅拌、超声波加高压鼓气等条件下所做过饱和较大量的硫酸锰溶液的电解试验可知,三者的效果都不如仅仅加搅拌的好。(2)超声氧化甲苯制备苯甲醛 用上步反应所得的氧化液在超声波作用下氧化甲苯来制备苯甲醛。通过对超声功率、氧化液与甲苯物质量的配比、反应温度、酸度等因素的考察,得出超声波作用下的最佳反应条件是:超声波功率为250Wx80%、氧化液与甲苯物质量的配比为4.5:1、反应温度为60℃、硫酸浓度为6.Zmol/L。在此条件下的反应时间仅为1.0h,苯甲醛的单程转化率为85一95%。通过比较超声波与搅拌作用下的反应时间及其苯甲醛的单程转化率,可得出前者具有更高的氧化效率。 本实验采用高效液相色谱法进行苯甲醛的定性、定量分析,其色谱条件为:紫外检测波长245nm;流动相为甲醇;色谱柱为KromaS ie一C18;柱温35℃;流速lml/min。2电解液的循环利用 在超声氧化甲苯制备苯甲醛的过程中,氧化液被还原为二价锰离子,经过酸度调节可重新使用,重复使用20多次,其电流效率下降仅3%左右。大大高于机械搅拌条件下氧化液的重复利用率。
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