RU2239494C1 - Catalyst for oxidizing phenol-series compounds - Google Patents
Catalyst for oxidizing phenol-series compounds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239494C1 RU2239494C1 RU2003117507/04A RU2003117507A RU2239494C1 RU 2239494 C1 RU2239494 C1 RU 2239494C1 RU 2003117507/04 A RU2003117507/04 A RU 2003117507/04A RU 2003117507 A RU2003117507 A RU 2003117507A RU 2239494 C1 RU2239494 C1 RU 2239494C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- oxidation
- compound
- manganese
- compounds
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области прикладной химии, а именно - к области химических процессов, проводимых с использованием катализатора, и может быть использовано в различных отраслях науки и техники, в которых проводят полное или частичное окисление соединений фенольного ряда.The invention relates to the field of applied chemistry, namely to the field of chemical processes carried out using a catalyst, and can be used in various fields of science and technology in which the phenolic compounds are completely or partially oxidized.
Известна каталитическая композиция (SU, патент 1832670, 1996), предназначенная для окисления органических соединений: ароматических и содержащих ион гидроксила. Указанная композиция содержит СuСr2O4 и γ -Аl2О3.Known catalytic composition (SU, patent 1832670, 1996), intended for the oxidation of organic compounds: aromatic and containing hydroxyl ion. The specified composition contains CuСr 2 O 4 and γ-Al 2 About 3 .
Недостатком известной каталитической композиции следует признать ее непригодность для окисления соединения фенольного ряда.A disadvantage of the known catalytic composition should be recognized as its unsuitability for the oxidation of compounds of the phenolic series.
Известен катализатор окисления органических соединений в сточных водах (Fr, заявка 2172214, 1973), содержащий оксиды двухвалентных марганца, меди и кобальта, нанесенных на γ -Аl2О3, используемый в качестве носителя.A known catalyst for the oxidation of organic compounds in wastewater (Fr, application 2172214, 1973), containing oxides of divalent manganese, copper and cobalt deposited on γ -Al 2 O 3 used as a carrier.
Недостатком известного катализатора следует признать слабое влияние на окисление соединений фенольного ряда.A disadvantage of the known catalyst should be recognized as a weak effect on the oxidation of compounds of the phenolic series.
Наиболее близким аналогом предложенного катализатора можно признать катализатор окисления органических загрязнений в сточных водах (DD, патент 97184, 1973). Указанный катализатор содержит соединение двухвалентного марганца, а также СuО и Сr2О3, нанесенные на γ -Аl2О3.The closest analogue of the proposed catalyst can be considered a catalyst for the oxidation of organic pollutants in wastewater (DD, patent 97184, 1973). The specified catalyst contains a compound of divalent manganese, as well as CuO and Cr 2 About 3 deposited on γ-Al 2 About 3 .
Недостатком известного катализатора следует признать слабое влияние на окисление соединений фенольного ряда.A disadvantage of the known catalyst should be recognized as a weak effect on the oxidation of compounds of the phenolic series.
Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого изобретения, состоит в разработке селективных катализаторов окисления растворенным кислородом соединений фенольного ряда в технологических растворах и сточных водах различных производств.The technical problem solved by the present invention is to develop selective catalysts for the oxidation with dissolved oxygen of phenolic compounds in technological solutions and wastewater of various industries.
Технический результат, получаемый при использовании предложенного катализатора, состоит в обеспечении возможности окисления растворенным кислородом соединений фенольного ряда в технологических растворах, а также сточных водах различных производств.The technical result obtained by using the proposed catalyst is to provide the possibility of oxidation with dissolved oxygen of phenolic compounds in technological solutions, as well as wastewater of various industries.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать катализатор окисления соединений фенольного ряда в технологических растворах и сточных водах, содержащий комплексное соединение, полученное взаимодействием соединения хлорида марганца (II) и N-фенилантраниловой кислоты или ацетилацетона. Предпочтительно мольное соотношение марганец: хелатообразующее соединение составляет 1:1.To achieve the technical result, it is proposed to use a catalyst for the oxidation of phenolic compounds in technological solutions and wastewater containing a complex compound obtained by the interaction of a compound of manganese (II) chloride and N-phenylanthranilic acid or acetylacetone. Preferably, the molar ratio manganese: chelating compound is 1: 1.
