×
10.10.2013
216.012.733c

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАСЩЕПЛЕНИЯ ЛИГНИНА НА АЛМАЗНОМ ЭЛЕКТРОДЕ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002495157
Дата охранного документа
10.10.2013
Аннотация: Изобретение относится к способу разложения лигнина, в котором водный раствор или суспензию лигнина электролизуют на алмазном электроде в кислых условиях и получаемые в качестве продуктов разложения лигнина производные гидроксибензальдегида и/или производные фенола непрерывно удаляют из электрохимической ячейки. Технический результат заключается в том, чтобы обработка получаемых промежуточных продуктов осуществлялась с незначительными затратами и, следовательно, была дешевле по сравнению с известными способами. 5 з.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение касается способа электрохимического расщепления лигнина с помощью алмазного электрода и способа получения ванилина и его производных с помощью электрохимического расщепления лигнина в растворе со значением pH≤11.

Лигнин представляет собой высокомолекулярное, ароматическое вещество, которое заполняет в одревеснелых растениях пространство между мембранами клеток и способствует образованию древесины. Содержание лигнина в высушенной хвойной древесине составляет 27-33%, в древесине лиственных пород - 22%.

Лигнин рассматривается в качестве высокомолекулярного производного фенилпропана. В зависимости от вида древесины фенильное кольцо замещается не менее, чем 2 метоксигруппами и пропановыми единицами с гидроксильными группами. В древесине хвойных пород преимущественно находится гваяцил-тип, в древесине лиственных пород, кроме того, присутствуют сирингил- и кумар-типы. Благодаря различным возможностям соединения наряду с другими также образуются лигнан- и кумарин-структуры, циклический простой эфир и лактон.

Алкалилигнин применяется в Северной Америке в качестве связующего для подушек для пресса на основе древесины и целлюлозы, в качестве диспергатора для осветления раствора сахара, стабилизации эмульсии асфальта и стабилизации пены. Гораздо большая часть алкалилигнина применяется при сжигании черной щелочи в качестве источника энергии для получения целлюлозы.

Ванилин в большом объеме используется вместо дорогой натуральной ванили в качестве ароматизирующего вещества в шоколаде, кондитерских изделиях, ликерах, хлебобулочных изделиях и других сладких пищевых продуктах, а также для получения ванильного сахара. Ванилин, содержащийся в древесине, которая служит для изготовления бочек для вина, способствует его ароматизации. Маленькие количества ванилина применяются в дезодорантах, парфюмерии и для улучшения вкуса фармацевтической продукции и витаминных препаратов. Ванилин также является промежуточным продуктом при синтезе различных лекарств, как, например, L-дора, метилдора и папаверина.

В европейском патенте ЕР-В 0 245418 описано разложение лигнина для получения ванилина и таких его производных как гваякол и ацетованиллон (3-метокси-4-гидрокси-ацетофенон). При этом обрабатывается водно-щелочной раствор с применением электродов из тяжелых металлов. Обработка осуществляется с использованием токсичного органогалогенного растворителя (хлороформ). С (эко-)токсикологической точки зрения это, как и использование электродов из тяжелых металлов, очень вредно. Применение высокой концентрации, как описано в европейском патенте EP-B 0245418 B1, ведет к тому, что образуется ванилин и его производные: фенолят и производные гидроксибензальдегида. Фенолят и производные гидроксибензальдегида ванилина все-таки очень чувствительны к окислительным процессам, которые протекают в щелочной среде. Поэтому перед обработкой нужно провести нейтрализацию и, следовательно, получение ванилина требует повышенных расходов на обработку.

Поэтому имеется большая потребность так окислительно разложить лигнин, чтобы обработка получаемых промежуточных продуктов осуществлялась с незначительными затратами и, следовательно, была дешевле по сравнению с известными способами.

Эта задача решается с помощью способа разложения лигнина с выходом производных гидроксибензальдегида и/или производных фенола более 5%, причем водный раствор или суспензия электролизуется на алмазном электроде.

Предпочтительно согласно данному способу обрабатывается водный раствор, который имеет значение pH≤11.

Предпочтительно согласно данному способу обрабатывается водный кислый раствор.

Предпочтительно согласно данному способу применяемый алмазный электрод представляет собой борсодержащий алмазный электрод.

Предпочтительно согласно данному способу продукты разложения лигнина непрерывно удаляются из электрохимической ячейки.

Предпочтительно согласно данному способу продукты разложения лигнина удаляются с помощью перегонки с водяным паром.

Предпочтительно согласно данному способу продукты разложения лигнина удаляются с помощью непрорывной экстракции с органическим растворителем.

Предпочтительно согласно данному способу продукты разложения лигнина выбирают из гваякола, ванилина и ацетованиллона.

