Способ получения оксида ванадия(у)

Способ получения оксида ванадия(у)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электрохимическому производству неорганических веществ и позволяет упростить способ получения оксида ванадия (V) путем обработки соединения пятивалентного ванадия. В качестве соединений пятивалентного ванадия используют раствор метаванадата или ортованадата натрия или калия концентрацией 50-200 г/л и обработку ведут электрохимически в анодной камере диафрагменного электролизера при плотности тока 0,1-1,0 А/см2. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 25 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4467275/26 (22) 26.07.88 (46) 15.11.91, Бюл. М 42 (71) Дагестанский государственный университет им. В.И.Ленина (72) Ш,Ш.Хидиров и Ш.Х.Магомедов (53) 621. 357,7(088. 8) (56) Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. M. Химия, 1974, с, 7678. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДА ВАНАДИЯ (V) Изобретение относится к электрохимическому производству неорганических веществ, в частности оксида ванадия (V) электрохимическим спрсобом.

Цель изобретения — упрощение процесса получения оксида ванадия (V).

Пример. В диафрагменный электролизер с платиновым анодом поверхностью

2 см и катодом из стальной пластины поверхностью 10 см наливают водный раствор, содержащий 100 г/л метаванадата натрия. Анодное и катодное пространства разделены керамической диафрагмой.

Электролиэ проводят при анодной плотности тока 0,5 А/см, температуре 20 С, напряжении на электролиэере 4 B. Через 0,5 ч в анодном пространстве выделяется осадок оксида ванадия (V) красного цвета. Густую массу пятиокиси ванадия фильтрованием отделяют от раствора, высушивают, а затем взвешивают.

Выход по току полученного оксида ванадия составляет 98,5 Р.

Идентификацию пятиокиси проводят путем определения температуры. плавления и плотности, Найденные значения темпераЯ3. 1691424 А1 (57) Изобретение относится к электрохимическому производству неорганических веществ и позволяет упростить способ получения оксида ванадия (V) путем обработки соединения пятивалентного ванадия.

В качестве соединений пятивалентного ванадия используют раствор метаванадата или ортованадата натрия или калия концентрацией 50-200 г/л и обработку ведут электрохимически в анодной камере диафрагменного электролизера при плотности тока 0,1-1,0 А/см . 1 табл, туры плавления и плотности оксида ванадия (\/) соответственно равны 680 С и 3,37 г/смз.

Электролиз проводят в основном на платиновом электроде. Другие анодные материалы (графит, Мп02) анодно растворяются и трудно определить. выход по току и выделить пятиокись ванадия в чистом виде.

В таблице представлены данные электролиза водных растворов ванадатов натрия 01 и калия на платиновом аноде при различных ЧО плотностях анодного тока. Опыты проводят в лри комнатной температуре с использова- ф нием в качестве катода титана. Материал катода не оказывает влияние на выход по д току оксида ванадия.

Из данных таблицы видно, что независимо от природы ванадата щелочного ме- ъ талла в области плотностей тока 0,1 — 1

А/см (1000 — 10000 А/м ) наблюдается максимальный выход по току пятиокиси ванадия.

Известен способ получения пятиокиси ванадия гидролизом очищенной хлорокиси ванадия ЧООз, представляющую собой подвижную прозрачную жидкость. получаемую хлорированием технической пятиокиси

1691424 ванадия в токе хлора. Для ускорения хлорирования процесс проводят в присутствии угля при 300 — 350 С, Вместо хлора используют также сухой газообразный хлористый водород в присутствии пятиокиси фосфора в качестве водоотнимающего вещества. При обработке небольшим количеством воды в атмосфере влажного воздуха оксихлорид ванадия ЧООз, гидролизуясь, покрывается красными хлопьями пятиокиси ванадия.

Недостатками известного способа получения пятиокиси ванадия путем разложения соединений ванадия являются многостадийность, применение высоких температур, дополнительных химических реактивов и трудность автоматизации процессов.

