Хема установки непрямого электроокисления и ее описание

еакции окисления

Окисление фенолов окислителями может осуществляться по разл. механизмам с образованием разнообразных соединений. Окисление фенолов в бескислородной среде под действием K3[Fe(CN)6], PbO2, Ag2O и др. приводит к образованию ароксилъныхрадикалов, стабильность к-рых зависит от кол-ва и строения алкильных заместителей в ароматич. ядре. Одноатомные фенолы под действием O2 воздуха или K2S2O8 (по Эльбса реакции)превращаются в двухатомные, к-рые в свою очередь под действием I2, Ag2O и др. легко превращаются в орто- и пара-хиноны. При этом первой стадией окисления является образование орто- или пара-семихинонных радикалов.

Окисление фенолов идет даже на воздухе. Поэтому фенолы окрашены в розовый цвет продуктами окисления. Первым продуктом окисления фенола является гидрохинон, а затем хинон. Двухатомные фенолы при окислении образуют хиноны.

ульфирование

Сульфирование фенола проходит последовательно по орто- или пара-положениям с образованием моно- ди- и тризамещенных фенолсульфокислот.

лектролиз серной кислоты

Как на электродах, так и в объеме электролита протекают побочные реакции. Пероксодисерная кислота в присутствии воды и серной кислоты подвергается гидролизу с образованием H₂SO₅ (кислота Каро)

H₂S₂О₈ + Н₂O =>H₂SО₅ + H₂SО₄. (1)

Последняя окисляется на аноде: H₂SO₅ + Н₂O=>H₂SO₄ + O₂ + 2Н⁺ + 2е и подвергается гидролизу в растворе

H₂SO₅ + Н₂O => H₂SO₄ +Н₂O₂.

Пероксид водорода, в свою очередь, разрушается на аноде Н₂O₂ =>O₂ + 2Н⁺ + 2е.

Накапливающиеся в электролите пероксомоносерная кислота и пероксид водорода могут взаимодействовать друг с другом H₂SO₅ + Н₂O₂ =>H₂SO₄ + Н₂O + O₂.

Все эти реакции снижают выход по току H₂S₂O₈.

Скорость протекающих на аноде и в растворе процессов зависит от многих факторов: содержания H₂SO₄ и H₂S₂O₈, температуры анолита, состояния поверхности анода, наличия в электролите добавок, объемной плотности тока и др.

II.Экспериментальная часть.

хема установки непрямого электроокисления и ее описание

Выбор рациональной конструкции электролизера, которая бы обеспечивала проте­кание нужного процесса с высоким выходом, необходим для электрохимических реакций и представляет значительные трудности.

При конструировании аппаратов для электролиза органических соединений внима­ние должно быть обращено на равномерность распределения потенциала на рабочем элек­троде, на омическое сопротивление всей цепи, массо- и теплоперенос.

Конструкция электролизера должна отвечать следующим требованиям:

• обеспечивать поддержание оптимальных параметров электрохимических реакций на протяжении всего времени их проведения;

• должен быть предусмотрен отбор проб как раствора для контроля над про­цессом, так и газообразных продуктов;

• возможность работы основного аппарата не только в периодическом, но и непрерывном режимах.

Для исследования процесса окисления стойких органических загрязнителей был разработан и собран электролизер с верхним креплением электродов.

1 - электрическая мешалка

2 - крышка

3- электроды

4 - реактор

5- штуцер для отбора проб

6- источник постоянного тока

Схема электролизера с верхним креплением электродов.

Материал ячейки - кварцевое стекло, материал крышки- фторопласт. Для увеличения скорости окисления токсичных органических веществ и предотвращения застойных зон в реакторе применяется интенсивное перемешивание. Регулирование температуры осуществляли с помощью термостата.

Выбор материала электродов

Основным вопросом конструкций электролизеров является выбор материала электродов. Электроды – необходимый элемент любой электрохимической системы. Они должны удовлетворять ряду общих требований: материал для изготовления электрода должен обладать хорошей электропроводностью, высокой каталитической активностью и селективностью по отношению к целевой электрохимической реакции, достаточной механической прочностью, сохранять свои первоначальные свойства при длительной эксплуатации, иметь более низкую стоимость и быть недефицитным. В качестве материала электродов нами был выбран свинец.

Ход работы:

1) Собираем электролизер.

2) Наливаем 30 мл 40%-ой серной кислоты и 1 мл анилина.

3) Ведем электролиз 30 минут

4) После окисления фильтруем полученный осадок темно-зеленого цвета, многократно промываем водой и высушиваем на воздухе до постоянной массы.

етоды исследования

За ходом процесса следили, проводя спектрофотометрические измерения на приборе Evolution 60S в УФ-области спектра от 200 до 400 нм. Водные растворы объектов исследования помещали в кварцевую кювету с толщиной слоя 1 см и снимали спектр.

II. Результат и их обсуждение

Выводы

1) Изучили теоретические основы метода непрямого электроокисления.

2) Методом жидкофазного и непрямого электроокисления анилина был получен продукт одинаковый по своей структуре и свойствам.

3) Определен основной промежуточный продукт окисления фенола – п-бензохинон, что подтверждается известной схемой окисления.

4) Т.к. опыт не пошел, то возможно следует изменить методику измерения СО_2, или решить проблему герметичности.

Список литературы

1)http://ru.wikipedia.org.

2) http://e-him.ru

3)http://files.school-collection.edu.ru

4) http://www.ngpedia.ru