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烟酸又名尼古丁酸，或吡啶-3-甲酸，是人体和动物体必不可少的物质。它被广泛应用于农药、医药和食品等精细化工行业，是重要的药物合成中间体及食品、饮料和饲料的添加剂。 目前，烟酸的合成方法主要有化学氧化法、氨氧化法、空气氧化法、电解氧化法和喹啉氧化法等。其中，电解氧化法与其它几种方法比较具有工艺简单、流程短、反应条件温和、产品质量好、污染低等优点，是一种很有开发前景的烟酸合成方法。 3-甲基吡啶是一种廉价易得的石油产品，被认为是电解法生产烟酸的最佳原料。但是，以3-甲基吡啶为原料电氧化制取烟酸的工业报导十分有限，且产率都较低。这主要是因为电解法技术含量高，电解体系的选择及产物的分离问题目前还没有很好地解决。很多文献报导及前人工作都表明，对于该电氧化反应，Pb02电极为最佳阳极材料，硫酸为最佳阳极液介质。隔膜是电解槽的重要组成部分，作为隔膜的离子交换膜对电解条件和电解效果影响很大，没有隔膜的3-甲基吡啶电氧化制烟酸的电解效果很差，而在隔膜的选择方面，前人没有进行过系统地研究。本论文对四种不同离子交换膜作隔膜的电解体系进行了研究。1． 国产CM一00l(聚乙烯磺酸型)质子交换膜作为隔膜的电解体系。用正交 试 验 设 计 方 法 对 阳 极 液 中 硫 酸 浓 度 ( 质 量 比 为 1 5 % 和 2 0 % ) 和 3 - 甲基吡啶浓度(0．5mol／L和0．7m01／L)及阳极电位(1．8V和1．85V)进行3因素2水平的恒电位电解实验。经过优化筛选，得到最佳阳极氧化条件是阳极液的硫酸浓度20%，3-甲基吡啶浓度0．7mol／L，阳极电位1．85V(vs SCE)。在上述实验基础上，进行了扩大规模的耗竭性电解实验，对 75<WP=82>阳 极 液 中 硫 酸 的 浓 度 ( 1 0 % ， 1 5 % ， 1 8 % ， 2 7 % ) 和 3 一 甲 基 吡 啶 的 浓 度(0．5mol／L，O．6mol／L，0．8mol／L)两个因素做了规律性考察。发现18%的硫酸和0．6mol／L的3-甲基吡啶组成的阳极液具有最佳的电流效率和选择性，电流效率最高达到68．16%，选择性最高达到80．65%。同时进行了向阳极液中补充3一甲基吡啶来恒定阳极液中反应物浓度的持续电解实验，电流效率能够维持在65%以上，最高达到73．03%；选择性能够维持在80%以上，最高达到98．76%。上述实验中阴极液组成均为lO% NaOH水溶液。对比阴极液为10%硫酸水溶液的情况，电流效率最高为63．63%，选择性最高为97．40%。阴极液为硫酸水溶液时，槽压明显降低，从而降低了能耗，每生产1克烟酸消耗电能对于NaOH阴极液体系为7．34J，而硫酸阴极液体系为6．47J。通过对阴极液中3-甲基吡啶的定量分析，发现此离子交换膜存在一定的3-甲基吡啶透过现象，透过率在7．5%左右 。2． 选用美国Du Pont公司的Nafion902(全氟磺酸型)Na+离子交换膜作为隔膜进行研究。电流效率最高达到80．52%，选择性最高达到95．02%。体系槽压较高(6．0v)，电流密度较低(7．5mA／cm2)，每生产l克烟酸消耗电能13．64J，能耗较上述体系高。而且Nafion902膜的3-甲基吡啶透过很严重，透过率为33．3%。3．在阳离子交换膜体系中，还对我院高分子实验室合成制备的聚醚醚酮磺化质子交换膜进行了考察。采用恒电位电解方法，电流效率为56．66%，选择性为89．11%。该膜的膜电阻较大，槽压较高(5．77V)，电流密度为40mA／cm2，能耗较高，每生产1克烟酸消耗电能13．58J。膜对3-甲基吡啶透过率为13．9%。4 ． 选 择 E D I ( 苯 乙 烯 季 胺 型 ) 阴 离 子 交 换 膜 作 隔 膜 进 行 3 - 甲 基 吡 啶 电 76<WP=83>氧化研究，采用恒电位电解法对不同阳极电位(1．55V、1．65V和1．70V)进行比较，发现阳极电位为1．70V时电解效果较好，电流效率为52．39%，选择性为56．70%。对于阴膜体系，阴极液中导电阴离子的种类是影响电解效果的重要因素。通过扩大规模的耗竭性电解实验，比较了NaOI-I水溶液作为阴极液和硫酸水溶液作为阴极液两个体系的情况。NaOH水溶液作为阴极液时电流效率最高达到57．55%，选择性最高达到88．91%，但随着电解的进行电流效率和选择性都明显下降。硫酸水溶液作为阴极液时电流效率最高为42．99%，选择性最高为70．66%，随电解进行电流效率及选择性变化不大。能耗方面，每生成l克烟酸，NaOl-I阴极液体系消耗电能12．68J，硫酸阴极液体系为9．79J。EDI阴膜的3-甲基吡啶膜透过率很小，通常只有0．5%，最高1．1%。 除上述电解实验外，还研究了烟酸和3-甲基吡啶的高效液相色谱定量分析及产物醇洗提纯等电解液后处理分离提纯方法。经过优化，高效液相色谱对产物及反应物的分析结果重现性高，准确可信；醇洗法分离提纯出的烟酸产品纯度较高，可以达到工业产品要求。