Для получения предлагаемого катализатора необходимо смешать в соответствующем мольном соотношении (предпочтительно 1:1) предварительно приготовленные растворы MnCl2 и хелатообразующего соединения. Концентрация катализатора в очищаемой среде в большинстве случаев составляет 10% от суммарной концентрации окисляемых веществ.To obtain the proposed catalyst, it is necessary to mix in an appropriate molar ratio (preferably 1: 1) pre-prepared solutions of MnCl 2 and chelating compounds. The concentration of the catalyst in the cleaned medium in most cases is 10% of the total concentration of oxidizable substances.
В частности, для получения жидкофазного катализатора окисления предложенного состава (0,3 М) к 5 г MnCl2× 4H2O, растворенного в 50 мл воды, добавляют 2,5 г ацетилацетона (или 5,4 г N-фенилантраниловой кислоты), предварительно растворенных в 25 мл 1 н. раствора NaOH. Полученную смесь выдерживают при комнатной температуре 0,2-0,25 часа. Катализатор готов к работе. Каталитическая активность предложенного катализатора была проверена в процессе окисления соединений фенольного ряда (на примере ванилина, феруловой кислоты и α -гваяцилпропанола) растворенным кислородом в щелочных водной и водно-этанольных средах.In particular, to obtain a liquid-phase oxidation catalyst of the proposed composition (0.3 M), to 5 g of MnCl 2 × 4H 2 O dissolved in 50 ml of water, add 2.5 g of acetylacetone (or 5.4 g of N-phenylanthranilic acid), previously dissolved in 25 ml of 1 N. NaOH solution. The resulting mixture was kept at room temperature for 0.2-0.25 hours. The catalyst is ready to go. The catalytic activity of the proposed catalyst was tested in the process of oxidation of phenolic compounds (for example, vanillin, ferulic acid and α-guaiacylpropanol) with dissolved oxygen in alkaline aqueous and aqueous-ethanol media.
Для изучения кинетики окисления соединений фенольного ряда растворенным кислородом использовали спектрофотометрический метод. С этой целью измеряли зависимость оптической плотности (D) по полосе 347 нм термостатированных исследуемых растворов от времени (τ ), причем измерения проводили с интервалом в 5 минут в течение двух часов на спектрофотометре СФ-46 относительно растворителя. Псевдоконстанты скорости реакции окисления определяли как тангенс угла наклона прямолинейных зависимостей lnD=f(τ ). Полученные значения псевдоконстант скорости реакции окисления (Kobs) показали, что предложенный катализатор обладает наибольшей каталитической активностью в щелочной спиртово-водной среде (50 об.% этанола). Это позволило высказать предположение об использовании его в качестве катализатора окислительных процессов.To study the kinetics of oxidation of phenolic compounds with dissolved oxygen, the spectrophotometric method was used. For this purpose, the dependence of the optical density (D) was measured over a band of 347 nm of thermostated test solutions on time (τ), and the measurements were carried out at intervals of 5 minutes for two hours on an SF-46 spectrophotometer relative to the solvent. The pseudo-constants of the oxidation reaction rate were determined as the slope of the linear dependencies lnD = f (τ). The obtained values of the pseudo-constants of the oxidation reaction rate (K obs ) showed that the proposed catalyst has the highest catalytic activity in an alkaline alcohol-water medium (50 vol.% Ethanol). This allowed us to suggest that it is used as a catalyst for oxidation processes.
