Электрохимический способ получения гипохлорита натрия

Электрохимический способ получения гипохлорита натрия

Реферат

Изобретение относится к электрохимии, в частности к электрохимическим способам получения гипохлорита натрия.

Для получения гипохлорита натрия широко используются электрохимические способы, основанные на электролизе водного раствора хлорида натрия.

Так, например, известен способ получения гипохлорита натрия, описанный в GB 11047, включающий проведение электролиза водного раствора хлорида натрия при циркуляции электролита в замкнутом контуре, содержащем электролитическую ячейку и промежуточную емкость. При этом в каждом цикле электролиза из промежуточной емкости производят отбор порции целевого продукта и добавляют порцию свежего электролита. Скорость, с которой производят отбор порций целевого продукта, соответствует скорости, с которой осуществляют добавление порции свежего электролита, при этом указанные скорости обратно пропорциональны требуемой концентрации целевого продукта.

Рассматриваемый способ является сложным, поскольку в ходе его реализации требуется отслеживать изменение концентрации целевого продукта от цикла к циклу и соответствующим образом изменять скорость отбора порции целевого продукта и скорость добавления порции свежего электролита.

Известен способ проведения электролиза водного раствора соли [ЕА 001666], в частности способ электролиза водного раствора хлорида натрия с целью получения гипохлорита натрия, который выбран авторами в качестве ближайшего аналога.

Рассматриваемый способ включает стадию проведения электролиза исходного электролита, в качестве которого используют водный раствор хлорида натрия, и, по меньшей мере, одну последующую стадию электролиза полученного на предыдущей стадии электролита при увеличении объема воды в нем.

Указанный способ за счет приема увеличения объема воды в электролите на последующей стадии (на последующих стадиях) электролиза позволяет получить высокий выход гипохлорита натрия, однако для достижения указного высокого выхода целевого продукта требуется достаточно длительное время проведения электролиза.

Задачей заявляемого изобретения является уменьшение длительности способа получения гипохлорита натрия.

Сущность изобретения заключается в том, что в электрохимическом способе получения гипохлорита натрия, включающем стадию электролиза исходного электролита, содержащего водный раствор хлорида натрия, и, по меньшей мере, одну последующую стадию электролиза полученного на предыдущей стадии электролита при увеличении объема воды в нем, согласно изобретению исходный электролит дополнительно содержит гипохлорит натрия в количестве от 0,01 до 15 г/дм³ в пересчете на активный хлор.

Проведение электролиза электролита, содержащего водный раствор хлорида натрия, позволяет электрохимическим путем получить целевой продукт - гипохлорит натрия. При этом осуществление электролиза в несколько стадий с использованием приема увеличения объема воды в электролите на последующей стадии (последующих стадиях), как известно из уровня техники [см., например, ЕА 001666], обеспечивает возможность получения высокого выхода целевого продукта.

Принципиально важным в заявляемом способе является то, что в состав исходного электролита дополнительно включен гипохлорит натрия в приведенных выше количественных пределах. В таком случае, как показали экспериментальные исследования авторов, проявляется неожиданный эффект, заключающийся в том, что для выработки в процессе электролиза такого же количества целевого продукта, что и в аналогичном электролизном процессе, осуществляемом без добавления гипохлорита натрия в исходный электролит, требуется существенно меньшее время.

Количественные пределы содержания гипохлорита натрия в исходном электролите от 0,01 до 15 г/дм³ (здесь и далее количество гипохлорита натрия приводится в пересчете на активный хлор) выбраны экспериментально. При содержании гипохлорита натрия в исходном электролита менее 0,01 г/дм³ не происходит заметного уменьшения длительности процесса получения гипохлорита натрия. Использование исходного электролита с содержанием гипохлорита натрия в нем более 15 г/дм³ является нецелесообразным, поскольку указанное содержание гипохлорита натрия в растворе электролита при электрохимических способах его получения является предельно возможным.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является уменьшение длительности способа получения гипохлорита натрия.

Способ осуществляют следующим образом.

Заявляемый способ может быть реализован в электролизере с неразделенными анодным и катодным пространствами непрерывного или периодического действия.

Готовят исходный водный раствор электролита, содержащий хлорид натрия в количестве от 10 до 50 г/дм³ и гипохлорит натрия в количестве 0,01 до 15 г/дм³.

Приготовленный исходный водный раствор электролита загружают в электролизер и проводят электролиз указанного электролита в требуемом для конкретного процесса режиме. Затем проводят последующие стадии электролиза при увеличении объема воды в электролите, полученном на предыдущей стадии электролиза, в частности, путем разбавления электролита водой.

Как следует из практического опыта, соотношение объема электролита, полученного на предыдущей стадии, и объема разбавителя на каждой стадии следует выбирать из диапазона 1:(0,15-2,00).

