КІНЕТИКА АНОДНИХ ПРОЦЕСІВ ПРИ ОКИСЛЕННІ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДУ

Автор(и)

  • Саіф Алі Абдулхаді Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
  • Альона Геннадіївна Тульська Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0003-3982-6996
  • Володимир Борисович Байрачний Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0001-8397-3489
  • Ирина Валериевна Сінкевич Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0002-6089-0266

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0821.2021.01.09

Ключові слова:

диметилсульфоксид, диметилсульфон, метан сульфонова кислота, керований синтез, платиновий електрод, виділення кисню, пероксидні радикали, гранична густина струму

Анотація

Диметилсульфоксид є сировиною у великій кількості синтезів органічних речовин. Значний інтерес являє одержання цільових продуктів окислення диметилсульфоксиду – диметилсульфону  та метан сульфокислоти. Диметилсульфон поширений як харчова домішка, що призначена для лікування і укріплення суставів и звязок людини. За звичай, диметилсульфон синтезують шляхом окислення диметилсульфоксиду гарячим 30 %–ним розчином пероксиду водню в крижаній оцтовій кислоті. Синтез супроводжується значними втратами пероксиду водню, цільовий продукт підлягає багатоступеневому очищенню. Можливості керованого синтезу диметилсульфону і МСК високої чистоти з’являються при застосуванні електрохімічного методу окислення диметилсульфоксиду у його водному розчині на мало зношуваному аноді з високою перенапругою кисневої реакції. Можливості такого керованого синтезу є актуальним через здатність сульфуру до легкої зміни ступеня окислення. Дослідження кінетики анодних процесів на платиновому електроді проводили в діапазоні концентрацій 1,0…4,0 моль×дм–3 диметилсульфоксиду. Підйом струму електролізу спостерігався при потенціалах, що є більш позитивними за 1,3…1,4 В. За таких потенціалів на платиновому аноді, вкритому шаром оксидів платини, відбувається виділення кисню. Для гальмування процесу виділення кисню і досягнення потенціалів утворення пероксидних радикалів у водні розчини диметилсульфоксиду додали сульфатну кислоту у кількості 0,2 моль×дм–3. Це дозволяє зсунути потенціали підйому струму електролізу у 0,2 моль×дм–3 Н2SO4 до 1,7…1,9 В. Що вказує на процеси утворення пероксидних радикалів на поверхні платинового аноду. При досягненні потенціалів 1,78…1,80 В спостерігається гранична густина анодного струму. Значення граничної густини анодного струму також залежить від концентрації диметилсульфоксиду. Так, для 1,0 моль×дм–3 диметилсульфоксиду, додаванням 0,2 моль×дм–3 Н2SO4, гранична густина анодного струму складає 32 мА×см–2, а для 4,0 моль×дм–3 диметилсульфоксиду, додаванням 0,2 моль×дм–3 Н2SO4, – 55 мА×см–2. Подальше підвищення концентрації диметилсульфоксиду в електроліті не призводить до збільшення граничної густини анодного струму. Це можна пояснити повним витісненням молекул протонованої води з поверхні платинового аноду і зникненням джерела утворення гідроксильних груп. Подальший зсув анодного потенціалу позитивніше за 2,00…2,05 В призводить до стрімкого зростання густини струму. При таких потенціалах диметилсульфоксид і диметилсульфон окислюються до метансульфонової кислоти з паралельним перебігом процесів виділення кисню і пероксиду водню.

Біографії авторів

Саіф Алі Абдулхаді, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

аспірант, м. Харків

Альона Геннадіївна Тульська, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри технології переробки нафти, газу та твердого палива; м. Харків.

Володимир Борисович Байрачний, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

кандидат технічних наук, доцент, професор кафедри хімічної техніки та промислової екології,
м. Харків.

Ирина Валериевна Сінкевич, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

кандидат технічних наук, доцент, , доцент кафедри технології переробки нафти, газу та твердого палива; м. Харків.

Посилання

Belen’ky’j L.Y’. Xy’my’ya organy’chesky’x soedy’neny’j sery. Obshhy’e voprosy. – M.: Xy’my’ya, 1988. – 320 s.

Nejland O.Ya. Organy’cheskaya xy’my’ya: uchebny’k dlya xy’m. specz. vuzov. – M.: Vysh. shk., 1990. – 751 s.

Dutka V.S. Ky’nety’ka oky’sleny’ya sul’foksy’dov peroksy’ky’slotamy’. Ukr. xy’m. zhurn. – 1997. – T. 63, № 1. –

S. 51 – 54.

Choban A.F. Oky’sleny’e dy’mety’lsul’foksy’da peroksy’dom vodoroda v pry’sutstvy’y’ KON. Zhurn. obshh. xy’my’y’. – 2008. – T. 78, № 11. – S. 1838 – 1842.

Yoshibo O. Kinetics of the oxidation of dimethyl suloxide with aqueous hydrogen peroxide catalyzed by sodium tungstats. Can. J. Chem. – 1981. – Vol. 59. – P. 718 – 722.

Gernon M. D. Environmental benefits of methanesulfonic acid. Comparative properties and advantages. / M. D. Gernon, M. Wu, T. Buszta, P. Janney. Green Chem. 1999, vol. 1, pp. 127–140.

H.S Hibiev. Ehlektrokhimicheskii sintez dimetilsul’fona i metansul’fokisloty iz dimetilsul’foksida / KH.S. Khibiev, K.O. Omarova, Sh.Sh. Khidirov // Ehlektrokhimiya. – 2010. – T 46. – № 8. – S. 1021.

Walsh Frank C. Versatile electrochemical coatings and surface layers from aqueousmethanesulfonic acid / Frank C.Walsh, Carlos Ponce de León // Surface and Coatings Technology. – 2014. – V 259. – № 11. – P. 676 – 697.

Tul’skii G.G., Bairachnii V.B., Muratova O.M., Smirnov O.O Kinetika sovmeshchennykh protsessov na anodakh s kombinirovannym oksidno–metallicheskim pokrytiem v rastvorakh sul’fatnoi kisloty // Ukrainskii khimicheskii zhurnal. –Kiev, –2011. –T. 77, – № 7–8. S 38 – 41.

Bilous T.A., Tul’s’ka A.G., Shaxin I.X., Samojlenko S.O. Obg’runtuvannya vy’boru promotoriv utvorennya perokso–grup dlya elektroximichnogo sy’ntezu peroksy’ocztovoyi ky’sloty’. Visny’k NTU «XPI». Seriya: Ximiya, ximichna texnologiya ta ekologiya, 2018. – № 39 (1315). – S. 14–18.

Bilous T.A, Tul’s’ky’j G.G., Matrunchy’k O.L. Obg’runtuvannya skladu elektrolitu dlya elektroximichnogo sy’ntezu peroksy’ocztovoyi ky’sloty’. Visny’k NTU «XPI». Seriya: Ximiya, ximichna texnologiya ta ekologiya, 2017. № 49 (1270). S. 10−14.

Kravchenko K. M., Pavlov B. V., Tul’s’ky’j G. G. Sumishheni anodni procesy’ u rozchy’nax sul’fatnoyi ky’sloty’ // Visny’k NTU «XPI». − Seriya: Novi rishennya v suchasny’x texnologiyax. − X.: NTU «XPI». − 2020. − № 4 (6). − S. 99 − 106.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-05-15