[发明专利]一种用于糠醛和5-羟甲基糠醛电氧化的装置及方法

权利要求书

1.一种用于糠醛和5-羟甲基糠醛电氧化的装置，其特征在于：包括用于储存并通过侧壁向外渗透碱液的中间腔，所述中间腔的两侧分别设置有阳极结构和阴极结构；

所述阳极结构与所述中间腔之间、所述阴极结构与所述中间腔之间均通过一层隔膜相连通；

所述阳极结构和所述阴极结构均包括与隔膜紧密接触的催化层、与催化层接触的多孔支撑体，以及带有流道、进液口和出液口的腔体；

所述催化层的内侧通过所述隔膜与所述中间腔内的碱液相接触，所述催化层的外侧通过多孔支撑体与所述流道内的液体相接触；

所述阳极结构和所述阴极结构中的催化层分别与相应电源的阴阳极相导通。

2.根据权利要求1 所述的一种用于糠醛和5-羟甲基糠醛电氧化的装置，其特征在于：所述阳极结构和所述阴极结构中的腔体均为金属材质的腔体，所述多孔支撑体为泡沫金属材质的多孔支撑体，所述阳极结构和所述阴极结构中的腔体两端相应外接电源的阴阳极；

所述催化层通过所述泡沫金属材质的多孔支撑体和所述金属材质的腔体与相应电源的阴阳极相导通。

3.根据权利要求1 所述的一种用于糠醛和5-羟甲基糠醛电氧化的装置，其特征在于：所述阳极结构和所述阴极结构中的腔体均为塑料材质的腔体，所述多孔支撑体为泡沫金属材质的多孔支撑体，所述泡沫金属材质的多孔支撑体与所述塑料材质的腔体之间还夹持有一层供电解液流通且可导电的多孔引流体；

所述阳极结构和所述阴极结构中的所述多孔引流体两端相应外接电源的阴阳极；

所述催化层通过所述泡沫金属材质的多孔支撑体和所述多孔引流体与相应电源的阴阳极相导通。

4.根据权利要求2或3 所述的一种用于糠醛和5-羟甲基糠醛电氧化的装置，其特征在于：所述阳极结构的一侧设置有阳极反应液的储存容器，所述阳极反应液的储存容器通过阳极循环泵与开设在所述阳极结构一侧的所述腔体相连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于糠醛和5-羟甲基糠醛电氧化的装置，其特征在于：所述阴极结构的一侧设置有阴极电解液储存容器，所述阴极电解液储存容器通过阴极循环泵与开设在所述阴极结构一侧的所述腔体相连通。

6.一种利用权利要求1所述的装置进行电氧化的方法，包括以下步骤：

（1）向中间腔中注入碱液；

（2）向阳极结构中循环注入阳极反应液，所述阳极反应液为HMF反应液或糠醛反应液；

（3）向阴极结构中循环注入阴极电解液；

（4）开启电源，15 ℃～50 ℃温度下电解1 h～30 h得到FDCA的盐溶液或糠酸的盐溶液。

7.一种利用权利要求5所述的装置制备FDCA的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）向中间腔中注入碱液，其中，所述碱液中的OH^-的浓度为0.1 mol/L～6 mol/L；

（2）启动阳极循环泵，从阳极反应液的储存容器中向阳极结构中循环注入浓度为0.05mol/L～3 mol/L的HMF反应液；

（3）启动阴极循环泵，从阴极电解液储存容器中循环向阴极结构中循环注入阴极电解液，所述阴极电解液为OH^-的浓度为0.1 mol/L～6 mol/L的碱液；

（4）开启电源，15 ℃～50 ℃温度下电解1 h～30 h后关闭阳极循环泵和阴极循环泵，得到FDCA的盐溶液。

8.一种利用权利要求5所述的装置制备糠酸的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）向所述中间腔中注入碱液，其中，所述碱液中的OH^-的浓度为0.1 mol/L～6 mol/L；

（2）启动阳极循环泵，从阳极反应液的储存容器中向阳极结构中循环注入阳极反应液，其中，所述阳极反应液由0.05 mol/L～3 mol/L 糠醛与0.01 mol/L～3 mol/L NaOH混合而成；

（3）启动阴极循环泵，从阴极电解液储存容器中循环向阴极结构中循环注入阴极电解液；其中阴极电解液为NaOH，所述阴极电解液与所述阳极反应液的摩尔浓度和体积相等；

（4）开启电源，15 ℃～50 ℃温度下电解1 h～30 h后关闭阳极循环泵和阴极循环泵，得到糠酸的盐溶液。