催化氧化法合成葡萄糖酸钠水剂的研究及其应用

摘要

D-葡萄糖酸钠，由于其无毒，原料来源广的特性，在工业上用途十分广泛，已经涉及医药，食品，化工以及混凝土等领域。主要合成方法有生物发酵法，多相催化氧化法，均相氧化法及电解法。目前，国内实现工业化生产的以葡萄糖生物发酵法和多相催化氧化法为主。为此，本文采用均相催化氧化法和电催化氧化法一步合成葡萄糖酸钠水剂，构筑新型催化体系，建立葡萄糖酸钠快速定量分析方法，优化了合成工艺条件，对比不同工艺的优缺点与性价比，为实施化学法及电化学法合成葡萄糖酸钠水剂的工业化生产提供技术支持。并对产品进行了结构表征、性能测试，及其在混凝土中的应用研究。
　　论文的主要研究工作如下:
　　1.通过对非水滴定法的改进，建立了一种可直接测定水溶液中葡萄糖酸钠含量的快速分析方法。并与分光光度法进行比较。相对误差≤1.03％，表明改进的非水滴定法测定结果准确可靠。
　　2.通过单因素条件实验，优化的NaClO氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠水剂的合成工艺条件为:初始糖浓度50％（9％NaClO溶解），反应温度20℃，介质pH9-10，氧化剂滴加时间0.5h;葡萄糖转化率87.8％，残糖含量小于1％。可获得葡萄糖酸钠含量18％的水剂产品。
　　3.经过单因素条件实验，确定的H2O2氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠水剂的合成工艺条件为:H2O2浓度15％，初始糖浓度40％，反应温度60℃，H2O2滴加时间6h，反应时间2h;葡萄糖转化率90.7％，残糖含量小于2％。可获得葡萄糖酸钠含量23％左右的水剂产品。
　　4.建立了间接电解氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠水剂的合成工艺。石墨阳极，钛板阴极，电解电压4.0V，电流密度0.4A/cm2，极间距1.0cm，发生电解质4％，初始糖浓度15％，电解液pH9-10，反应温度40℃;葡萄糖转化率94.3％，残糖含量小于2％。可获得葡萄糖酸钠含量15％左右的水剂产品。同时，利用循环伏安法验证了间接电解氧化葡萄糖的机理，Br-首先在阳极被氧化为Br2，Br2作为电生氧化剂氧化葡萄糖生成葡萄糖酸，自身被还原为Br-的EC机理。
　　5.三种自制葡萄糖酸钠水剂与工业葡萄糖酸钠粉剂进行了水泥净浆应用试验比较，结果表明，自制水剂与萘系减水剂及不同水泥适应性良好，缓凝效果与工业葡萄糖酸钠相当，甚至优于工业葡萄糖酸钠。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 葡萄糖酸钠的缓凝机理

1．1．1 吸附理论

1．1．2 络盐理论

1．1．3 成核生成抑制理论

1．2 葡萄糖酸钠的合成方法

1．2．1 生物发酵法

1．2．2 多相催化氧化法

1．2．3 均相氧化法

1．2．4 电解氧化法

1．3 国内葡萄糖酸钠水剂研究现状

1．4 本课题研究的目的、意义及主要内容

1．4．1 目的和意义

1．4．2 主要研究内容

2 葡萄糖酸钠快速定量分析方法的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器

2．2．2 试剂

2．2．3 溶液配制

2．2．4 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 非水滴定法标准曲线

2．3．2 非水滴定校准曲线

2．3．3 非水滴定标准曲线与校准曲线的比较

2．3．4 λmax的选择

2．3．5 分光光度法标准曲线

2．3．6 非水滴定法与分光光度法的比较

2．4 小结

3 葡萄糖酸钠水剂合成方法的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器

3．2．2 试剂

3．2．3 实验装置与合成路线

3．2．4 水剂产品中残糖及葡萄糖酸钠含量检测方法

3．2．5 NaClO法合成葡萄糖酸钠水剂

3．2．6 H2O2法合成葡萄糖酸钠水剂

3．2．7 间接电解法制备葡萄糖酸钠水剂

3．2．8 自制水剂产品与工业粉剂理化性质的比较

3．3 结果与讨论

3．3．1 间接电解法反应机理

3．3．2 NaClO法合成条件的优化

3．3．3 H2O2法合成条件的优化

3．3．4 间接电解法工艺条件的优化

3．3．5 理化性质比较

3．4 小结

4 产品结构表征及水泥净浆应用实验研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器

4．2．2 药品

4．2．3 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 FT-IR分析

4．3．2 分子间缔合的验证

4．3．3 应用实验

4．4 小结

5 三种合成葡钠方法的比较

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 仪器

5．2．2 试剂

5．2．3 实验方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 生产成本分析

5．3．2 三种合成方法所得产品的应用实验比较

5．4 小结

致谢

参考文献

附录