В таблице приведены значения псевдоконстант окисления растворенным кислородом (растворимость кислорода в водном растворе составляет -2,58× 10-4 моль/л, в водно-этанольном растворе (50 об. %) - 3,03× 10-4 моль/л) модельных соединений фенольного ряда в присутствии катализатора и в отсутствии катализатора. Исследования по изучению свойств предложенного катализатора показали, что он достаточно хорошо растворим в воде и в водно-этанольном растворителе (50 об. %), растворы с концентрацией 10-4 -1 моль/л окрашены в желтоватый цвет, стабильны в течение двух суток, при этом каталитическая активность предложенного катализатора остается неизменной в данном временном интервале. При этом отмечено, что чем более разбавлен раствор, тем более стабилен комплекс в этом растворе.The table shows the values of the pseudo-constants of oxidation with dissolved oxygen (oxygen solubility in an aqueous solution is -2.58 × 10 -4 mol / l, in an aqueous-ethanol solution (50 vol.%) - 3.03 × 10 -4 mol / l) model compounds of the phenolic series in the presence of a catalyst and in the absence of a catalyst. Studies on the properties of the proposed catalyst showed that it is quite soluble in water and in a water-ethanol solvent (50 vol.%), Solutions with a concentration of 10 -4 -1 mol / l are yellowish, stable for two days, while the catalytic activity of the proposed catalyst remains unchanged in this time interval. It was noted that the more diluted the solution, the more stable the complex in this solution.
Установлено, что рН влияет на стабильность и каталитическую активность катализатора. В различных концентрационных интервалах влияние рН на стабильность комплекса различно: при С=10-4 моль/л данное соединение стабильно в интервале рН 7÷ 11, при С=10-3 моль/л - при рН 7÷ 9,5, при С=10-2 моль/л - при рН 7÷ 8,0.It was found that pH affects the stability and catalytic activity of the catalyst. In different concentration ranges, the effect of pH on the stability of the complex is different: at C = 10 -4 mol / L, this compound is stable in the range of pH 7 ÷ 11, at C = 10 -3 mol / L - at pH 7 ÷ 9.5, at С = 10 -2 mol / l - at pH 7 ÷ 8.0.
С целью исследования влияния концентрации этанола, рН раствора на каталитическую активность комплексного соединения, изучено влияние этих параметров на кинетику окисления модельного соединения в присутствии предложенного катализатора.In order to study the effect of the concentration of ethanol, the pH of the solution on the catalytic activity of the complex compound, the effect of these parameters on the oxidation kinetics of the model compound in the presence of the proposed catalyst was studied.
Оценка влияния концентрации спирта на активность катализатора, проведенная в интервале концентраций этанола от 0 до 50 об.%, показала, что введение органической составляющей в растворитель увеличивает константу скорости реакции окисления, что обусловлено образованием более активной сольватированной формы катализатора.Evaluation of the effect of alcohol concentration on the activity of the catalyst, carried out in the range of ethanol concentrations from 0 to 50 vol.%, Showed that the introduction of an organic component in the solvent increases the oxidation reaction rate constant, which is due to the formation of a more active solvated form of the catalyst.
Результаты исследований по влиянию рН раствора на каталитическую активность катализатора показали, что максимальная константа скорости реакции в реакции окисления модельного соединения ванилина в водно-этанольной среде (50 об.%) достигается при рН 9,5, что соответствует образованию 99,0% ионизированной формы ванилина (рК=8,5), дальнейшее увеличение рН ведет к снижению скорости реакции и связано с образованием менее активных форм катализатора.The results of studies on the effect of the pH of the solution on the catalytic activity of the catalyst showed that the maximum reaction rate constant in the oxidation reaction of the model vanillin compound in a water-ethanol medium (50 vol.%) Is achieved at pH 9.5, which corresponds to the formation of 99.0% ionized form vanillin (pK = 8.5), a further increase in pH leads to a decrease in the reaction rate and is associated with the formation of less active forms of the catalyst.
При использовании предложенного катализатора степень очистки технологических растворов и сточных вод в условиях аэрирования (при рН 8,5) в присутствии катализатора достигает 92-94%.When using the proposed catalyst, the degree of purification of technological solutions and wastewater under aeration conditions (at pH 8.5) in the presence of a catalyst reaches 92-94%.
