国内外关于离子膜电解法合成季铵碱的电解原料

国内外关于离子膜电解法合成季铵碱的电解原料

1电解原料

1.1卤代季铵盐为原料

传统工艺中季按碱的制备是以四烷基氯化按为原料。TETSUO AOYAMA等报道过制备四甲基氢氧化铵(TMAH)，是利用电解过程中阳极析氯后，游离出四烷基铵离子，同时除去大部分氯离子，而阴极析氢后，游离出氢氧根离子，在电场的作用下，四烷基铵离子透过阳离子膜，并在阳离子膜选择性的渗透作用下，阴极室得到季铵碱。在电解过程中阳极室有氯气产生，因此要设计转移或中和卤素气体的装置，环境污染严重。而且氯气会腐蚀电极、电解设备(如电解槽)以及离子交换膜。其次，季铵碱产品中带有微量的氯离子，制备的季铵碱纯度较低，如用于大规模集成电路，还需要进一步纯化处理，后处理的费用也随之增加。同时阳极发生析氧副反应，导致该工艺电流效率并不高，川田聪志等在专利CN101680101A中报道:提供一种短期内可有效抑制阴离子交换膜劣化的方法，基材层与阴离子交换膜形成高交联密度的表面层，将该表面层位于阳极侧而进行电解。因此在阳极室中所产生的氧化性气体(例如氯气)，即便在阳极中的酸性水溶液(例如，

盐酸)中产生氧化力很强的次氯酸，由此而引起的氧化劣化也会被有效抑制。本方法虽然可有效抑制阴离子交换膜的劣化，但生成有害的具有腐蚀性的卤素离子和气体，产品四甲基氢氧化铵中有氯离子含量较高等问题并没有解决。研究者们相继研究了以四烷基硫酸铵、四烷基硫酸氢铵、四烷基硝酸铵，为原料电解法制备季铵碱的工艺，都存在着较严重的环境污染和设备腐蚀问题。

1.2四烷基羧酸铵(如四烷基甲酸铵、.四烷基乙酸铵)为原料

四烷基羧酸铵作为制备季铵碱的原料时，电解过程中会形成有机狡酸，会对电极和电解槽产生腐蚀。虽然可以把有机酸根通过电解氧化成无害的C02气体，但是这个过程会消耗大量电能。另外，部分有机羧酸会通过阳离子交换膜与最终产物混合，从而降低了季铵碱的纯度。

.1.3四烷基碳酸氢铵为原料

21世纪以来，传统的化学与化工产业正面临着人类可持续发展要求的严重挑战，化学工业的出路在于大力开发和应用绿色化工技术。传统的电解四烷基氯化铵制备季铵碱的方法，因产品中含有较多的氯离子和电解过程中产生C12而限制了其发展;与此相反，以四烷基碳酸

氢铵为原料制备季铵碱，电解时只会放出CO2气体，是一种绿色化工技术。电解反应过程:阳极反应过程如图示1:

图示1 阳极反应过程

阴极反应过程如图示2:

图2 阴极反应过程

于是总的反应就如下所示：

图3 总的反应式

由于电解过程中导有二氧化碳、氢气和氧气伴随季按碱的生成，没

有其他可造成环境污染的物质产生，属于环境友好工艺;电解过程没有腐蚀物质，不存在设备腐蚀的问题;没有可以造成季铵碱最终产物污染的不纯净离子，因此可以制备高纯度的季铵碱;据报道，该工艺还可以获得较高的电流效率，但是烷基碳酸氢铵制备较为困难。

1.4、总结

当用卤代季铵盐为原料时，产物中往往会残留部分卤素离子，对产品造成污染;当用四烷基硫酸铵、四烷基硫酸氢铵、四烷基硝酸铵作为原料时，电解过程中产生硫酸或硝酸对设备造成腐蚀。虽然用四烷基梭酸铵作为原料时，解决了卤素气体污染问题，但电解成本增加，产品纯度不高，而烷基碳酸氢铵为电解原料恰好可解决这些问题，烷基碳酸氢铵电解反应后只有二氧化碳、氢气和氧气伴随季铵碱的生成，没有其他可造成环境污染的物质产生，既不会腐蚀设备也不会对最终产物的纯度造成影响，但碳酸氢铵获得较为困难。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zfdm.html