硝酸氧化淀粉制备草酸动力学研究.pdf.pdf

维普资讯
化学推进剂与高分子材料
年第卷第期
硝酸氧化淀粉制备草酸动力学研究
贾瑛,王煊军,崔虎,吕晓猛
第二炮兵工程学院室,陕西西安
摘要:探讨利用硝酸与淀粉在酸性及催化剂与助催化剂存在条件下合成草酸的反应机理,提出了在
酸性条件下由淀粉水解成葡萄糖,葡萄糖进一步被硝酸氧化成草酸的宏【动力学模型。该过程分为步:
淀粉水解过程为表观一级反应,动力学方程为一.,;葡萄糖氧化过程通过稳态法处理后,
动力学方程为。卜.。通过实验计算出其中参数.;.~。研究结果为
报废液体推进剂红炯硝酸的再利用提供了理论与技术支持。
关键词:硝酸;淀粉;草酸;反应机理;动力学
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:——一
硝酸氧化法制备草酸的主要原料为淀粉、硝
子合成、皮革鞣制、金属清洗、有色金属提纯等酸、硫酸,在钒系催化剂和酸性条件下,先将淀
粉水解为葡萄糖水溶液,葡萄糖再与硝酸反应制备
硝酸氧化法等。由于氧化法生产草酸具有原料易草酸,生产:艺流程包括糖化、氧化、结晶、蒸
得、投资少、工艺简单、成本低等特点,至今仍发、干燥等:序,有关反应方程式如式和式
是草酸生产所普遍采用的方法之一。文中利用硝酸所示。
和廉价淀粉制备草酸,研究其反应过程中动力学规①淀粉水解糖化
律,为报废液体推进剂硝基氧化剂的再利用提供技—
术支持,也为扩大再生产提供实验基础。②葡萄糖氧化
硝酸与淀粉反应制备草酸原理
淀粉水解过程反应机理及动力学研究
. 反应机理初探
为.~./,水质量分数约为%~%, 由于淀粉中葡萄糖单元结构为环状的半缩醛,
由直链和支链结构类分子组成如图和图所水解反应是苷原子先质子化,然后断键生成碳正离
示,它们水解后完全生成一葡萄糖。子或半椅型的中问体,在水中溶剂化而成糖。因此
其在酸催化下水解的反应机理如图所示。

‘, ,
: 一
\
一

古
:
露。些

二

。。

图淀粉酸催化下水解机理
.
.
收稿日期:——
作者简介:贾瑛一,女,河南杞县人,博上,副教授,主要研究内容为液体推进剂安全『利用技术及特种污染物废水处理新技术。
电子信箱: .
维普资讯
化学推进剂与高分子材料
‘年第卷第期
图中,.、分别为淀粉中任一葡萄糖单表淀粉质量浓度与时间关系
元的左、右两端聚葡萄糖部位,为水。上述.
反应过程可分为个步骤:第一步是葡萄糖单元苷/ /·
.
键氧原子受酸催化剂进攻而质子化,带正电后.
氧电负性更大,分子中的醚氧键由于和结合而
变活泼,从而快速增加了异头碳原子的正电性,为.

维持自身稳定,很快脱去形成异头碳正离.
子,该水解过程中是作为催化剂在反应中起作注:为水解反庇时间,为淀粉质量浓度。
用;第二步是溶液中分子对异头碳正离子的亲由表可知,在淀粉水解糖化反应体系中,水
核过程, 由于亲核试剂进攻能力较弱,该步解时淀粉基本降解完全。与呈线性关
骤是一慢速过程,因此在整个反应过程中,决定反系,说明淀粉水解为一级动力学过程。设淀粉初始
应速度的是第二步;第三步是脱去,形成中性质量浓度为。,时刻质量浓度为,,平