Полученный катализатор может быть промышленно использован для окисления растворенным кислородом соединений фенольного ряда в технологических растворах и сточных водах различных производств.The resulting catalyst can be industrially used for the oxidation with dissolved oxygen of phenolic compounds in technological solutions and wastewater of various industries.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003117507/04A RU2239494C1 (en) | 2003-06-17 | 2003-06-17 | Catalyst for oxidizing phenol-series compounds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003117507/04A RU2239494C1 (en) | 2003-06-17 | 2003-06-17 | Catalyst for oxidizing phenol-series compounds |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2239494C1 true RU2239494C1 (en) | 2004-11-10 |
| RU2003117507A RU2003117507A (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=34310982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003117507/04A RU2239494C1 (en) | 2003-06-17 | 2003-06-17 | Catalyst for oxidizing phenol-series compounds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2239494C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476384C2 (en) * | 2011-04-05 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Method of purifying sewage waters from phenols |
-
2003
- 2003-06-17 RU RU2003117507/04A patent/RU2239494C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Томас Ч. Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы. - М.: Мир, 1973, с.284. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476384C2 (en) * | 2011-04-05 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Method of purifying sewage waters from phenols |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Doane | The abiotic nitrogen cycle | |
| Groves et al. | Nitrous oxide activation by a ruthenium porphyrin | |
| Abu‐Omar et al. | Clean and efficient catalytic reduction of perchlorate | |
| Penkett et al. | A study of SO2 oxidation in stored rainwater samples | |
| Xiao et al. | Enhanced degradation of 2, 4-dinitrotoluene by ozonation in the presence of manganese (II) and oxalic acid | |
| EA200200696A1 (en) | APPLICATION OF THE ADDITIONAL PROMOTER IN COMBINATION WITH THE CATALYST, CONTAINING THE NOBLE METAL ON THE CARBON MEDIA, IN THE LIQUID OXIDATION REACTIONS | |
| KR100352498B1 (en) | Oxidation method | |
| Kim et al. | Relationship between theoretical oxygen demand and photocatalytic chemical oxygen demand for specific classes of organic chemicals | |
| Panari et al. | Oxidation of mandelic acid by alkaline potassium permanganate. A kinetic study | |
| Lin et al. | Effective catalysts for wet oxidation of formic acid by oxygen and ozone | |
| RU2239494C1 (en) | Catalyst for oxidizing phenol-series compounds | |
| RU2186055C2 (en) | Method of synthesis of derivatives 3-carboxy-4-hydroxybenzaldehyde, method of synthesis of 4-hydroxybenzaldehyde, methods of synthesis of vanillin and ethylvanillin | |
| DE59702371D1 (en) | Process for the preparation of ketoisophorone | |
| Halligudi et al. | Free radical intervention, deamination and decarboxylation in the ruthenium (III)-catalysed oxidation of L-arginine by alkaline permanganate–a kinetic study | |
| Iqubal | Oxidation of citric acid using colloidal MnO2 in the presence of non-ionic surfactant tween-80 | |
| RU2164911C2 (en) | Method of synthesis of substituted 4-hydroxybenzaldehyde | |
| Challis et al. | Chemistry of nitroso-compounds. Part 16. Formation of N-nitrosamines from dissolved NOCl in the presence of alkanolamines and related compounds | |
| Shul'pin et al. | Aerobic photodegradation of phenols in aqueous solutions promoted by metal compounds | |
| CA1123127A (en) | Treatment of nitrated phenol containing effluent streams | |
| RU2001126542A (en) | Multicomponent system for enzymatic oxidation of substrates and method of enzymatic oxidation | |
| CN101434432A (en) | Method for degradating nitrophenol pollutant by catalytic wet co-oxidation method | |
| RU2286332C1 (en) | Method for preparing adamantanol-1 | |
| Chimatadar et al. | A study of the ruthenium (III) catalysed oxidation of L-phenylalanine by heptavalent manganese-A kinetic and mechanistic approach | |
| Naik et al. | Kinetics and mechanism of oxidation of L-leucine by alkaline diperiodatocuprate (III)—A free radical intervention, deamination and decarboxylation | |
| JPS6388094A (en) | Catalytic oxidation method of phenols |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080618 |