CN105063655A - 生产亚氨基二乙酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种生产亚氨基二乙酸的方法，采用电解的方法将亚氨基二乙酸一钠电解至亚氨基二乙酸，应用电解的方法，其优点为环保、电解过程产生副产物具有广泛的用途、电解反应过程简单，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及生产亚氨基二乙酸的方法，特别涉及通过电解法生产亚氨基二乙酸的方法。
背景技术
亚氨基二乙酸(盐)是生产旱草广谱除草剂－草甘膦农药的重要中间体。草甘膦是一种非选择性、无残留灭生性除草剂，对多年生根杂草非常有效，广泛用于胶、桑、茶、果园及甘蔗地。
目前国内外合成亚氨基二乙酸的方法很多，但最后工艺都是将亚氨基二乙酸钠盐通过酸化的方式得到亚氨基二乙酸，加酸酸化法会消耗大量的酸碱，同时副产大量钠盐，由于溶解度的原因，母液中尚含有约60g/L被溶解的亚氨基二乙酸，此方法不仅产生大量的废液，带来严重的环境问题，而且转化率较低，无法达到完全转化。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，从而提供一种生产亚氨基二乙酸的方法，制备简单，转化率高且无污染。
本发明所采用的技术方案是这样的：一种生产亚氨基二乙酸的方法，采用电解的方法进行制备，具体按如下方法进行：
（1）电解过程在含有阳极室、阴极室和中间室的三室电解槽中进行；电解所取电流密度为100-2000A/m2；
（2）将浓度为5-40%，温度为50-90℃的亚氨基二乙酸一钠盐溶液以0.2-50mm/s流速通过所述电解槽的中间室，经过一次电解或循环电解达到30-50%转化为亚氨基二乙酸后溶液导出中间室，pH值控制为0.1-2；在槽外冷却溶液析出亚氨基二乙酸结晶后，母液与亚氨基二乙酸一钠盐溶液混合后再进入中间室循环电解；
（3）与此同时，将浓度为1-50%，温度为50-90℃的酸性溶液导入所述电解槽的阳极室，并对导入的酸性溶液持续补水，将浓度升高的酸性溶液导出阳极室，同时收集氧气或氯气；
（4）与此同时，将浓度为1-35%，温度为50-90℃的氢氧化钠溶液导入所述电解槽的阴极室，将浓度升高的氢氧化钠溶液导出阴极室，同时收集氢气；
进一步改进的是：所述亚氨基二乙酸一钠盐溶液在电解前经过精密过滤。
进一步改进的是：所述酸性溶液为硫酸或盐酸或磷酸或其它无机酸或上述酸的混合物。
进一步改进的是：持续补充的水为蒸馏水或去离子水。
进一步改进的是：电解过程，所用电解槽为单极式或复极式，三个室中的溶液在电解槽中并联流动或串联流动。
进一步改进的是：阳极室的材料为钛材、不锈钢、铜、塑料或金属衬塑料；阴极室的材料为镍、不锈钢、铜、碳钢、塑料或金属衬塑料；中间室的材料为镍、不锈钢、铜、碳钢、塑料或金属衬塑料。
进一步改进的是：阳极室和中间室之间的隔膜为阳离子交换膜或多孔隔膜，阴极室和中间室之间的隔膜为阳离子交换膜或多孔隔膜。
进一步改进的是：阳极室中的阳离子交换膜为质子交换膜，阴极室中的阳离子交换膜为质子交换膜或钠离子交换膜。
进一步改进的是：阳极室中的阳极为DSA析氧电极或DSA析氯电极、不锈钢电极、碳材电极、铂电极；阴极室中的阴极为镍基活性电极、镍电极、铜电极、不锈钢电极、铁合金电极、碳电极。
进一步改进的是：阴极和阳极之间的间距为0.1-10cm。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：应用电解的方法，将亚氨基二乙酸一钠盐电解转化为亚氨基二乙酸，其优点包括：(1)、无需使用无机酸酸化亚氨基二乙酸一钠，因而使溶液中不含无机盐，也就没有后续分离的需要，进而消除了含盐废水处理的问题；(2)、电解过程产生副产物NaOH、氢气、氧气（或氯气），具有广泛的用途；(3)、电解反应过程简单，操作方便。
附图说明
图1：为电解槽示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式来进一步说明本发明。