Лигнин, применяемый для разложения, является лигнином, известным каждому специалисту. Предпочтительно это лигнин, который содержится в следующих продуктах: солома, багасса, черная щелочь, крафт-лигнин, сульфонат лигнина и соответствующие остатки из бумажной промышленности или производства волокон. Особенно предпочтителен лигнин, содержащийся в крафт-лигнине и сульфонате лигнина.

Производные гидроксибензальдегида и/или производные фенола, образующиеся при разложении лигнина, согласно данному способу содержатся в количестве более 5%.

Производные гидроксибензальдегида и/или производные фенола, образующиеся при разложении лигнина, выбирают из гваякола, ванилина и ацетованиллона. Наиболее предпочтителен ванилин или гваякол.

Производные гидроксибензальдегида и/или производные фенола, получаемые по данному способу, непрерывно удаляют из продуктов реакции. Предпочтительно производные гидроксибензальдегида и/или производные фенола непрерывно удаляют из реакционной смеси с помощью перегонки или экстракции. Особенно предпочтительна перегонка с водяным паром.

Для проведения электролиза лигнин находится в водном растворе, причем водный раствор имеет значение pH≤11, предпочтительно ≤9, особенно предпочтителен кислый раствор. Наиболее предпочтительно значение pH≤3. Предпочтительно устанавливать значение pH≤3 с помощью неорганических кислот, хорошо растворимых в воде, таких как соляная кислота, серная кислота, азотная кислота или органических кислот, таких как пара-толуолсульфоновая кислота или смеси различных кислот. Наиболее предпочтительна серная кислота.

Для электролиза применяется ячейка для электролиза, известная специалисту, такая как разделенная или неразделенная проточная ячейка, капиллярно расщепляемая или пластинчато-штапельная ячейка. Наиболее предпочтительна неразделенная проточная ячейка. Для достижения оптимального соотношения пространство-время предпочтительна биполярная структура из многих электродов.

Предпочтительно использование для способа по изобретению в качестве анода алмазного электрода. Этот алмазный электрод содержит слой алмаза, нанесенный на материал подложки. Причем материал подложки выбирают из ниобия (Nb), кремния (Si), вольфрама (W), титана (Ti), карбида кремния, тантал (Ta), графита или керамических подложек (субоксид титана). Наиболее предпочтительны в качестве материала подложки ниобий и кремний. Слой алмаза на подложке дополняется другими элементами. Предпочтительны алмазные электроды, дополненные бором или азотом (N). Наиболее предпочтительны алмазные электроды, дополненные бором.

В качестве материала катода применяют любой традиционный материал катода с незначительным перенапряжением кислорода, выбранным из смешанного оксида RuOxTiOx, платинированного титана, никеля (Ni), молибдена (Mo) или легированной стали. Предпочтительна комбинация дополненного бором алмазного анода с легированной сталью в качестве катода. Наиболее предпочтительно применение алмазных электродов, дополненных бором или азотом. Особенно предпочтительны алмазные электроды, дополненные бором. Применяются алмазные электроды, изготовленные методом химического парофазного осаждения. Такие электроды коммерчески доступны следующими изготовителями: Condias, Itzehoe, Diaccon, Furth (Германия) или Adamant Technologies, La-Chaux-de-Fonds (Швейцария). Недорогие электроды можно изготавливать НТНР-методом (высокая температура и высокое давление путем механического нанесения на поверхность подложки в виде листа порошка промышленного алмаза) также можно использовать. Электроды HTHP-BDD изготавливает pro-aqua, Никласдорф (Австрия), их свойства описаны A. Cieciwa, R. Wuthrich и Ch. Comnellis в Electrochem. Commun. 8(2006) 375-382.

Температура согласно данному способу находится в интервале 20-150°C, предпочтительнее в интервале 90-120°C.

Согласно способу по изобретению плотность тока преимущественно равна 5-3000 мА/см2, наиболее предпочтительна 10-200 мА/см2. Чтобы избежать отложений на алмазных электродах при использовании в качестве анода и/или катода, изменяют их полярность через короткие промежутки времени. Изменение полярности осуществляют в интервале от 30 секунд до 10 минут, предпочтительнее в интервале от 30 секунд и 2 минут.

Эффективность электролиза лигнина в водном растворе на легированном бором алмазном электроде можно повысить добавлением присадки, как TiO2. TiO2 применяют преимущественно в каталитическом количестве.

Для электролиза лигнина добавляют содержащий или не содержащий металла медиатор, например, нитродисульфонат, как соль Фреми (дикалий-нитрозодисульфонат).

Для перемешивания содержимого ячейки можно применяют механические мешалки, известные специалисту, а также другие методы перемешивания с использованием ультратурбомешалки или ультразвука.

