一種葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法
【專利摘要】本發明公開了有機電化學合成【技術領域】的一種葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法。其以電催化膜為陽極，輔助電極為陰極，分別經導線與穩壓電源相連接，構成電催化膜反應器；以葡萄糖水溶液為反應物，無機物為電解質，在電場作用下，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，通過蠕動泵的抽吸收集膜透過液，通過膜的滲透作用將得到的目標產物實時從反應液中分離，膜透過液經分離純化得到葡萄糖酸及葡萄糖二酸產品，通過調控電流密度和膜通量來調控葡萄糖酸及葡萄糖二酸的產率。本發明集催化氧化與分離功能于一體，能將得到的目標產物及時從反應液中分離，有效保持電催化膜的持續高效性，避免副反應的發生，提高目標產物的選擇性。
【專利說明】一種葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于有機電化學合成【技術領域】，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】
[0002]葡萄糖酸(D-gluconic acid)是化工、食品、醫藥、輕工等行業中產品的重要中間體，具有十分廣闊的應用前景。目前世界葡萄糖酸產量超過10萬噸/年。葡萄糖酸作為高附加值有機酸，通常由自然界含量最豐富的單糖葡萄糖氧化制得。其中，發酵氧化法是工業上制備葡萄糖酸的主要路線及反應方程式如下:
[0003]
【權利要求】
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極，輔助電極為陰極，分別經導線與穩壓電源相連接，構成電催化膜反應器；以葡萄糖水溶液為反應物，無機物為電解質，在電場作用下，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，通過蠕動泵的抽吸收集膜透過液，通過膜的滲透作用將得到的目標產物實時從反應液中分離，膜透過液經分離純化得到葡萄糖酸及葡萄糖二酸產品。
2.根據權利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，通過調控電流密度和膜通量來調控葡萄糖酸及葡萄糖二酸的產率。
3.根據權利要求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電性基體膜構成的膜材料。
4.根據權利要求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.根據權利要求3所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，電催化劑為過渡金屬、半導體化合物、稀土元素或摻雜型氧化物中的至少一種，其中過渡金屬為Au、T 1、N1、Ru、Rn 或 Mn ;半導體化合物為 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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，所述電場的工作電壓為2.0-6.0V。
8.根據權利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，反應物葡萄糖濃度為5_150mmol/L。
9.根據權利要求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，所述電解質的濃度為 0.1-lmol/L。
10.根據權利要求1所述的葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制備方法，其特征在于，所述產物葡萄糖酸產率為10%-60%，葡萄糖二酸的產率為10-85%。
【文檔編號】C25B3/02GK103436910SQ201310336025
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月2日 優先權日:2013年8月2日
【發明者】李建新, 王虹, 賓德善 申請人:天津工業大學