如图1所示电解槽，由阳极室、阴极室和中间室三个室组成，三室之间由两张隔膜隔开；阳极室中包含一个阳极，阴极室中包含一个阴极；电解槽，可以为单极式或复极式结构，本方法的电解过程可以是一组电解槽或多组电解槽组合进行。
电解槽中的膜和电极组件为核心部分，阳极室的材料为钛材、不锈钢、铜、塑料或金属衬塑料；阴极室的材料为镍、不锈钢、铜、碳钢、塑料或金属衬塑料；中间室的材料为镍、不锈钢、铜、碳钢、塑料或金属衬塑料，阳极室中的阳极为DSA析氧电极或DSA析氯电极、不锈钢电极、碳材电极、铂电极；阴极室中的阴极为镍基活性电极、镍电极、铜电极、不锈钢电极、铁合金电极、碳电极，电极可以为板状或网状，单片阴极和阳极的有效尺寸均为500mm×500mm，极间距为10mm，中间室与阳极室以质子交换膜隔开，阴极室和中间室以钠离子交换膜隔开，电解槽各室的电解液由下部进入，上部流出，以一定的电流密度通电电解至中间室pH为5-7即为亚氨基二乙酸一钠酸化结束，电解至中间室pH为0.1-2即为亚氨基二乙酸酸化结束。
一种生产亚氨基二乙酸的方法，其特征在于：采用电解的方法进行制备，具体按如下方法进行：
（1）电解过程在含有阳极室、阴极室和中间室的三室电解槽中进行；电解所取电流密度为100-2000A/m2；
（2）将浓度为5-40%，温度为50-90℃的亚氨基二乙酸一钠盐溶液以0.2-50mm/s流速通过所述电解槽的中间室，经过一次电解或循环电解达到30-50%转化为亚氨基二乙酸后溶液导出中间室，pH值控制为0.1-2；在槽外冷却溶液析出亚氨基二乙酸结晶后，母液与亚氨基二乙酸一钠盐溶液混合后再进入中间室循环电解；
（3）与此同时，将浓度为1-50%，温度为50-90℃的酸性溶液导入所述电解槽的阳极室，并对导入的酸性溶液持续补水，将浓度升高的酸性溶液导出阳极室，为了提高亚氨基二乙酸溶液的纯净度，持续补充的水为蒸馏水或去离子水，同时通过气液分离装置进行收集氧气或氯气；
（4）与此同时，将浓度为1-35%，温度为50-90℃的氢氧化钠溶液导入所述电解槽的阴极室，将浓度升高的氢氧化钠溶液导出阴极室，同时通过气液分离装置进行收集氢气；
本方法中，所述亚氨基二乙酸一钠盐溶液在电解前经过精密过滤。
本方法中所采用的所述酸性溶液为硫酸或盐酸或磷酸或其它无机酸或上述酸的混合物。
为了提高效率，电解过程，三个室中的溶液在电解槽中并联流动或串联流动。
以下通过实施例以及对比例的本方法的效果进行阐述：
实施例1
亚氨基二乙酸一钠盐浓度5%，温度50℃，电流密度100A/m2，极间距1.5cm，阴极室与中间室采用钠离子交换膜，阳极液为5%硫酸，阳极DSA析氧电极，阴极液为5%氢氧化钠，阴极为镍基活性阴极。流速2mm/s，溶液循环电解至pH为2，电流效率为97%。
实施例2
亚氨基二乙酸一钠盐浓度50%，温度90℃，电流密度2000A/m2，极间距1.5cm，阴极室与中间室采用钠离子交换膜，阳极液为5%硫酸，阳极DSA析氧电极，阴极液为5%氢氧化钠，阴极为镍基活性阴极。流速2mm/s，溶液循环电解至pH为0.1，电流效率为90%。
实施例3
亚氨基二乙酸一钠盐浓度40%，温度80℃，电流密度2000A/m2，极间距1.5cm，阴极室与中间室采用钠离子交换膜，阳极液为5%硫酸，阳极DSA析氧电极，阴极液为5%氢氧化钠，阴极为镍基活性阴极。流速2mm/s，溶液循环电解至pH为1，电流效率为93%。
实施例4
亚氨基二乙酸一钠盐浓度30%，温度70℃，电流密度2000A/m2，极间距1.5cm，阴极室与中间室采用钠离子交换膜，阳极液为5%硫酸，阳极DSA析氧电极，阴极液为5%氢氧化钠，阴极为镍基活性阴极。流速2mm/s，溶液循环电解至pH为2，电流效率为96%。
实施例5
亚氨基二乙酸一钠盐浓度40%，温度50℃，电流密度1000A/m2，极间距1.5cm，阴极室与中间室采用钠离子交换膜，阳极液为10%硫酸，阳极DSA析氧电极，阴极液为10%氢氧化钠，阴极为镍基活性阴极。流速2mm/s，溶液循环电解至pH为2，电流效率为95%。
