ВВЕДЕНИЕ

Традиционным химическим технологиям присущи многие недостатки: образование большого количества сильно загрязненных сточ­ных вод (43 м³/т); накопление значительного количества трудноутилизируемых отходов минеральных солей (800 кг/т), а также сложность создания унифицированных производств с быстрой сменой ассортимента производимых малотоннажных продуктов, обусловленная раз­нообразием необходимых окислителей или восстановителей [1].

Перспективным направлением снижения отрицательного воздействия химической промышленности на окружающую среду является разработка производств на основе электрохимических процессов, позволяющих отказаться от применения химических окислителей и вос­становителей, существенно сократить или полностью исключить образование отходов минеральных солей, более эффективно использо­вать исходное сырье и материалы.

Замена химических стадий на электрохимические в процессах синтеза органических веществ позволяет:

- разрабатывать унифицированные технологические схемы производства различных веществ (вследствие универсальности окислите­ля и восстановителя - электрический ток);

- селективно осуществлять процесс, благодаря возможности установления требуемого значения потенциала электрода;

- снизить количество сточных вод и отходов за счет создания технологий с замкнутым циклом водопользования и исключения хими­ческих окислителей или восстановителей.

Указанные возможности электрохимического способа не были в достаточной мере использованы для разработки электрохимических технологий синтеза альтакса. Производство альтакса (ускоритель вулканизации) в настоящее время осуществляется традиционными мето­дами химической технологии: окислением 2-меркаптобензтиазола нитритом натрия в кислой среде. Процесс сопровождается образовани­ем оксида азота (II): 2 моля на 1 моль целевого продукта.

Работа выполнена в соответствии с аналитической ведомственной целевой программе "Развитие научного потенциала высшей шко­лы на 2006 - 2008" (тема РНП 2.1.1.1635 "Научные основы экологически чистых электрохимических процессов синтеза органических со­единений на переменном и постоянном токе").

В предлагаемой монографии рассмотрены научные основы электрохимической технологии синтеза веществ на переменном токе:

- методологические подходы к разработке жлектрохимических процессов производства органических соединений;

- влияние нестационарных режимов проведения электрохимических процессов на качество целевых продуктов:

- природа влияния алифатических спиртов (5-метил-2-гексанола, 2-метил-2-гексанола, 2-метил-3-гексанола, пропанола-1, гексанола- 1 и этанола) вольтамперным и осциллографическим методами на электрохимическое поведение аниона 2-меркаптобензтиазолата натрия на платиновом электроде;

- влияние плотности тока и скорости прокачки реакционной массы на технологические характеристики (выход по току и электроэнер­гии) процесса синтеза альтакса на переменном токе в присутствии алифатических спиртов (5-метил-2-гексанола, 2-метил-2-гексанола, 2- метил- 3-гексанола) для нахождения эффективных условий его проведения;

- масштабный переход от лабораторных установок к опытно-промышленным;

- инженерная методика расчета электродного блока электролизера для синтеза веществ на переменном токе.

В монографии представлены впервые полученные данные вольтамперометрного и осциллографического исследований электрохими­ческого поведения 2-меркаптобензтиазолата натрия на платиновом электроде в присутствии алифатических спиртов и установлена ад­сорбционная природа их влияния на реакцию анодного образования альтакса; экспериментальные материалы о влиянии алифатических спиртов (5-метил-2-гексанола, 2-метил-2-гексанола, 2-метил-3-гексанола) на процесс получения альтакса на переменном токе частотой 50 Гц, а также влияния плотности тока и скорости прокачки раствора на технологические характеристики процесса (выход по току и затраты элек­троэнергии).

Описана разработанная авторами монографии установка на базе модуля "АЦП-ЦАП 16/16 Sigma USB” и персонального компьютера для изучения механизма электродных процессов методом осциллографической вольтамперометрии на платиновом микроэлектроде, позво­ляющая получать необходимые исследователю зависимости E - t, dE/dt - t и dE/dt - E.

Монография предназначена для студентов, аспирантов и научных работников, специализирующихся в области технологии электро­химических производств органических соединений, а также для преподавателей учебных курсов: "Физическая химия", "Электрохимия" и "Технология электрохимических производств".