己二?電解合成中四級銨鹽特性之研究

Translated title of the thesis: A Study on Characteristics of Quaternary Ammonium Salts in Electrosynthesis of Adiponitrile
  • 陳 芳毅

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

近年來國內尼龍(nylon)產業需求的增長,己二?(Adiponitrile ADN)作為尼龍產業的上游原料,其需求也在不斷增長,但其生產技術被少數已開發國家掌握。目前國內己二?處於嚴重依賴國外進口的情況,因此,對己二?合成方法的研究顯得非常重要。丙烯?(Acrylonitrile AN)電解是合成己二?的主要方法之一,其所用原料丙烯?毒性小,且只需一步反應即可得到己二?,在技術上相對容易改善及研究。 本研究參考使用現有電解液組成下,先以電化學阻抗分析法探討各主要成份在還原反應時對於電極表面行為的影響,再針對關鍵添加物—四級銨鹽(TMAH、TEAH、TPAH、MBAP、TBAP),探討碳鏈長度與添加濃度的吸附特性,最後於無隔膜攪拌式批式反應槽中電解合成己二?,探討碳鏈長度與添加濃度對於己二?選擇率與電流效率的影響,並以此結果估算連續式反應條件下的己二?選擇率與電流效率。 結果顯示反應物丙烯?、四級銨鹽與己二?會被吸附在電極表面;乙二胺四乙酸(EDTA)則無明顯吸附現象。而不同碳鏈長度的四級銨鹽具有相異的吸附特性,MBAP和TBAP吸附層在較廣的電位範圍下維持結構。經由計算,碳鏈越長的四級銨鹽於電極表面的吸附層層數越多,並且四級銨鹽的濃度從20 mM提高到40 mM皆會增加其在電極表面的吸附量。 於低有機相比例的電解液中,碳鏈較長的四級銨鹽抑制電極產生氫氣的還原電流程度較大,可能是因其吸附層數較多且疏水性較強,同時可能也因親油性較強以及離子直徑較大而吸附層較不緊密,使丙烯?較易擴散到達電極表面還原,其中以添加TBAP時,效果最為顯著。將四級銨鹽從20 mM提高到40 mM,抑制產氫還原電流程度提高,同時也可能因此使電極表面反應物丙烯?度更高,有效促進丙烯?的還原反應,其中以提高TPAH添加濃度有最明顯的濃度效應。 批式定電流電解結果顯示四級銨鹽的碳鏈越長,目標產物己二?的選擇率與電流效率越高。增加四級銨鹽的濃度,會增加己二?或三聚物的選擇率,明顯降低丙?選擇率。當添加的四級銨鹽為20 mM TBAP時,有最高的己二?選擇率與己二?電流效率。 將批式定電流電解結果模擬連續式反應條件,結果顯示添加20 mM MBAP時,其己二?選擇率為78 3 %、己二?電流效率為75 5 %;添加20 mM TBAP時,己二?選擇率為85 4 %、己二?電流效率為83 7 %。
Date of Award2018 Aug 17
Original languageChinese
SupervisorMing-Chang Yang (Supervisor)

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己二?電解合成中四級銨鹽特性之研究
芳毅, 陳. (Author). 2018 Aug 17

Student thesis: Master's Thesis