Примеры

Пример 1

Суспензия из 30 г крафт-лигнина в электролите, состоящем из 570 г разбавленной серной кислоты (0,1 М), электролизовали в неразделенной ячейке, которая располагает набором из легированного бором алмазного катода (тянутый металл, 5×10 см) и легированного бором алмазного анода (тянутый металл, 5×10 см) на расстоянии 0,5 см при плотности тока 80 мА/см2 и температуре 30°C в течение 1 часа при скорости перемешивания 9500 об/мин. Возникающее в ячейке напряжение равно 2-6 В. Водную фазу экстрагируют простым метил-трет.бутиловым эфиром, твердое вещество отсасывают и промывают простым метил-трет.бутиловым эфиром. Водную фазу многократно экстрагируют простым метил-трет.бутиловым эфиром, органическую фазу очищают, сушат и растворитель удаляют. Газо-хроматографический анализ органического исходного продукта выявил следующий типичный состав (газо-хроматография - проценты по площади): 27% гваякола, 24% ванилина, 24% ацетованиллона и 25% других соединений. Для газо-хроматографического анализа в качестве стационарной фазы применялась колонка dB 1 фирмы J&W Scientific длиной 30 м, диаметром 0,25 мм и толщиной слоя 1 мкм. Эту колонку с помощью температурной программы нагревают в течение 5 минут с 80° до 250°C при шаге 8°C. В качестве носителя газа используют гелий (He) со скоростью потока 20-30 мл/мин.

Пример 2

Осуществляют как пример 1 со следующими вариациями: 6 г крафт-лигнина, 594 г разбавленной серной кислоты (0,1 М), 3 г дикалийнитрозодисульфоната, 30 минут электролиза при температуре 25°C. Типичный состав органического экстракта (газо-хроматография - проценты по площади): 37% гваякола, 23% ванилина, 40% ацетованиллона.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 151-160 из 658.
20.07.2015
№216.013.6358

Фотолатентные титановые катализаторы

Изобретение относится к Ti-хелатному каталитическому составу для реакций полиприсоединения и поликонденсации, которые катализируются реагентами типа кислот Льюиса. Указанный каталитический состав содержит: (i) 50-99 масс. % по меньшей мере одного соединения формулы I и (ii) 1-50 масс. % по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556979
Дата охранного документа: 20.07.2015
20.07.2015
№216.013.6382

Способ повышения концентрации компонентов, отделенных от рудных суспензий магнитным способом, и выведения этих компонентов из магнитного сепаратора с малыми потерями

Изобретение касается способа выделения магнитных компонентов из водной дисперсии, содержащей магнитные и немагнитные компоненты. Способ выделения агломератов из ценной руды и по меньшей мере одной магнитной частицы в качестве магнитных компонентов из водной дисперсии, содержащей эти магнитные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557021
Дата охранного документа: 20.07.2015
27.07.2015
№216.013.6586

Дезодорация полимерных композиций

Изобретение относится к способу снижения летучих веществ в полимерных композициях. Способ снижения содержания, по меньшей мере, одного летучего органического компонента в полимерной композиции осуществляют следующим образом: 1) обеспечивают жидкую полимерную композицию, которая является, по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557543
Дата охранного документа: 27.07.2015
10.08.2015
№216.013.696d

Применение сополимера для повышения активности пестицида

Изобретение относится к сельскохозяйственной отрасли и служит для улучшения воздействия агрохимикатов. Привитой сополимер, получаемый свободнорадикальной полимеризацией мономерной смеси, содержащей N-виниллактам, виниловый эфир и простой полиэфир, применяют для повышения активности пестицида....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558542
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6b6f

Применение смеси стерреоизомеров диаминометилциклогексана в качестве отвердителя эпоксидных смол

Изобретение относится к композиции, содержащей по меньшей мере одну эпоксидную смолу и смесь, содержащую семь стереоизомеров диаминометилциклогексана в совершенно особом количественном отношении друг к другу. Композиция, пригодная для получения отвержденных эпоксидных смол, содержит: a) по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559061
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6ba1

Состав и его применение

Предлагаемое изобретение относится к способам защиты целлюлозосодержащих материалов. Состав для защиты целлюлозосодержащих материалов содержит, по крайней мере, одно защитное вещество, предпочтительно неорганическое соединение, содержащее медь, в форме наночастиц, средний размер которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559111
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6c36

Разделение меди и молибдена

Изобретение относится к способу выделения по меньшей мере одной ценной руды из ее смеси с по меньшей мере одной другой ценной рудой и безрудной породой. Способ выделения по меньшей мере одного первого гидрофобного или гидрофобизованного вещества из смеси, содержащей это по меньшей мере одно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559260
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.08.2015
№216.013.6e90

Соединения о-имино-изомочевины и их полимеризуемые композиции

Изобретение относится к применению соединений О-имино-изомочевины общей формулы (I) и их солей в качестве источника радикалов, в частности в качестве инициаторов полимеризации. В формуле (I) n представляет собой 1, 2, 3 или 4; R и R независимо представляют собой водород (Н), C алкил, С-С...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559874
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.71e2

