CC BY
18УДК 544.723.3
Электрохимическое концентрирование уксусной кислоты М.А. Гусейнов, К.-М.М. Омаров
Дагестанский государственный университет
Известно, что при длительном хранении виноматериалов в больших емкостях на винзаводах нередко они прокисают с образованием уксусной кислоты. Извлечение или ее утилизация является проблемой для этих производств [1, 2].
Нами в работе исследована возможность извлечения и концентрирования уксусной кислоты комбинированным методом - адсорбцией активированным углем и электрохимической десорбцией ее водородом [3, 4].
Для проведения экспериментальной работы 10 г активированного угля помещали в колонку с краником (капельную воронку), через которую пропускали 3 % раствор уксусной кислоты в течение 5-30 минут. После этого по известной методике определяли количество уксусной кислоты, адсорбированной углем. Например, при пропускании через воронку 100 мл такой кислоты в течение 30 минут из 3 г уксусной кислоты адсорбируется 2,38 г кислоты. Степень адсорбции составляет около 80 %. Полученные данные приведены в табл. 1.
Таблица 1. Зависимость степени поглощения уксусной кислоты активированным углем от продолжительности адсорбции
Продолжительность адсорбции, мин. 5 10 15 20 25 30
Степень адсорбции, % 48,3 54,2 63,8 72,0 77,1 79,3
Для десорбции уксусной кислоты из активированного угля был использован двухкамерный электролизер из фторопласта с катионитовой мембраной марки МК-40. В качестве катодного материала использован титан, анодного - платина. Объем катодной и анодной камер составляло по 120 мл.
Для десорбции уксусной кислоты густую угольную массу после насыщения уксусной кислотой помещали в катодную камеру, куда погружали титановый электрод. Сюда же приливали некоторое количество чистой воды. В анодное пространство приливали 0,1 М раствор серной кислоты.
Электролиз проводили в интервале плотностей тока 0,02-0,1 А/см и продолжительности процесса от 5 до 30 минут.
При электролизе на катоде идет восстановление воды с выделением водорода по схеме: 2Н2О + 2е ^ Н2 + 2ОН-.
Выделяющийся газообразный водород вытесняет из насыщенного угля уксусную кислоту в католит. После каждого опыта проводили анализ на содержание уксусной кислоты в католите.
Т. о., была определена зависимость степени десорбции кислоты от плотности тока при продолжительности электролиза в течение определенного времени.
Из поглощенных 2,38 г уксусной кислоты в течение 30 минут десор-бировалось 1,92 г уксусной кислоты, что составляет 81 %. Результаты зависимости степени десорбции приведены в табл. 2.
Таблица 2. Зависимость степени десорбции уксусной кислоты
от плотности тока
Плотность тока, А/см 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
Степень десорбции, % 26,8 40,5 61,4 78,3 81,0
Из приведенных данных видно, что с повышением плотности тока от 0,02 до 0,1 А/см содержание уксусной кислоты в католите достигает количества поглощенного углем, что говорит о достаточно высокой степени десорбции водородом уксусной кислоты и соответственно о высокой степени регенерации угля.
Сравнительный анализ концентраций поглощенной и десорбирован-ной уксусной кислоты дает возможность заключить, что электрохимическим методом можно достичь степени десорбции примерно до 81 %.
В ходе электролиза в качестве побочных продуктов можно получить ценные вещества - водород на катоде и кислород на аноде по реакции: 2Н2О - 4е ^ О2 + 4Н+.
Кроме того, осуществляется почти полная регенерация активированного угля, который после термической обработки можно использовать повторно для адсорбции.
Литература
1. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной технологии. - М.: Химия, 1984. - 592 с.
2. Комаров В.М. Адсорбенты и их свойства. - Минск: Наука и техника, 1977. - 448 с.
3. Лунин В.Д., Анцтович И.С. Регенерация адсорбентов. - Л.: Химия, 1983. - 216 с.
4. Алиев З.М., Гусейнов М.А. Электрохимическая регенерация отработанных углей, насыщенных фенолами из водных растворов // Межвузовский сб. научных работ. - Махачкала: ДГПУ. 2006. № 3. - С. 50-51.
