Електроокиснення карбонових кислот на шунгітовому електроді

Автор(и)

  • Oleksandr Davydenko National Aviation University
  • Volodymyr Ledovskykh National Aviation University

DOI:

https://doi.org/10.18372/2306-1472.70.11432

Ключові слова:

відпрацьована олива, електроокиснення, карбонова кислота, регенерація, шунгіт

Анотація

Мета: Стаття розглядає електрохімічний метод спрямованого перетворення карбонових кислот, як найагресивніших продуктів окиснення вуглеводнів, назад у відповідні вуглеводні. Існуючі методи регенерації відпрацьованих нафтових олив мають суттєві недоліки, до яких належить утворення нових важкоутилізованих відходів та втрата значної частини оливи під час регенерації. Методи: Дослідженні процеси електроокиснення карбонової кислоти на різних електродних матеріалах: платиновому, графітовому та шунгітовому анодах. Результати: Потенціостатичні поляризаційні криві з одночасним вимірюванням рН приелектродного розчину показали відмінності перебігу процесу на даних анодних матеріалах: вихід димеру за реакцією Кольбе зменшується при переході від платини до шунгіту. За потенціалів, вищих за 2,0 В, карбонова кислота має більш високу адсорбційну здатність порівняно з водою. Тому побічного фарадеївського процесу окиснення води майже не спостерігається, що сприяє високому виходу за струмом цільового продукту. Електролізом розчинів карбонових кислот при контрольованому потенціалі (2,0 та 2,4 В) та хроматографічним аналізом утворених продуктів показано, що разом з утворенням димерних структур за реакцією Кольбе, спостерігається виникнення суміші вуглеводнів, які можуть бути  результатом диспропорціонування вуглеводневого радикалу (алкан та алкен), та вуглеводнів ізомерної структури, за рахунок подальшого окиснення вуглеводневого радикалу до карбкатіону і його подальші трансформації у відповідні насичені та ненасичені ізомери. Таке твердження не підтверджується уявленням про перебіг одно- та двох-електронного окиснення карбонової кислоти. Обговорення: Запропонована загальна схема окиснення карбонової кислоти за одно-електронним механізмом (димеризація та диспропорціонування радикалу) і двох-електронним механізмом (утворення та перегрупування карбкатіону). Утворення вуглеводнів при електроокисненні карбонових кислот  відпрацьованих олив при їх регенерації, може сприяти збільшенню виходу оливи без утворення побічних небезпечних продуктів.

Біографії авторів

Oleksandr Davydenko, National Aviation University

Graduate student.
Department of Chemistry and Chemical Technology, National Aviation University, Kyiv, Ukraine.
Education: National Aviation University, Kyiv, Ukraine (2013).
Research area: processes of electrochemical regeneration of used oils.

Volodymyr Ledovskykh, National Aviation University

Doctor of chemical sciences. Professor.
Chemistry and chemical technology Department, National Aviation University, Kyiv, Ukraine.
Education: Kyiv Polytechnic Institute, Kyiv, Ukraine (1962).
Research area: corrosion and defence of metals, purposeful development of PAIRS for retrofitting of oil and oil products, processes of electrochemical regeneration of oxidation of hydrocarbons and general chemistry.

Посилання

The Georgian National Investment Agency. General overview “Chemical Sector Research - Lubricating Preparations/Lubricants”, available at: http://investingeorgia.org/en/ajax/downloadFile/640/Chemical_Sector_Research_Lubricating_Preparatins (Accessed 1 April 2015).

Shashkin P.I., Bray I.V. Regeneratsiya otrabotannykh neftyanykh masel [Regeneration of Waste Petroleum Oils]. Moscow, Khimiya Publ., 1970, 303 р. (in Russian).

Gruse W.A., Stevens D.R. Chemical technology of petroleum. 3th ed. New York, McGraw-Hill, 1960. 606 p. (Russ. ed.: Fingruta I.Y. Tekhnologiya pererabotki nefti (teoreticheskie osnovy). Leningrad, Khimiya Publ., 1964, 606 p. (in Russian).

Tomilov A.P., Mayranovskiy S.G., Fioshin M.Ya., Smirnov V.A. Elektrokhimiya Organicheskikh Soedineniy [Electrochemistry of Organic Compounds]. Leningrad, Khimiya Publ., 1968, 592 p.] (in Russian).

