一種草酸電解還原製備乙醛酸中的電極活化處理工藝的製作方法

2023-09-20 17:45:10

本發明涉及一種電極活化處理工藝，尤其涉及一種草酸電解還原製備乙醛酸中的電極活化處理工藝。

背景技術：

乙醛酸是一種多用途、重要的有機合成中間體，廣泛用於醫藥、香料、農藥等精細化學品的工業生產。目前，我國乙醛酸的工業生產主要有乙二醛硝酸氧化和草酸陰極電解法。前者由於反應體系複雜，產品純度低、環境汙染嚴重，將逐漸被淘汰，後者原料便宜，反應簡單、產品易分離、質量高，而且不存在汙染問題，是一種有發展前途的工藝。

上世紀80年代，國外己開始對草酸電解工藝進行了研究，國內也在總結 前人研究成果的基礎上研究放大生產的可能性，並投入中規模生產，但生產 過程中有很多問題尚待解決。

現有的乙醛酸電解生產在有隔膜的電解槽中進行，採用鉛陰極或鉛合金 作陽極，採用陽離子交換隔膜，陰極液為飽和草酸溶液，陽極液為5%〜10% 的硫酸水溶液，陽極液和陰極液分別用泵循環，一個生產周期在8小時左右。 目前，實際生產中，採用單一硝酸活化或採用硝酸與稀NaOH溶液交替活化 處理，經過3個周期，電流效率將由75%下降至30%,電解液溫度迅速升高， 生產效率低，能耗高等，直接影響了該工藝的生產應用。為維持較高的電流 效率，只有通過拆裝電解槽打磨電極，造成生產不能連續進行，隔膜使用壽 命大大縮短，生產成本大幅度提高。

技術實現要素：

針對目前草酸電解還原製備乙醛酸工藝中存在的鉛電解易鈍化、隔膜易 損、電流效率低、生產不穩定等問題，本發明提出了一種即便宜又實用的電 極活化處理工藝。

本發明採用的草酸電解還原製備乙醛酸中的電極活化處理工藝。草酸電 解還原製備乙醛酸中的電極活化處理工藝，其特徵在於電解槽每工作8〜10h 後，在外力驅動下，用活化處理液（I )洗滌鉛電極5〜20min，活化處理液（I ) 是含有[N(T3]濃度為15%〜20%的水溶液，再用活化液（II)洗滌鉛電極 10〜30min,活化處理液（II)是含有絡合劑4%〜10%, NaOH濃度為4%〜5%的水

溶液，然後依次用活化處理液（I)、活化處理液（II)洗滌2〜lOmin，最後用 去離子水衝洗。

羥基羧酸鹽或氨羧基化合物等絡合劑與鉛離子有絡合能力，通過處理 液（I〉將電極表面清冼後，再利用鉛的微弱兩性及絡合劑的絡合性能，利用 處理液（II)將電極表面的鈍化膜快速溶解，暴露出活性鉛原子以達到活化目 的。

本發明能使電解槽始終保持良好的電解效能，從而解決了現有電解工藝 中電解槽清理頻繁，生產不穩定、能耗高等問題。

活化液（I )的洗滌液溫度15〜25°C。活化液（II )的洗滌液溫度30〜40°C。活化處理液可反覆使用。活化液（II)中的羥基羧酸鹽優選檸檬酸鈉或 酒石酸鉀鈉。活化液（II )中的氨幾基化合物優選乙二胺四乙酸鈉或EGTA 或 DCTA。

經過該工藝活化處理的電解槽在連續生產90個周期後，其電流效率仍 保持在75%以上，電解液中乙醛酸濃度在5〜6%之間。實現了電解法製備乙 醛酸工藝的連續化、穩定性生產，同時使離子膜的使用壽命提高3〜4倍，活 化處理液可反覆使用，大大降低了生產成本。

具體實施方式：

實施例1

利用有機玻璃電解槽，有效電解面積為12X 18cm2,中間用陽離子交換 膜隔開，陰陽極均為自製的純度為99.9%的鉛電極。一次生產周期為8h。

啟動裝有活化液（I )的循環泵，將活化液（I )同時打入陰陽極室內， 維持活化液溫度15〜25°C,循環lOmin後停泵。活化液（I )是由150L濃 硝酸加至850mL自來水中配製而成。啟動裝有活化液（II)的循環泵，將 活化液（II)打入陰陽極室內，維持活化液溫度30〜40°C，循環20min後停 泵。活化液（II)是由40gNaOH及40g檸檬酸鈉溶於適量水中，稀釋至1L 配置而成。用自來水洗淨陰陽極室，然後依次再用活化液（I )、（II)洗滌 陰陽極室4min,洗滌液溫度20〜25°C,最後用去離子水洗淨電解槽。

啟動（I )、（II)的循環泵，確定陰陽極室內分別充滿草酸溶液、硫酸 溶液，通電，控制電流密度1000〜1200A/m2,（ I )、（ II )的溫度控制在20〜25 °C,持續8h後，停止電解。陰陽極室用去離子水洗淨。

實施例2

利用有機玻璃電解槽，有效電解面積為12X 18cm2,中間用陽離子交換膜隔幵，陰陽極均為自製的純度為99.9%的鉛電極。一次生產周期，8h。

啟動裝有活化液（I )的循環泵，將活化液（I )同時打入陰陽極室內， 維持活化液溫度15〜25°C,循環15min後停泵，活化液（I )是由200L濃 硝酸加至850mL自來水中配製而成。啟動裝有活化液（II)的循環泵，將 活化液（II)打入陰陽極室內，維持活化液溫度30〜40 °C,循環30min後停 慄，活化液（II)是由50gNaOH及80g乙二胺四乙酸鈉溶於適量水中，稀 釋至1L配置而成。用自來水洗淨陰陽極室，然後依次再用活化液（I )、（11) 洗滌陰陽極室8min，洗滌液溫度20〜25°C，最後用去離子水洗淨電解槽。

啟動（I )、（II)的循環泵，確定陰陽極室內分別充滿草酸溶液、硫酸 溶液，通電，控制電流密度1000〜1200A/m2,（ I )、（ II )的溫度控制在20~25 °C，持續8h後，停止電解。陰陽極室用去離子水洗淨。

實施例3

利用有機玻璃電解槽，有效電解面積為12X 18cm2,中間用陽離子交換 膜隔開，陰陽極均為自製的純度為99.9%的鉛電極。一次生產周期，8h。

啟動裝有活化液（I )的循環泵，將活化液（I )同時打入陰陽極室內， 維持活化液溫度15〜25°C,循環20min後停泵，活化液（I )是由160L濃 硝酸加至850mL自來水中配製而成。啟動裝有活化液（II)的循環泵，將 活化液（II)打入陰陽極室內，維持活化液溫度30〜40 °C,循環lOmin後停 泵，活化液（II)是由50gNaOH及85g酒石酸鉀鈉溶於適量水中，稀釋至 1L配置而成。用自來水洗淨陰陽極室，然後依次再用活化液（I )、(II) 洗滌陰陽極室6min，洗滌液溫度20〜25°C,最後用去離子水洗淨電解槽。

啟動（I )、（II)的循環泵，確定陰陽極室內分別充滿草酸溶液、硫酸 溶液，通電，控制電流密度1000〜1200A/m2, ( I )、（ II)的溫度控制在20〜25 °C,持續8h後，停止電解。陰陽極室用去離子水洗淨。