[发明专利]用金催化剂由葡萄糖催化氧化制备葡萄糖酸钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及葡萄糖酸钠的制备方法，特别涉及采用改性氧化铝负载的纳米金催化剂，以氧气为氧化剂，在45~60℃、常压下液相催化氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠的工艺方法。

背景技术

    葡萄糖酸钠是一类具有多种用途的重要化工产品，可用作医药中间体、食品工业中的营养增补剂、添加剂，日化工业中的络合清洁剂、钢铁表面清洗剂、阻垢缓蚀剂、螯合剂以及建筑工业中的水泥缓凝剂等，还可用作制备葡萄糖酸内酯、其它葡萄糖酸盐（如锌盐、钙盐、镁盐、亚铁盐等）等高附加值产品的基础原料，在化工、食品、医药、轻工等行业有着广泛的用途。

    近年来，国内外工业化生产葡萄糖酸钠的主要方法有：生物发酵法、均相化学氧化法以及多相催化氧化法。上述方法中，生物发酵法对生产过程的无菌化程度要求较高，发酵周期长，且产品色泽不易控制，后续精制成本高，另外，工艺技术中还存在菌种培养、选育以及副产物控制、废水处理等一系列问题。均相化学氧化法主要包括次氯酸钠氧化法和过氧化氢氧化法，该方法为保证氧化剂的氧化能力，要求反应体系为强碱性，需严格控制氧化剂的浓度，导致反应副产物多，产品收率低且分离困难，催化剂难以回收再生，对环境污染严重。多相催化氧化法具有产率高，副产物少，产品易于分离的优点，是诸多方法中较为先进的一种。目前，该方法使用的催化剂主要是Pd/C或Pd-Bi/C催化剂（GB 1208101, JP 8007230, US 4843173, US 5132452），存在催化剂用量大，失活快，贵金属流失严重等现象，降低了其循环利用效率。特别是，反应中生成的葡萄糖酸对上述催化剂中的Pd、Bi均具有浸蚀作用，造成Pd、Bi等有害重金属进入产物，影响产品质量，产出的葡萄糖酸钠多为水剂等低端产品，附加值较低。

    金催化剂以其优良的低温氧化活性和高选择性，已引起人们的广泛关注。与铂系催化剂相比，金催化剂具有相对低廉的价格和更高的选择性，且金元素本身对人体无毒害作用，因此更适用于医药保健级葡萄糖酸钠（盐）高端产品的生产。在我国，金催化剂在葡萄糖氧化方面已有了一定的研究基础。董守安等（CN 1594265）报道了采用活性炭负载金颗粒催化剂，由葡萄糖制备葡萄糖酸及其盐类的方法，具有催化活性高、工艺简单的特点，但活性炭本身比重低，应用试验中发生催化剂漂浮、粘连等问题，一定程度上造成催化剂浪费，降低了催化剂利用效率。郝郑平等（CN 101805256）和朱明乔等（CN 102259024）分别采用介孔碳和钛硅分子筛为载体制备了纳米金催化剂，研究葡萄糖氧化反应，取得了较好结果，但所用载体制备工艺相对复杂，成本较高，不利于大规模应用。且上述专利均未提及催化剂寿命和循环利用数据。氧化铝是纳米金催化剂的优良载体之一，负载型Au/Al₂O₃ 催化剂在低温CO氧化（安立敦，齐世学等，ZL 00 1 22829.3），烯烃环氧化（高焕新，曹静等，CN 1268400 A）等领域展现出了良好的催化性能。2009年，德国Süd-Zucker 开发的Au/Al₂O₃催化剂（DE 10319917 A1）葡萄糖催化氧化工艺曾做中间试验，却没有规模化投产。本专利旨在提供一种高效的液相催化氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠的工艺方法。该工艺中采用改性三氧化二铝负载的纳米金催化剂，具有催化剂活性较Au/Al₂O₃更高，机械强度好，性能稳定，长时间循环使用不失活的特点，提高了金的利用效率，得到高品质的葡萄糖酸钠产品。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是，提供一种用金催化剂由葡萄糖催化氧化制备葡萄糖酸钠的方法，利用改性氧化铝负载的纳米金催化剂，简单高效地由葡萄糖制备葡萄糖酸钠。

本发明通过如下技术方案解决其技术问题。

一种改性氧化铝负载纳米金催化剂液相催化氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠的工艺方法，其特征在于包括如下工艺过程：