Lund H., Hammerich O., Eds. Organic Electrochemistry. 4th ed. New York, Marcel Dekker, 2001, 1406 р.

Baizer M. M. Lund H., Eds. Organic Electrochemistry. 2nd ed. New York, Marcel Dekker, 1983. 903 р. (Russ. ed.: Petrosyan V.A., Feoktistov L.G. part 1 Organicheskaya elektrokhimiya). Moscow, Khimiya Publ., 1988, 496 p. (in Russian).

Yakimenko L.M. Elektrodnyye Materialy v Prikladnoy Elektrokhimii [Electrode Materials in Applied Electrochemistry]. Moscow, Khimiya Publ., 1977, 264 p. (in Russian).

Efremov S.A., Nechipurenko S.V., Kazankapova M.K., Washington B., Tassibekov Kh.S., Nauryzbaev M.K. Physico-Chemical Characteristics of Shungite Rock of Kazakhstan. Eurasian Chemico-Technological Journal. 2013, No. 3, pp. 241–249.

Linkov L.M., Borbot'ko T.V., Krishtopova E.A. Radiopogloshchayushchie svoystva nikel'soderzhashchego poroshkoobraznogo shungita [Radio-absorbing properties of nickel containing powder Shungite]. Pis'ma v zhurnal tekhnicheskoy fiziki, 2009, vol. 35, Issue. 9. pp. 44-48. (in Russian).

Tarasevich Yu. I., Bondarenko S. V., Polyakov V. E., Zhukova A.I., Ivanova Z. G., Luk’ynova V. V., Malysh G. N. The study of the structural, sorption, and electrochemical properties of a natural composite shungite. Colloid Journal, 2008, vol. 70, Issue. 3, pp. 349-357.

Sadovnichy R.V., Rozhkova N.N. [Mineral Associations of High-carbonaceous Shungite Rocks of Maksovsky Shungite Deposits (Onega structure)]. Trudy KarNTs RAN, Ser. Geologiya Dokembriya [Proc. of the KarNTs RAN “Precambrian geology”]. 2014, No. 1, pp. 148-157. (in Russian).

Olah G.A., Surya Prakash G. K., Williams R.E., Field L.D., Weild K. Hypercarbon Chemistry. New York, John Wiley & Sons, Inc., 1987. 311 p. (Russ. ed.: Minkin V.I. Khimiya giperkoordinirovannogo ugleroda. Moscow, Mir Publ., 1990, 336 p.) (in Russian).

Singh M. Sh. Reactive intermediates in organic chemistry: Structure, Mechanism, and Reactions. Weinheim, John Wiley & Sons, Inc., 2014, 296 p.

Carey F.A., Sundberg R.J. Advanced Organic Chemistry. Part B. Reaction and Synthesis. 4th ed. New York, Kluwer Academic Publ, 2002, 968 p.

Smith B. M. Advanced Organic Chemistry. Reactions, Mechanisms and Structure. 7th ed. Hoboken, John Wiley & Sons, Inc., 2013, 2075 p.

Moss R. A., Platz M. S., Jones M., Jr. Reactive intermediate chemistry. Hoboken, John Wiley & Sons, Inc., 2004, 1072 p.

Olah G. A., Surya Prakash G. K., Somme, J., Molnar A. Superacid chemistry. 2nd ed. Hoboken, John Wiley & Sons, Inc., 2009, 850 p.

Knipe A.C., Watts W.E. Organic Reaction Mechanisms. Chichester, Wiley, 2001, 673 p.

Surya Prakash G. K., Schleyer P. von R. Stable Carbocation Chemistry. New York, John Wiley & Sons, Inc., 1996, 587 p.

Downloads

Опубліковано

28.03.2017

Як цитувати

Davydenko, O., & Ledovskykh, V. (2017). Електроокиснення карбонових кислот на шунгітовому електроді. Вісник Національного авіаційного університету, 70(1), 120–130. https://doi.org/10.18372/2306-1472.70.11432

Номер

Том 70 № 1 (2017)

Розділ

Хімічні технології, хімотологія

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).