КИНЕТИКА АНОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ОКИСЛЕНИИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДА
| العنوان: | КИНЕТИКА АНОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ОКИСЛЕНИИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДА |
|---|---|
| المصدر: | Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Chemistry, Chemical Technology and Ecology; No. 1(5) (2021): Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: Chemistry, Chemical Technology and Ecology; 56-60 Вестник НТУ"ХПИ" серия "Химия, химическая технология и экология"; № 1(5) (2021): Вестник Национального технического университета «ХПИ». Серия: Химия, химическая технология и экология; 56-60 Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Хiмiя, хiмiчнi технологiї та екологiя; № 1(5) (2021): Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Хімія, хімічна технологія та екологія; 56-60 |
| بيانات النشر: | National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2021. |
| سنة النشر: | 2021 |
| مصطلحات موضوعية: | диметилсульфоксид, диметилсульфон, метан сульфоновая кислота, управляемый синтез, платиновый электрод, выделение кислорода, пероксидные радикалы, предельная плотность тока, dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, methane sulfonic acid, controlled synthesis, platinum electrode, oxygen release, peroxide radicals, ultimate current, диметилсульфоксид, диметилсульфон, метан сульфонова кислота, керований синтез, платиновий електрод, виділення кисню, пероксидні радикали, гранична густина струму |
| الوصف: | Dimethyl sulfoxide is a feedstock for a large number of organic substances syntheses. Nowadays research is considerably focused on the production of general products of dimethyl sulfoxide oxidation– dimethyl sulfone and methane sulfonic acid. Dimethyl sulfone is well–known as a food supplement for the treating and strengthening of human joints and ligaments. dimethyl sulfone is basically synthesized by oxidation of dimethyl sulfoxide in hot 30% hydrogen peroxide in glacial acetic acid. Synthesis is accompanied by significant losses of hydrogen peroxide, the target product has to be significantly purified. It becomes possible to control the synthesis of pure dimethyl sulfone and methane sulfonic acid when using the electrochemical method of oxidation of dimethyl sulfoxide in its aqueous solution with chemically resistant anode and high overvoltage of oxygen reaction Controlled synthesis is relevant because sulfur tends to change the oxidation rate. Study of kinetics of anodic processes at platinum electrode was performed in the dimethyl sulfoxide concentration range about 1.0…4.0mol∙dm–3. Current raise was observed at potentials that are more positive than 1.3…1.4V. This potential range corresponds to oxygen release. Dissolved sulfuric acid (0.2mol∙dm–3) was added in order to inhibit the oxygen release and achieve the potential for the formation of peroxide radicals in aqueous solutions of dimethyl sulfoxide. It is known that sulfate ions are adsorbed on the surface of the platinum anode, displacing molecules of protonated water. This allows to shift the potentials and increase of the electrolysis current in 0.2mol∙dm–3 H2SO4 to 1.7…1.9V. It indicates the processes of formation of peroxide radicals on the surface of the platinum anode. Further shift of the anode potential into more positive area than 2.00…2.05V leads to a rapid increase in current density. At such potentials, dimethyl sulfoxide and dimethyl sulfone are oxidized to methane sulfonic acid with a parallel oxygen and hydrogen peroxide release. Current–voltage study has shown that the oxidation of dimethyl sulfoxide in aqueous solutions runs through the formation of dimethyl sulfone. When conducting electrochemical synthesis with control of the anode potential, it is possible to produce dimethyl sulfone without further oxidation to methane sulfonic acid. The addition of 0.2mol∙dm–3 H2SO4 to aqueous dimethyl sulfoxide solutions inhibits oxygen release and intensifies oxidation of dipole dimethyl sulfoxide molecules adsorbed on the