Электрод для электрохимического получения хлора и щелочи

Электрод для электрохимического получения хлора и щелочи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (291 022

< 21 4 С 25 В--11/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Ilo изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3278776/23-26 (22) 23, 04. 81 (46) 30. 03. 89. Бюп. 12 - 12 (72 ) Л.И. Юр ко в, В. Б. Буссе-Мачук ас, Ф.И. Львович, В. Л. Куб асов, А. А. Узбеков, А.Ф.Мазанко и Н. С.Федотова (53) 621. 3. 035. 2 (088. 8) (56) Патент США В 3948751, кп. С 25 В 11/10, 1976.

Патент США 12 - 3855092, кп. 204-128, 1975. (54) (57) ЭЛЕКТРОД ДПЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И 1ЧЕЛОЧИ, Изобретение относится к электрохимическому производству, а именно к электродам дпя электрохимических процессов, в частности дпя производства хлора и щелочи.

Из ве стен эл ектр од для электрохимических процессов, содержащий электропроводную основу из титана или тантала, на которую нанесено активное покрытие, состоящее из окиси металла платиновой группы и смеси окислов металлов, содержащей окисел титана или тантала и по меньшей мере еще один окисел легирующего металла, выбранного из группы: олово, серебро, хром, лантан, алюминий, кобальт, сурьма, молибден, никель, железо вольфрам, ванадий, фосфор, бор, берилий, натрий, кап ьций, стронций, свинец, медь и висмут. Окисел легирующего металла берется в количестсодержащий основу из вентильного металла с нанесенным на нее активным по крытием из смеси окислов рутения, титана и олова, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения стойкости электрода и снижения энергозатрат на процесс эа счет снижения перенапряжения выделения хлора, активное покрытие электрода содержит указанные окислы в следующем соотношении, мол.%:

Двуокись рутения 15-30

Двуокись титана 25-55

Двуокись олова 30-60 ве 0,1-507. от веса двуокиси титана ипи пятиокиси тантала. Отношение со.держания металла платиновой группы к остальным металлам окисного покрытия составляет 20: 100-85: 100. Для случая, когда активная масса известного электрода содержит TiO, Ru0 и $пО, соотношение этих компонентов будет соответствовать, мол.%: TiO 40-90;

SnO< О, 25-25; Ru0 9, 75-35. Из вестный электрод следующего состава, мэл.%: RuO 21,8; TiO 72, 7; БпО

5,5, после 1500 ч испытаний в концентрированном растворе. NaC1 при

2 А/см и 60 С имел анодный потенциал 1,42 B. В условиях испытаний по методу переменной полярности (пять анодных и пять катодных поляризаций при 1 А/см (в течение двух минут каждая поляризация) указанный электрод

,2 имеет потерю веса 0,09 мг/см после двух циклов испытаний и потерю веса

1468970

0,01 мг/ см после одно го по гружения в амальгаму.

Недостатком указанного электрода является низкая стойкость электрода и высокое перенапряжение хлора, равное при 2 А/ см 140 мВ.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае— мому результату является электрод для электрохимического получения хлора и щелочи, содержащий основу из вентильного металла с нанесенным на нее активным покрытием из смеси Окислов олова, рутения и титана, причем мольное соотношение Т10 . (RuOz+SnOz) находится в пределах 1,5-2,5:1, а содержание БпОг составляет 35 — 50 мол.7. в смеси SnO +RuO., Известный электрод имеет состав активного покрытия в пределах, мол.7.:

Ti0z 60-75; SnO 10-20; RuOz 15-30.

Известный электрод с. активным покрытием состава: Ti0 : (RuOz+SnO ) =

=2,2:1 (в мольных долях) и при 25

40 мол.% SnOz в смеси RuOz+SnOz, т. е. активная масса имеет состав, мол. 7:

Ti0 67; SnOz 13,2; RuOz 19,8 и имеет в условиях хлорного электролиза потерю рутения из активной массы, 30 равную 0,01 г на 1 т хлора .Перенапряжение выделе ния хлора на из вестном электроде снижается на 40 мВ относительно электрода, не содержащего

SnOz в активном покрытии.

Известный электрод характеризуется недостаточной стойкостью и относительно высоким перенапряжением выделения хлора, что приводит к повышению энергозатрат на процесс ° 40

Цель изобретения — повышение стойкости электрода и снижение энергозатрат на процесс за счет снижения перенапряжения выделения хлора.

