一种葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法
【专利摘要】本发明公开了有机电化学合成【技术领域】的一种葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法。其以电催化膜为阳极，辅助电极为阴极，分别经导线与稳压电源相连接，构成电催化膜反应器；以葡萄糖水溶液为反应物，无机物为电解质，在电场作用下，利用电催化膜催化氧化葡萄糖制备葡萄糖酸及葡萄糖二酸；同时，通过蠕动泵的抽吸收集膜透过液，通过膜的渗透作用将得到的目标产物实时从反应液中分离，膜透过液经分离纯化得到葡萄糖酸及葡萄糖二酸产品，通过调控电流密度和膜通量来调控葡萄糖酸及葡萄糖二酸的产率。本发明集催化氧化与分离功能于一体，能将得到的目标产物及时从反应液中分离，有效保持电催化膜的持续高效性，避免副反应的发生，提高目标产物的选择性。
【专利说明】一种葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机电化学合成【技术领域】，特别涉及一种葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法。
【背景技术】
[0002]葡萄糖酸(D-gluconic acid)是化工、食品、医药、轻工等行业中产品的重要中间体，具有十分广阔的应用前景。目前世界葡萄糖酸产量超过10万吨/年。葡萄糖酸作为高附加值有机酸，通常由自然界含量最丰富的单糖葡萄糖氧化制得。其中，发酵氧化法是工业上制备葡萄糖酸的主要路线及反应方程式如下:
[0003]
【权利要求】
1.一种葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法，其特征在于该方法以电催化膜为阳极，辅助电极为阴极，分别经导线与稳压电源相连接，构成电催化膜反应器；以葡萄糖水溶液为反应物，无机物为电解质，在电场作用下，利用电催化膜催化氧化葡萄糖制备葡萄糖酸及葡萄糖二酸；同时，通过蠕动泵的抽吸收集膜透过液，通过膜的渗透作用将得到的目标产物实时从反应液中分离，膜透过液经分离纯化得到葡萄糖酸及葡萄糖二酸产品。
2.根据权利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法，其特征在于，通过调控电流密度和膜通量来调控葡萄糖酸及葡萄糖二酸的产率。
3.根据权利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法，其特征在于，所述电催化膜为由电催化剂和可导电性基体膜构成的膜材料。
4.根据权利要求3所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法，其特征在于，可导电性基体膜为微孔钛膜、钽膜中的一种，其孔径为0.1-1Oym0
5.根据权利要求3所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法，其特征在于，电催化剂为过渡金属、半导体化合物、稀土元素或掺杂型氧化物中的至少一种，其中过渡金属为Au、T 1、N1、Ru、Rn 或 Mn ;半导体化合物为 ZnO、T i O2、Ni O、WO3、SnO2、Sb2O3、MnO2、MoO3、CuO、Fe3O4、MoS2' CoS2、Si02、ZrO2, V205、Fe2O3 或 PbO2 ;稀土元素为 La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Yb、Lu 或 Y ;掺杂型氧化物为掺杂 了 La、S、N、W、La3+、Gd3+、Fe3+的掺杂型氧化物。
6.根据权利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法，其特征在于，所述电场的电流密度为1.0-6.0mA/cm2 ;所述电催化膜的渗透通量为0.5 -1OL/(m2.h)。
7.根据权利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法，其特征在于，所述电场的工作电压为2.0-6.0V。
8.根据权利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法，其特征在于，反应物葡萄糖浓度为5_150mmol/L。
9.根据权利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法，其特征在于，所述电解质为硫酸、硫酸钠、氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种，所述电解质的浓度为 0.1-lmol/L。
10.根据权利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法，其特征在于，所述产物葡萄糖酸产率为10%-60%，葡萄糖二酸的产率为10-85%。
【文档编号】C25B3/02GK103436910SQ201310336025
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】李建新, 王虹, 宾德善 申请人:天津工业大学