实施例6
亚氨基二乙酸一钠盐浓度40%，温度80℃，电流密度2000A/m2，极间距1.5cm，阴极室与中间室采用质子离子交换膜，阳极液为5%硫酸，阳极DSA析氧电极，阴极液为5%氢氧化钠，阴极为镍基活性阴极。流速2mm/s，溶液循环电解至pH为2，电流效率为92%。
实施例7
亚氨基二乙酸一钠盐浓度40%，温度80℃，电流密度2000A/m2，极间距1.5cm，阴极室与中间室采用质子离子交换膜，阳极液为5%硫酸，阳极DSA析氧电极，阴极液为15%氢氧化钠，阴极为镍基活性阴极。流速2mm/s，溶液循环电解至pH为2，电流效率为91%。
实施例8
亚氨基二乙酸一钠盐浓度40%，温度80℃，电流密度2000A/m2，极间距1.5cm，阴极室与中间室采用钠离子交换膜，阳极液为20%盐酸，阳极DSA析氯电极，阴极液为5%氢氧化钠，阴极为镍基活性阴极。流速2mm/s，溶液循环电解至pH为2，电流效率为95%。
实施例9
亚氨基二乙酸一钠盐浓度40%，温度80℃，电流密度2000A/m2，极间距1.5cm，阴极室与中间室采用钠离子交换膜，阳极液为5%硫酸，阳极DSA析氧电极，阴极液为5%氢氧化钠，阴极为镍网。流速2mm/s，溶液循环电解至pH为7，电流效率为94%。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种生产亚氨基二乙酸的方法，其特征在于：采用电解的方法进行制备，具体按如下方法进行：
（1）电解过程在含有阳极室、阴极室和中间室的三室电解槽中进行；电解所取电流密度为100-2000A/m2；
（2）将浓度为5-40%，温度为50-90℃的亚氨基二乙酸一钠盐溶液以0-200mm/s流速通过所述电解槽的中间室，经过一次电解或循环电解达到30-50%转化为亚氨基二乙酸后溶液导出中间室，pH值控制为0.1-2；在槽外冷却溶液析出亚氨基二乙酸结晶后，母液与亚氨基二乙酸一钠盐溶液混合后再进入中间室循环电解；
（3）与此同时，将浓度为1-50%，温度为50-90℃的酸性溶液导入所述电解槽的阳极室，并对导入的酸性溶液持续补水，将浓度升高的酸性溶液导出阳极室，同时收集氧气或氯气；
（4）与此同时，将浓度为1-35%，温度为50-90℃的氢氧化钠溶液导入所述电解槽的阴极室，将浓度升高的氢氧化钠溶液导出阴极室，同时收集氢气。
2.如权利要求1所述的生产亚氨基二乙酸的方法，其特征在于：所述亚氨基二乙酸一钠盐溶液在电解前经过精密过滤。
3.如权利要求1所述的生产亚氨基二乙酸的方法，其特征在于：所述酸性溶液为硫酸或盐酸或磷酸或其它无机酸或上述酸的混合物。
4.如权利要求1所述的生产亚氨基二乙酸的方法，其特征在于：持续补充的水为蒸馏水或去离子水。
5.如权利要求1所述的生产亚氨基二乙酸的方法，其特征在于：电解过程，所用电解槽为单极式或复极式，三个室中的溶液在电解槽中并联流动或串联流动。
6.如权利要求1所述的生产亚氨基二乙酸的方法，其特征在于：阳极室的材料为钛材、不锈钢、铜、塑料或金属衬塑料；阴极室的材料为镍、不锈钢、铜、碳钢、塑料或金属衬塑料；中间室的材料为镍、不锈钢、铜、碳钢、塑料或金属衬塑料。
7.如权利要求1所述的生产亚氨基二乙酸的方法，其特征在于：阳极室和中间室之间的隔膜为阳离子交换膜或多孔隔膜，阴极室和中间室之间的隔膜为阳离子交换膜或多孔隔膜。
8.如权利要求7所述的生产亚氨基二乙酸的方法，其特征在于：阳极室中的阳离子交换膜为质子交换膜，阴极室中的阳离子交换膜为质子交换膜或钠离子交换膜。
9.如权利要求1所述的生产亚氨基二乙酸的方法，其特征在于：阳极室中的阳极为DSA析氧电极或DSA析氯电极、不锈钢电极、碳材电极、铂电极；阴极室中的阴极为镍基活性电极、镍电极、铜电极、不锈钢电极、铁合金电极、碳电极。
10.如权利要求1所述的生产亚氨基二乙酸的方法，其特征在于：阴极和阳极之间的间距为0.1-10cm。
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