Поставленная цель достигается 45 электродом для электрохимического получения хлора и щелочи, содержащим основу из вентильного металла с нанесенным на нее активным покрытием из смеси ОкислОВ ОлОВа, рутения и 50 титана, причем ингредиенты взяты в следующем соотношении, мол.7.:

Двуокись рутения 15-30

Двуокись титана 25-55

Двуокись олова 30-60

Предложенный электрод имеет повышенноее содержание двуокиси олова от" носительно известного электрода (1,53,0 раз а выше) . Увеличение относительной доли двуокиси олова в активном покрытии приводит неожиданно к резкому улучшению электрохимических характеристик электрода и повышению его стойкости при электролизе.

Пример. На титановую основу электрода, предварительно прошедшую пескоструйную обработку, обезжиривание и травление, наносят покровный раствор — cMepIBHHblH водно-спиртовой раствор ЯпС1, ÒiÑ14 и RuOHC1 . Покровный раствор готовят из исходных растворов: раствора гидрооксихлорида рутения (RuOHC1 ) в воде с концентрацией 150 г/л, раствора четыреххлористого титана (TiC1 ) в воде с концентрацией 220 г/л (в пересчете на

TiO ); раствора двуххлористого олова (ЯпС1 ) в воде с концентрацией

500 г/л.

Все три исходных раствора при хранении в закрытой посуде имеют неограниченную стабильность, смешанный р аст вор имеет ст абил ь но ст ь 10-20 сут.

Активное покрытие электрода изготавливают многослойным. Каждый слой наносят по одной технологии. расход

z смешанного раствора на 1 слой 30 мп/м, что соответствует закладке рутения и

1 35 г/м, после нанесения каждого последующего слоя электрода сначала о сушат нри 150 С,затем обжигают при о

350 С в течение 20 мин, последний о слой прокаливают при 450 С в течение

40 мин.

Всего было изготовлено и испытано

9 электродов.

Из мере ния пот енци ал а анода пр О водили в условиях хлорного диафрагменного электролиза: концентрации хлорида натрия в анолите 280 г/л, плотности тока 1000, 3000, 10000 А/м температуре 80 С.

Стойкость электродов оценивалась. по методу переменной полярности и амальгамации, а также радиоактивационным методом.

Результаты измерений представлены в табл. 1.

Состав анодного газа для всех электродов определяли» при следующих условиях электролиза: концентрация хлорида натрия в анолите 280 г/л, плотность тока 2000 А/м, температура 80 С. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Дпя сравнения в табл. 2 и 1 приведены показатели электрода, не содержащего в составе активной массы двуокиси олова — 33 мол.% RuO и

67 мол.% Ti0 (электрод OPTA).

Как видно из. результатов, приведенных в табл. и 2, предложенный электрод имеет ниже расход рутения, измеренный по радиоактивному методу, на 20-40Х относительно известного электрода, а также по ускоренному методу испытаний переменной полярности и амапьгамации.

Показ ателн

В Г ll В

ОРТА А В

1392

19,8

Эа

ЭО

)5

IS

1 3I 1,3l l 30 1,30 1 31 1 30 1 32 1 31 1 32

1,34 1,33 1,33 1,33 1,33 1,32 1,35 1,Э5 1,34

1э40 1е36 Iå35 Iý35 lå,36 I â35 1в40 1 å39 1е38

0,07

Т аблица 2 газа, об,% о

Значение Состав рН анолита С1 +СО

Тип электрода по образцу

ОРТА

А

Б

В

Г

I1

Е

Ж

4,30

4,15

4,20

4,00

4,25

4,10

4,20

4,10

4,30

99,2

99,56

99,50

99,60

99,45

99,53

99, 35

99,29

99, 36

0,80

0,45

0,50

0,40

0,55

0,47

0,65

0,71

0,64

Соотноиенне окислов в помэл. Х

Sn0 с

Ru0 33

Т10 . 67

Потенциал анода при плотности тока!

Аl м

В (относительно НВЭ)

Стойкость электрода по . методу переменной полярности и амальгамацин, мг/см 0,2

СТОЙ хОст ь электрода по радиоактивацнонному ме1 тоду, г/см (прн 2 А/см ) 3,8 10

Дей ст вительный расход рутения на

1 т получаемого хлора по результатам измерений радиоактивационным методом и по результатам опытно-промышленных испытаний составляет 0,006-0,008 r в то время как известный электрод име ет расход рутения 0,01 r на 1 т получаемо го хлор а.

Предложенный электрод обеспечивает также снижение содержания кислорода в хлоре относительно известного электрода на 15-.20%.

1 таелица 1! «) U

Оораэец

0,06 0,07 0,07 0,05 О, 1S О, 14 О, 16

2,2 10 2,1 1О 2,0 !О l,9 ° 10 1,6 16 3,0 ИГ 2,7 ° 10 2, 6 10