CN104860809A - 一种催化剂催化生产葡萄糖酸钠的方法 - Google Patents

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唐慧慧
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Abstract

一种催化剂催化生产葡萄糖酸钠的方法，涉及化学品生产方法领域，本发明分为两步：第一步，在一定温度下，将选好的活性炭进行活化后，将钯负载在活性炭上完成催化剂的制备；第二步，在一定温度下，以空气为氧化剂，用第一步制备好的催化剂进行催化，将30％的葡萄糖水溶液在碱性条件下催化氧化生成葡萄糖酸钠。第一步反应所制备的催化剂在用葡萄糖催化氧化制备葡萄糖酸钠时的选择性好，收率高达98％以上，可重复使用次数达300次以上，平均反应时间为8.6h。该方法具有氧化率高、选择性好，反应条件温和，操作简便等特点，并且清洁环保，具有很好的应用前景。

Description

一种催化剂催化生产葡萄糖酸钠的方法
技术领域：
本发明属于化学品生产方法，具体是一种催化剂催化生产葡萄糖酸钠的方法。
背景技术：
葡萄糖酸钠又称五羟基己酸钠，是一种多羟基有机酸盐，易溶于水，微溶于醇，不溶于醚的白色或淡黄色结晶粉末，被广泛应用于化工、食品、医药、建筑等行业，它是葡萄糖深加工产品，也是葡萄糖酸内酯，葡萄糖酸盐(锌、铜、亚铁盐)等的基础原料，葡萄糖酸钠被应用于多个领域。如用于医药领域，调节酸碱平衡，用于水质稳定剂，具有明显的协调效应；用作钢铁表面清洗剂的添加剂其既有十分理想的效果，而近几年来，它广泛的应用于建筑行业，在水泥缓凝剂方面得到广泛的应用，由于它的适应性广，缓凝效果好，保坍性能显著，得到众多外加剂厂家的青睐。
葡萄糖酸钠的生产和应用已有近三十年的时间，国内外关于葡萄糖酸钠的制备和生产的方法很多，但是这些方法都存在很大的缺陷，主要表现在用多相催化氧化法生产葡萄糖酸钠时，使用的催化剂循环使用一定次数后，催化效率下降，使葡萄糖转化率降低，反应时间延长甚至基本无催化活性，催化剂必须报废更新，相应提高了单位产品催化剂耗量，也使葡萄糖酸钠产品生产成本提高。
发明内容：
因此，有必要发明一种高效的生产葡萄糖酸钠的方法。
一种催化剂催化生产葡萄糖酸钠的方法，所需原料包括木质活性炭、HCl水溶液、NaOH水溶液、水、PdCl2的盐酸水溶液、甲醛水、葡萄糖和离子膜液碱；具体方法包括以下步骤：
(1)制备催化剂：以木质活性炭为原料，温度为110℃～130℃条件下，加入HCl水溶液回流，再加入NaOH水溶液回流，然后将活性炭过滤、洗涤、干燥，向活化好的活性炭中加入水，温度控制在80℃，再加入PdCl2的盐酸水溶液，使用NaOH水溶液调节至PH中性，使用甲醛水将其还原，真空干燥；
(2)制备葡萄糖酸钠：以葡萄糖为原料，使用水作为反应溶剂，以空气为氧化剂，加入步骤(1)中制备好的催化剂，向体系中滴加离子膜液碱后搅拌，生产葡萄糖酸钠，将反应液过滤，滤液蒸发、干燥得到葡萄糖酸钠产品，催化剂可回收再使用，使用催化剂的量为1.5％，葡萄糖浓度为30％，反应时间为5～8小时，反应温度为50℃，体系中的PH值为8.5～9.5。
使用的木质活性炭的粒度为200目，过滤孔和大孔的比例为50％～65％，比表面积为1000～1300m2/g。
本发明与其他的葡萄糖酸钠制备方法相比具有以下优点：反应条件温和，反应时间简短，降低了能耗；反应所需的原料廉价易得；反应使用的溶剂和氧化剂清洁，对环境友好无公害；具有更高的底物转化率和选择性。
具体实施方式：
一种催化剂催化生产葡萄糖酸钠的方法，所需原料包括木质活性炭、HCl水溶液、NaOH水溶液、水、PdCl2的盐酸水溶液、甲醛水、葡萄糖和离子膜液碱；具体方法包括以下步骤：
(1)制备催化剂：称取一定量的木质活性炭，加入250mL,0.1mol/L HCl回流3h,过滤、洗涤、干燥后，将其置于烧杯中，加入250mL 0.1mol/L NaOH,加热回流3h,过滤、洗涤、干燥，将经过酸碱处理后的活性炭置于蒸馏水中，煮沸5h，过滤，清洗滤饼直至无氯离子，在120℃下干燥4h。称量0.33g PdCl2溶解于15mL HCl(1mol/L)中，将10g上述活性炭加入150mL水中，加热至80℃，加入PdCl2的HCl水溶液，用1mol/L NaOH水溶液调节至中性，搅拌1h后过滤，洗涤至无氯离子，用甲醛水还原1h后，过滤、洗涤在90℃的真空干燥箱中干燥6h，制得催化剂；
(2)制备葡萄糖酸钠：在250ml的三口烧瓶中，分别加入100mL(30％)葡萄糖溶液，0.045g制备好的催化剂(同时也向体系中泵持续通入空气)，边搅拌边滴加离子膜液碱直至体系中的pH值到9后，将体系加热至50℃,5h后反应结束。将其过滤后，收集滤液，将滤液蒸发、结晶、离心、干燥后得纯品葡萄糖酸钠36.3g，产率大于98％。
过滤出的催化剂可以继续重复此反应使用，重复使用次数可达300次以上，平均反应时间为8.6h。
该方法具有氧化率高、选择性好，反应条件温和，操作简便等特点，并且清洁环保，具有很好的应用前景。

Claims (4)

1.一种催化剂催化生产葡萄糖酸钠的方法，其特征在于：所需原料包括木质活性炭、HCl水溶液、NaOH水溶液、水、PdCl2的盐酸水溶液、甲醛水、葡萄糖和离子膜液碱；具体方法包括以下步骤：
(1)制备催化剂：以木质活性炭为原料，温度为110℃～130℃条件下，加入HCl水溶液回流，再加入NaOH水溶液回流，然后将活性炭过滤、洗涤、干燥，向活化好的活性炭中加入水，温度控制在80℃，再加入PdCl2的盐酸水溶液，使用NaOH水溶液调节至PH中性，使用甲醛水将其还原，真空干燥；
(2)制备葡萄糖酸钠：以葡萄糖为原料，使用水作为反应溶剂，以空气为氧化剂，加入步骤(1)中制备好的催化剂，向体系中滴加离子膜液碱后搅拌，生产葡萄糖酸钠，将反应液过滤，滤液蒸发、干燥得到葡萄糖酸钠产品，催化剂可回收再使用。
2.如权利要求1所述的一种催化剂催化生产葡萄糖酸钠的方法，其特征在于：使用的木质活性炭的粒度为200目，过滤孔和大孔的比例为50％～65％，比表面积为1000～1300m2/g。
3.如权利要求1所述的一种催化剂催化生产葡萄糖酸钠的方法，其特征在于：所述步骤(2)中使用催化剂的量为1.5％，葡萄糖浓度为30％。
4.如权利要求1所述的一种催化剂催化生产葡萄糖酸钠的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的反应时间为5～8小时，反应温度为50℃，体系中的PH值为8.5～9.5。
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