При электролизе водных растворов ванадатов, имеющих рН 8 — 12, основной электродной реакцией на аноде является разряд ионов ОН по уравнению реакции

4ОН вЂ” 4е =, 2Н О + Oz, (1)

По мере уменьшения щелочности раствора происходит разряд молекул HzO:

2HzO — 4е=4Н +О2. (2)

Подкисление анолита вызывает образо.вание неустойчивых ванадиевых кислот, которые распадаются на оксид ванадия и воду:

2ЧОз +2Н = VzOg+ Н О, (3)

2VO4 + 6Н = Ч20ь+ 3HzO. (4)

В области высоких плотностей тока, соответствующих высоким потенциалам (Е>2,0В), параллельно реакциям (1) и (2) происходит окисление ванадат-ионов по уравнениям реакций, 2ЧОз — 2e = — Vz О5+ 2 02, (5)

3 — 3

2VO4 — бе=VzО;+ 2 - Oz, (6)

Низкий выход пятиокиси ванадия при плотности тока меньше 0,1 А/см связан с

2 тем, что выделяющийся оксид ванадия Ч:Оц частично накапливается HB поверхности анода, затрудняет дальнейшее его образование, скорость процесса падает, выход по току уменьшается. Этот результат приводит к нецелевому затрату электроэнергии.

Кроме того, при низких плотностях тока реакции (5) и (6) не протекают, что также

5 вызывает уменьшение выхода по току пятиокиси ванадия.

При плотностях тока выше 1,0 А/см образующаяся пятиокись ванадия не успевает полностью удалиться от поверхности

10 анода. Она блокирует поверхность и тем самым затрудняет дальнейшее его образование, скорость процесса падает, выход по току уменьшается. Возникающая концентрационная поляризация приводит к нецеле15 вому затрату электроэнергии, Предлагаемый способ получения оксида ванадия Ч О имеет ряд технико-экономических преимуществ по сравнению с известными. Способ получения оксида ва20 надия прост в осуществлении, исключает многостадийность, легко управляем.

Предлагаемый способ позволяет полносгью автоматизировать процесс выделения оксида ванадия иэ растворов ванадатов пу25 тем регулирования тока. По сравнению с известными предлагаемый способ не требует применения высоких температур, дополнительных химических реактивов, поэтому он менее энерго- и материалоемок, 30 Испытания предлагаемого способа получения оксида ванадия показали высокую степень чистоты конечного продукта при более полном использовании исходного сырья, 35

Формула изобретения

Способ получения оксида ванадия (V) путем обработки соединения пятивалентного ванадия, отличающийся тем, что, с

40 целью упрощения способа, в качестве соединений пятивалентного ванадия используют раствор метаванадата или ортованадата натрия"или кальция концентрацией 50 — 200 г/л и обработку ведут электрохимически в

45 анодной камере диафрагменного электро-. лиэера при плотности тока 0,1 — 1,0 А/см, 2

1691424

Выходы по току

V О, Напряжение на элект олизе,В

Концентрация Плотность анодэлект олита г/л ного тока, А/см

Электролит

Составитель О.Майоров

Техред М.Моргентал Корректор М, Шароши

Редактор М.Петрова

Заказ 3908 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 йаЧОз

KVO3

ЙаэЧО4

КзЧО4 йаЧОэ

КЧОз йазЧО4

- КзЧОд

NBV03

КЧОз

ЙазЧ04

K3VO4

Na ЧОз

КЧОз

МазЧО4

КЗЧб4 йаЧОз

КЧОЗ

50 . 50

0,05

0,05

0,075

0,075

0,1

0,1

0,25

0,25

0,5

0,5

0,75

0,75

1,0

1,0

1,25

1,25

1,5

1,5

1,46

1,50

2,1

2,0

2,5

2,6

3,3

3,2

4,0

4,0

4,6

4.6

5.5

5,5

6,5

6,5

7,4

7,7

55,5

52,0

66,3

68,5

97,6

98,5

96.8

97,7

98,8

99,5

95,5

97,7

99,0

98,6

80,5

80,0

81,0

79,8