Способ получения простых полиэфироспиртов из алкиленоксидов

Изобретение относится к способу получения простых полиэфироспиртов, используемых для получения полиуретановых синтетических материалов. Способ получения простых полиэфироспиртов заключается в том, что на первой стадии проводят взаимодействие, по меньшей мере, одного инициирующего соединения с,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560724
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.71e8

Твердое вещество, которое содержит глутаминовую кислоту-n,n-диуксусную кислоту (glda) или ее производное, а также способ его получения

Изобретение относится к твердому веществу, пригодному в качестве комплексообразователя для ионов щелочноземельных и тяжелых металлов в твердых композициях моющих и чистящих средств. Твердое вещество включает следующие составляющие: a) ядро, которое содержит глутаминовую кислоту-N,N-диуксусную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560730
Дата охранного документа: 20.08.2015
Показаны записи 151-160 из 387.
10.06.2015
№216.013.5216

Способ получения бедных побочными продуктами аминокарбоксилатов

Настоящее изобретение относится к способу получения аминокарбоксилатов, исходя из соответствующих аминов. Согласно предлагаемому способу на первой стадии амин этоксилируют до алканоламина при температуре реакции в диапазоне от 30 до 100°С. На второй стадии образовавшийся алканоламин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552535
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.53da

Способ ингибирования полимеризации (мет)акриловой кислоты и/или сложных эфиров (мет)акриловой кислоты

Изобретение относится к способу ингибирования полимеризации (мет)акриловой кислоты и/или сложных эфиров (мет)акриловой кислоты посредством введения кислородсодержащего газа в (мет)акриловую кислоту и/или сложный эфир (мет)акриловой кислоты, причем (мет)акриловая кислота и/или эфир...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552987
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.54e5

Способ получения жестких пенополиуретанов

Изобретение относится к способу получения жестких пенополиуретанов взаимодействием а) полиизоцианатов с b) соединениями, содержащими, по меньшей мере, два атома водорода, реакционно-способными по отношению к изоцианатным группам, в присутствии с) вспенивающих агентов, при этом, компонент b)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553254
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.54f0

Монолитный катализатор и его применение

Изобретение относится к применению катализатора, содержащего монолит и слой катализатора, для дегидрогенизации алканов до алкенов или ароматизации при дегидрогенизации. При этом монолит состоит из каталитически инертного материала с площадью поверхности по БЭТ <10 м/г, а слой катализатора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553265
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.06.2015
№216.013.56e4

Способ создания электропроводных скреплений между солнечными элементами

Согласно изобретению предложен способ создания электропроводных скреплений между солнечными элементами, включающий перенос адгезива, содержащего электропроводные частицы, с носителя на субстрат посредством облучения носителя лазером, частичной сушки и/или отверждения адгезива, перенесенного на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553774
Дата охранного документа: 20.06.2015
27.06.2015
№216.013.5991

Обнаружение и подсчет микроорганизмов

Группа изобретений относится к области микробиологии. Способ обнаружения и подсчета жизнеспособных микроорганизмов в образце предусматривает: (1) контактирование указанных микроорганизмов указанного образца с соединениями для восстановления и средой для выращивания, (2) инкубацию продукта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554470
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.5b5f

Способ изготовления порошка, содержащего одну или несколько комплексообразующих солей

Изобретение относится к способу получения порошка, содержащего одну или несколько комплексообразующих солей общей формулы в которой R' означает водород или одну из группировок причем R” означает водород, алкильный остаток с 1-12 атомами углерода или остаток -(CH)-COOM, где q=1-5, n и m в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554932
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5bbe

Полимерные дисперсии

Изобретение относится к композициям для покрытий, содержащим дисперсии получаемых в несколько стадий полимеров, способу получения указанных дисперсий и применению композиций для покрытий. Дисперсию получают путем двухстадийной эмульсионной полимеризации, на первой стадии которой осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555027
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5d33

Способ получения высокореакционноспособных гомополимеров или сополимеров изобутена

Изобретение относится к получению высокореакционноспособных гомополимеров или сополимеров изобутена с содержанием концевых винилиденовых двойных связей на конце полиизобутеновых цепей не менее 50 мол.% из расчета на отдельные концы цепей полиизобутеновых макромолекул. Изобутен или содержащую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555400
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.07.2015
№216.013.6358

Фотолатентные титановые катализаторы

Изобретение относится к Ti-хелатному каталитическому составу для реакций полиприсоединения и поликонденсации, которые катализируются реагентами типа кислот Льюиса. Указанный каталитический состав содержит: (i) 50-99 масс. % по меньшей мере одного соединения формулы I и (ii) 1-50 масс. % по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556979
Дата охранного документа: 20.07.2015
+ добавить свой РИД