platinum surface. The influence of adsorption processes on the kinetics of anode processes at the platinum anode in aqueous solutions of dimethyl sulfoxide at high anode potentials has been studied. Диметилсульфоксид является исходным реагентом в процессе синтеза большого ассортимента органических веществ. Значительный интерес представляет получение целевых продуктов окисления диметилсульфоксида– диметилсульфона и метан сульфоновой кислоты. Диметилсульфон распространен как пищевая добавка, предназначенная для лечения и укрепления суставов и связок человека. Обычно, диметилсульфон синтезируют путем окисления диметилсульфоксида горячим 30%–ным раствором перекиси водорода в ледяной уксусной кислоте. Синтез сопровождается значительными потерями пероксида водорода, целевой продукт подлежит многоступенчатой очистке. Возможности управляемого синтеза диметилсульфона и МСК высокой чистоты появляются при применении электрохимического метода окисления диметилсульфоксида в его водном растворе на мало изнашиваемых аноде с высокой перенапряжением кислородной реакции. Возможности такого управляемого синтеза является актуальным из–за способности серы к легкому изменению степени окисления. Исследование кинетики анодных процессов на платиновом электроде проводили в диапазоне концентраций 1,0...4,0моль×дм–3 диметилсульфоксида. Подъем тока при электролизе наблюдался при потенциалах, более положительных, чем 1,3...1,4В. При таких потенциалах на платиновом аноде, покрытом слоем оксидов платины, происходит выделение кислорода. Для торможения процесса выделения кислорода и достижения потенциалов образования пероксидных радикалов в водные растворы диметилсульфоксида добавили сульфатную кислоту в количестве 0,2моль×дм–3. Это позволяет сдвинуть потенциалы подъема тока электролиза до 1,7...1,9В. Что указывает на процессы образования пероксидных радикалов на поверхности платинового анода. При достижении потенциалов 1,78...1,80В наблюдается предельная плотность анодного тока. Значение предельной плотности анодного тока зависит от концентрации диметилсульфоксида. Так, для 1,0моль×дм–3 диметилсульфоксида, с добавлением 0,2моль×дм–3 Н2SO4, предельная плотность анодного тока составляет 32мА×см–2, а для 4,0моль×дм–3 диметилсульфоксида, с добавлением 0 2моль×дм–3 Н2SO4,– 55мА×см–2. Дальнейшее повышение концентрации диметилсульфоксида в электролите не приводит к увеличению предельной плотности анодного тока. Это можно объяснить полным вытеснением молекул протонированной воды с поверхности платинового анода и исчезновением источника образования гидроксильных групп. Дальнейшее смещение анодного потенциала выше 2,00...2,05В приводит к стремительному росту плотности тока. При таких потенциалах диметилсульфоксид и диметилсульфон окисляются до метансульфоновой кислоты с параллельным протеканием процессов выделения кислорода и пероксида водорода. 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…4,0моль×дм–3 диметилсульфоксиду. Підйом струму електролізу спостерігався при потенціалах, що є більш позитивними за 1,3…1,4В. 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 0,2моль×дм–3. Це дозволяє зсунути потенціали підйому струму електролізу у 0,2моль×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…1,80В спостерігається гранична густина анодного струму. Значення граничної густини анодного струму також залежить від концентрації диметилсульфоксиду. Так, для 1,0моль×дм–3 диметилсульфоксиду, додаванням 0,2моль×дм–3 Н2SO4, гранична густина анодного струму складає 32мА×см–2, а для 4,0моль×дм–3 диметилсульфоксиду, додаванням 0,2моль×дм–3 Н2SO4,– 55мА×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…2,05В 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. |
| وصف الملف: | application/pdf |
| اللغة: | Ukrainian |
| تدمد: | 2079-0821 2708-5252 |
| الوصول الحر: | https://explore.openaire.eu/search/publication?articleId=scientific_p::38e2484fa33f0ba7a1aa625877a9d6baTest http://ccte.khpi.edu.ua/article/view/233225Test |
| رقم الانضمام: | edsair.scientific.p..38e2484fa33f0ba7a1aa625877a9d6ba |
| قاعدة البيانات: | OpenAIRE |
| تدمد: | 20790821 27085252 |
|---|