Закономерности электрохимического окисления глюкозы в водных растворах, насыщенных кислородом под давлением

• Автор: Сардарова, Гюльнара Магомедовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Физикохимическая характеристика глюкозы и

глюконовой кислоты

1.2. Методы окисления глюкозы до глюконовой кислоты.

1.2.1. Химические

1.2.2. Биохимические.

1.2.3. Фотохимические

1.2.4.Электрохимические

1.3. Кинетика и механизм реакции элект рохимического

восстановления кислорода

1.4. Кинетика и механизм электрохимического
4 восстановления сахаров.
1.5. Кинетика и механизм электрохимического
окисления сахаров.
1.6. Методы интенсификации электрохимического процесса
окисления глюкозы.
ГЛАВА И. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Рабочие растворы и реакгивы
2.2. Электроды
2.3. Вольтамперные измерения
2.4. Препаративный электролиз и автоклавы.
2.5. Методика проведения экспериментальных исследований.
2.5.1. Электрохимический синтез глюконата натрия.
2.5.2. Электрохимический синтез глюконата кальция
2.6. Особенности работы при повышенных давлениях
2.7. Методика проведения электрохимических реакций окисления глюкозы в водных растворах, насыщенных кислородом под давлением
2.7.1. Электрохимическое окисление глюкозы в растворах электролитов, насыщенных кислородом под давлением.
2.7.2. Окисление глюкозы активными частицами катодного восстановления кислорода
2.7.2. Химическое окисление глюкозы в объеме
электролита при повышенных давлениях кислорода
2.8. Анализ продуктов электролиза.
2.9. Математическая обработка экспериментальных данных
2 Оптимизация параметров электрохимического окисления
глюкозы методом математического планировании эксперимента
ГЛАВА III.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Кинетические закономерности электрохимического окисления глюкозы в водных растворах, насыщенных
кислородом под давлением
3.1.1. Закономерности протекания катодных реакций восстановления кислорода в водных растворах КтаВг, ХтаОН и фосфатном буфере
3.1.2. Закономерности протекания катодной реакции восстановления кислорода в водных растворах электролитов, содержащих глюкозу.
3.1.3. Влияние концентрации глюкозы и глюконовой кислоты на кинетику процесса электрохимического восстановления кислорода
3.2. Кинетические закономерности протекания анодных реакций под давлением кислорода в водных растворах,
содержащих глюкозу
3.2.1. Закономерности протекания анодной реакции окисления глюкозы в водных растворах ЫаВг, ЫаОН и фосфатном буфере при повышенном давлении кислорода
3.3. I . Препаративные электросинтезы глюконовой кислоты под давлени
ем кислорода.
3.3.3. Химическое окисление глюкозы в объеме раствора.
3.3.4. Интенсификация электрохимического процесса получения
соединений глюконовой кислоты.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


К основным факторам, влияющим на эффективность процесса электроокисления органических веществ, относятся природа электродного материала, растворители и электролиты диафрагмы, катализаторыпереносчики . Наиболее перспективными являются методы с использованием двойных систем катализаторов переносчиков, которые позволяют увеличить выход целевых продуктов и снизить энергозатраты . Наиболее целесообразно для снижения энергозатрат использование совмещенного электрохимического процесса, в котором полезный продукт образуется не только на рабочем электроде, но и на противоэлектроде, что повышает суммарную эффективность электролизеров . В последнее время развиваются методы непрямого окисления органических соединений супероксидными и пероксид ионами, генерируемыми при электровосстановлении кислорода на катоде непосредственно в реакционной среде. Сущность указанных методов заключается в электрохимической генерации на катоде пероксида водорода с последующим его взаимодействием с органическими субстратами в растворе электролита . Однако, широкое внедрение указанных процессов ограниченно изза невысокой скорости электровосстановления кислорода при низких парциальных давлениях. Решение задач интенсификации электрохимических производств возможно на основе современных теоретических достижений электрохимии по кинетике электродных реакций в нестандартных условиях повышенные давления, температуры, вращающие электроды и. Одним из способов, способствующих повышению скорости реакции электровосстановления кислорода и приводящим, соответственно, к снижению энергозатрат является осуществление катодного процесса при повышенных давлениях кислорода. Проведение электролиза под давлением приводит к снижению газонаполнения электролита , и повышению растворимости газообразного кислорода. Изложенные аспекты придают проблеме разработки экономичной и экологически чистой технологии окисления глюкозы и других углеводов приоритетное теоретическое и прикладное значение. Исходя из вышесказанного, была поставлена цель работы и определены задачи исследования. Цель работы установление кинетических закономерностей протекания электродных реакций окисления глюкозы в водных растворах, насыщенных газообразным кислородом под давлением. Методы исследования. Для решения поставленных задач использован комплекс электрохимических методов, включающий потенциодинамический, потенциостатический, а также метод гальваностатического электролиза. Обоснованность и достоверность проведенных исследований подтверждается большим объемом экспериментального материала, с использованием официальнопризнанных методик и сравнительного анализа полученных результатов с литературными данными. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались на Всероссийской конференции Химия в технологии и медицине Махачкала, , Всероссийской конференции по физикохимическому анализу, посвященной памяти В. И.Бсргмана Махачкала, . Экология и научнотехнический прогресс Пермь, . V научной конференции молодых ученых Региональная медицинская наука перспективы развития Самара, , Всероссийской конференции Актуальные проблемы медицины, биологии, экологии Томск , Конференция молодых ученных Молодежь и химия Красноярск г. По результатам проведенного исследования получен патент. По теме диссертации опубликовано 7 работ в виде статей, тезисов и докладов. Объем и структура диссертации. Работа состоит их введения, трех глав, выводов и списка литературы, включающего 2 источника на русском и иностранных языках. Диссертация изложена на 9 страницах, иллюстрирована рисунками и содержит таблиц. ГЛАВА . Глюкоза является представителем моносахаридов одного из основных классов органических соединений, встречающихся в природе. Карбонильная группа присутствует в глюкозе и других моносахаридах в виде полуацеталя, возникающего в результате ее взаимодействия с одной из гидроксильных групп той же молекулы. Для глюкозы наиболее устойчивыми являются шестичленные а и Р Д глюкопиранозные циклы, отличающиеся положением гидроксильной группы у первого атома углерода. Моносахариды являются оптически активными веществами.