Процесс электролиза заканчивают, когда достигается требуемый выход целевого продукта или когда выход целевого продукта перестает заметно увеличиваться от стадии к стадии электролиза.

Возможность реализации способа показана в примерах конкретного выполнения.

Пример 1 (сравнительный).

Осуществляли электролиз исходного водного раствора хлорида натрия с концентрацией 50 г/дм³.

Электролиз проводили в рециркуляционном контуре, включающем электролизер непрерывного действия с неразделенными анодным и катодным пространствами, промежуточную емкость и насос. Режим электролиза: U=22 В; f=0,5-0,6 А/см². Производительность насоса, включенного в рециркуляционный контур, составляла 2×10³ дм³/ч.

В электролизер загружали 2×10³ дм³ исходного электролита и проводили первую стадию электролиза, во время которой электролит прокачивали по контуру. Первую стадию электролиза завершили, когда концентрация гипохлорита натрия в указанном объеме электролита достигла 8 г/дм³. Длительность указанной стадии электролиза составила 6 часов.

Далее осуществляли последующую стадию электролиза, во время которой добавляли воду к полученному на первой стадии электролиту. Воду в количестве 2×10³ дм³ постепенно добавляли в течение 2-х часов. Во время добавления воды осуществляли электролиз, прокачивая электролит по контуру. По окончании добавления воды общий объем электролита составил 4×10³ дм³.

Затем осуществляли электролиз полученного разбавленного электролита объемом 4×10³ дм³. Электролиз проводили в течение 4-х часов до достижения концентрации гипохлорита натрия в указанном объеме электролита 8 г/дм³.

По окончании процесса электролиза получили 4×10³ дм³ электролита, в котором общее количество гипохлорита натрия при его концентрации в полученном растворе 8 г/дм³ составило 32 г.

Общее время процесса электролиза для получения 32 г гипохлорита натрия составило 12 часов.

Пример 2.

Осуществляли заявляемый способ получения гипохлорита натрия.

Готовили исходный электролит путем смешивания 2×10³ дм³ водного раствора хлорида натрия с концентрацией 50 г/дм³ и 2×10³ дм³ водного раствора гипохлорита натрия с концентрацией 8 г/дм³. Общий объем исходного электролита составил 4×10³ дм³, в котором концентрация хлорида натрия составила 25 г/дм³ и концентрация гипохлорита натрия составила 4 г/дм³.

Осуществляли электролиз исходного электролита.

Электролиз проводили в рециркуляционном контуре с использованием того же оборудования и при тех же режимах, как в Примере 1.

В электролизер загружали 4×10³ дм³ исходного электролита и проводили первую стадию электролиза, во время которой прокачивали электролит по контуру. Первую стадию электролиза завершили, когда концентрация гипохлорита натрия в указанном объеме электролита достигла 8 г/дм³. Длительность указанной стадии электролиза составила 3 часа.

Осуществляли последующую стадию электролиза, во время которой постепенно добавляли воду к полученному на первой стадии электролиза электролиту в количестве 2×10³ дм³ в течение 2-х часов. Во время добавления воды осуществляли электролиз, прокачивая электролит по контуру. По окончании добавления воды общий объем электролита составил 6×10³ дм³.

Затем осуществляли электролиз полученного разбавленного электролита объемом 6×10³ дм³ в течение 2-х часов до достижения концентрации гипохлорита натрия в указанном объеме электролита 8 г/дм³.

По окончании процесса электролиза в объеме электролита 6×10³ дм³ количество гипохлорита натрия при его концентрации в полученном растворе 8 г/дм³ составило 48 г.

Общее время процесса электролиза составило 7 часов.

С учетом того, что в исходном электролите присутствовал гипохлорит натрия в количестве 16 г, поскольку объем исходного электролита составлял 4×10³ дм³, а концентрация гипохлорита натрия в нем составляла 4 г/дм³, реально в процессе электролиза было выработано 32 г целевого продукта.

Таким образом, при реализации заявляемого способа 32 г гипохлорита натрия было выработано в течение 7 часов, что значительно меньше времени (12 часов), затраченного на получение такого же количества гипохлорита натрия при реализации способа, в котором в исходном электролите отсутствовал гипохлорит натрия (см. Пример 1).

Электрохимический способ получения гипохлорита натрия, включающий стадию электролиза исходного водного раствора электролита, содержащего хлорид натрия, и, по меньшей мере, одну последующую стадию электролиза полученного на предыдущей стадии электролита при увеличении объема воды в нем, отличающийся тем, что исходный водный раствор электролита дополнительно содержит гипохлорит натрия в количестве от 0,01 до 15 г/дм³ в пересчете на активный хлор.