DOI: https://doi.org/10.20998/10.20998/2079-0821.2020.02.05

ОБҐРУНТУВАННЯ СКЛАДУ ЕЛЕКТРОЛІТУ В ЕЛЕКТРОХІМІЧНОМУ СИНТЕЗІ ПЕРОКСИМОЛОЧНОЇ КИСЛОТИ

Serhii Alexandrovich Vodolazhenko, Svitlana Germanivna Deribo, Tetiana Vasylivna Shkolnikova, Issam Hussein Chahine

Анотація


Пероксимолочна кислота (ПОМК) є сильним дезінфектантом з широким спектром антимікробної активності. Її широке застосування гальмується через відсутність електрохімічної технології синтезу ПОМК, що дозволить розробити локальні електрохімічні генератори для виробництва дезінфектантів на її основі. Для аналізу вольт амперних залежностей перебігу суміщених анодних процесів був застосований термодинамічний аналіз рівноважних потенціалів. Відомості про стандартний потенціал системи СН3СH(OH)С(=О)ОН « СН3СH(OH)С(=О)ООН відсутні, як в довідковій літературі, так і в фахових наукових виданнях. Показано, що електрохімічний синтез ПОМК є суміщеним з процесами виділення кисню та утворення пероксиду водню. Для гальмування перебігу побічних процесів застосована добавка до розчину молочної кислоти 0,5 моль×дм–3 H2SO4. Адсорбція сульфат іонів призводить до витіснення певної частки молекул води за межі між фазної границі. Також відмічено збільшення майже в 2 рази анодної густини струму при потенціалах електрохімічного синтезу пероксисполук. Встановлено, що молекула молочної кислоти вбудовується в структуру приелектродного шару з спрямованою до поверхні аноду карбоксильною групою. Перегин вольт амперної залежності, при потенціалах більш позитивних за 1,70…1,75 В, вказує на перебіг суміщених процесів утворення пероксисполук, які перебігають зі значним гальмуванням кисневої реакції на Pt/PtO2 аноді. Виділення кисню в цих умовах відбувається через утворення і розклад Н2О2. Різниця потенціалів прямого і зворотнього ходу вольт амперних залежностей вказує на значний вплив молочної кислоти на адсорбційні процеси на поверхні аноду. Одержані результати підтвердили обґрунтованість вибору Pt/PtO2 аноду для електрохімічного синтезу ПОМК. Обґрунтовано склад електроліту для електрохімічного синтезу ПОМК: 2 моль×дм–3 молочної кислоти, 0,5 моль×дм–3 сульфатної кислоти.


Ключові слова


молочна кислота; пероксимолочна кислота; дезінфектант; суміщені анодні процеси; електрохімічного синтез; пероксид водню

Повний текст:

PDF

Посилання


Luukkonen, T., Pehkonen, S.O., 2017. Peracids in water treatment: a critical review. Crit. Rev. Environ. Technol. 47 (1), pp. 1–39.

Shablovsky V.O. A new disinfectant based on hydrogen peroxide and lactic acid / V. O. Shablovsky, A. V. Tuchkovskaya, O. G. Pap, O. V. Ivashina, T. V. Khovzun, A. E. Vysotsky // Chemical problems of creating new materials and technologies. –Minsk, –2008– С 512 - 521.

Bilous T. A., Tulskaya A. G., Matrunchyk O. L. Promising Materials and Processes in Applied Electrochemistry: monograph. Kyiv, KNUTD, 2017, pp. 230 - 234.

Tulskiy GG Kinetics of combined processes on anodes with a combined oxide-metal coating in sulfate acid solutions / GG Kinetics. Tulsky, V.B. Bayrachny, O. M. Muratova, O.O. Smirnov // Ukrainian Chemical Journal. - Kiev, - 2011. - T. 77, - No. 7–8. - C 38 - 41.

Bilous T. A. Installation of an electrolyte warehouse for electrochemical synthesis of peroxycytic acid / T. A. Bilous, G. G. Tulskiy, O. L. Matrunchik // Bulletin of NTU "KhPI". - Series: Chemistry, chemistry technology and ecology. - Kh .: NTU "KhPI". - 2017. - No. 49 (1270). - S. 10 - 14.

Кreshkov А.P., Yaroslavtsev А.А. Osnovy analytic chemistry. Kolichestvenniy analiz. М.: Chemistry, –1982. – С. 142-145.

Methods for determining the mass fraction of hydrogen peroxide and peracetic acid in disinfectants of LLC "Delta chem-tek" Chiqian Zhang, Pamela J. B. Brown, Zhiqiang Hu Thermodynamic properties of an emerging chemical disinfectant, peracetic acid / / Science of The Total Environment. - 2018. - V 621, - No. 4, - P. 948-959.

Bhasarkar, J.B., Chakma, S., Moholkar, V.S., 2015. Investigations in physical mechanismof the oxidative desulfurization process assisted simultaneously by phase transfer agent and ultrasound. Ultrason. Sonochem. 24, pp. 98-106.

Coyle, E.E., Ormsbee, L.E., Brion, G.M., 2014. Peracetic acid as an alternative disinfection technology for wet weather flows. Water Environ. Res. 86 (8), pp. 687-697.

Pechacek, N., Osorio, M., Caudill, J., Peterson, B., 2015. Evaluation of the toxicity data for peracetic acid in deriving occupational exposure limits: a minireview. Toxicol. Lett. 233 (1), 45 - 57.

Robert D. Bach, Philippe Y. Ayala, H. B. Schlegel A Reassessment of the Bond Dissociation Energies of Peroxides. An ab Initio Study / // Journal of the American Chemical Society 1996, - V 118, - No. 50, - P 12758-12765.

Tulskaya A.G. The mechanism of depolarization of the anodic process in the sulfate acid cycle of hydrogen production. Tulskaya // Bulletin of NTU "KhPI". - 2013. - No. 64. - P. 162 - 167.

Damaskin, B. B., Nekrasov, L. N., Petriy, O. A., Podlovchenko, B. I., Stenina, E. V., and Fedorovich, N. V. Electrode processes in solutions of organic compounds ... Moscow University Press Moscow, 1985.

Yoshida, K. Electrooxidation in organic chemistry. The role of radical cations in synthesis. / K. Yoshida. - M.: Mir, 1987 .– S 336

Voronov M. S. Improvement of the technology of obtaining peracetic acid by catalysis with ion-exchange resins in aqueous solutions of acetic acid and hydrogen peroxide / M. S. Voronov, V. N. Sapunov, A. A. Makarov, A. D. Kulazhskaya // Journal of Applied Chemistry. - 2016. - T. 89. - Issue. 3. - S. 370 - 380.

Dul’neva L. V., Moskvin A. V. Kinetics of formation of peroxyacetic acid. Russian Journal of General Chemistry, 2005, Vol. 75, no.7, pp. 1125 - 1130.

Bilous T. A. Adsorption of oztic acid and promoters of peroxo-groups on platinum with high anode potentials / T.А. Bilous, G.G. Tulskiy, I.Kh. Shahin, K.M. Krotinova // Bulletin of NTU "KhPI". - Series: Chemistry, chemistry technology and ecology. - Kh .: NTU "KhPI". - 2019. - No. 1 (2019). - S. 3 - 7.

Bilous Tetiana, Tulskaya Alena, Ryshchenko Igor, Chahine Issam, Bairachnyi Volodymyr. (2020). Electrochemical Synthesis of Peroxyacetic Acid on Pt / PtO and PbO2 Anodes. Chemistry and Chemical Technology. 14. 135-138. 10.23939 / chcht14.02.135.