Способ электролиза водных растворовсоединений натрия, калия или их смеси

Способ электролиза водных растворовсоединений натрия, калия или их смеси

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Иностранец

Роберт Спитзер (США) (72) Автор изобретен и я,Иностранная фирма

"Е. И. Дюпон де Немур энд Компани" (73) Заявитель (США) (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЕДИНЕНИЙ

НАТРИЯ, КАЛИЯ ИЛИ ИХ СМЕСИ

Изобретение относится к прикладной электрохимии, конкретно к технологии процесса электролиза водных растворов соединений натрия, калия или их 5 смесей с использованием катионообменной мембраны и непроточного металлического катода, проннцаемого для натрия и калия.

Известен способ электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов с непроточным амальгамным катодом, осуществляемый в электролизере с пористой . горизонтальной перегородкой, на которую налит слой ртути. Нижняя часть электролизера заполнена раствором соли. В этот раствор помещают анод. Щелочной металл, выделяющийся при электролизена катоде, растворяется в ртути, об- 2р разуя амальгаму.

Верхнюю часть электролизера заполняют раствором, в который погру- жают электрод, являющийся катодом по отношению к амальгамному элек- 25 троду, и тем самым обеспечивают переход щелочного металла из амальгамы в раствор $1)

Известен также способ электролиза водных растворов соединений натрия, щ калия или их смесей с .непроточным ртутным катодом, проницаемым для натрия и калия, размещенным на пористой диафрагме из плетеной пластичной или асбестовой ткани. Раствор соли пропускают под катодом на поверхности анода (2).

Недостатком данного способа является экранирование пор диафрагмы пуэырь ками газов-хлора и водорода, что приводит к повыаению напряжения на ячейке.

Цель изобретения — снижение напряжения при электролизе.

Укаэанная цель достигается способом электролиза .водных растворов соединений натрия, калия или их смесей с непроточным металлическим катодом, проницае аям для натрия и калия, размещенным на электропроводящей перегородке, в качестве которой используют ионообменную мембрану. Для получения растворенного или жидкого хлора при электролизе хлоридов, процесс ведут под давлением 7-70 кгс/см и темпеI7 ратуре 15,6-132,2ОС. В качестве металлического катода используют преимущественно ртуть,а также используют797594 ся тонкие пленки серебра, свинца или их сплавы со ртутью.

В качестве ионообменной мембраны используют сополимер тетрафторэтилена и винилового эфира общей формулой

F S 0 g С Fg С Fg О С F (С Fy ) С Fg О С F. - С Fg

Эквйвалентный вес предпочитаемых сополимеров составляет 950-1350, где эквивалентный вес представляет собой средний молекулярный вес на сульфанильную группу, толщина мембраны !

О

0,0254-0,254 мм, Мембрана может иметь развитую поверхность с рифлениями или впадинами со стороны ртути, что увеличивает поверхность раздела между мембраной и ртутью и уменьшает количество ртути и электрическое сопротивление между мембраной и ртутью.

Мембрана может быть катионообменной, например, при электролизе хлоридов, и анионообменной, например, при электролизе сульфатов. 20

В случае получения жидкого хлора непосредственно в ячейке при электролизе хлоридов, его выводят вместе с анолитом, охлаждают, донасыщают солью„ затем подают в сепаратор, где произво- 5 дят разделение жидкого хлора и анолита. Часть анолита возвращают в ячейку а другую часть направляют на о6есУ хлоривание и очистку. Хлор из сепаратора поступает на осушку. При по- у лучении раствореннбго хлора в анолите его подают в емкость, до насыщения анолита, где происходит редуцирование давления s результате чего выделяется Растворенный хлоР, котоРый кон- денсируют за счет охлаждения, а затем сушат.

Пример 1. Электролиз проводят в ячейке с платинированным .титановым анодом с насыщенным раствором хлорида натрия. Мембрана выполнена из сопо- 40 лимера тетрафторэтилена и винилового эфира общей формулой F 5 О С F< С F< О С F (С Fg (CFQ0CF. =CF полученного с помощью обычного термопластичного способа с последующей конверсией дополнительной 4 сульфанилфторидной группы конечного сополимера, имеющего -эквивалентный вес в интервале 950-1350 в кислоту .

На мембране размещен слой ртути, достаточной для полного покрытия мембра- ны. Ртуть контактирует с графитовыми элементами и водой Мембрана имеет площадь около 1 дм, толщину 50 мкм.

Рассол пропускают между анодом и мембраной с выводом хлора из ячейки. Воду пропускают над ртутью с выводом

Раствора щелочи и водорода из ячейки.

При работе ячейки при атмосферном давлении и расходе рассола 15,9л/мин напряжение на ячейке составляет 4,9В пРи 50 А и 6,6 В прн 80 А. При увели- фО чении расхода рассола до 24,2 л/мин напряжение снижается до 6,0 B npu

80 А. Температура -рассола 90,6-96,1С.

П р е р В ячейке, описанной в примере 1, используют мембрану, д которую сначала погружают в соляную кислоту, а затем в водный раствор, насыщенный раствор хлорида ртути при

100ОС на 24 ч. Затем ртуть в мембране восстанавливают до металлической ртути при помощи гидроксиламина и ячейка работает с расходом рассола

24,2 л/мин.Напряжение на ячейке 5,6В при 80 A и 4,6 В при 50 А.

Пример 3. В ячейке, описанной в примере 1,используют мембрану, которую до пропитку ртутью(по примеру 2) сначала пропитывают гликолем. Напряжение на ячейке на 0,2-0,3 В ниже при 80 А, чем при отсутствии гликолевой обработки мембраны.

Пример 4. Ячейка с полимерной мембраной толщиной 87,5 мкм работает при 23,9оС и давлении

31,6 кгс/см при расходе рассола

50 см3/мин. Анод имеет канавки для обеспечения стекания жидкого хлора.

В ртуть погружены никелевые электропроводники диаметром 1,59 мм, обернутые графитовой тканью. При напряжении 3,64 B и силе тока 10 A хлор растворяется в рассоле. При увеличении нагрузки до 50 A напряжение сначала возрастает, а затем падает, когда является жидкий хлор, после чего напряжение устанавливается на значении 5,1 В. Через смотровое стекло видно появление жидкого хлора в виде отдельной фазы. При более высоких температурах и использовании более тонкой мембраны можно работать при .более низком напряжении на ячейке.

Формула изобретения

1. Способ электролиза водных растворон соединений натрия, калия или их смеси с непроточным метал- . лическим катодом, проницаемым для натрия и калия, размещенным на электропроводящей перегородке, разделяющей катод и анод, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью снижения напряжения при электролизе, в качестве перегородки используют ионообменную мембрану.

2. Способ по и. 1 о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения растворенного или жидкого хлора при электролизе хлоридов, процесс ведут под давлением 7-70 кгс/см и 2 температуре 15,6-132,2оС.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве металлического катода используют ртуть °

4. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве ионообменной мембраны используют сополимер тетрафторэтилена и винилового

797594

Составитель Ф. Львович

Редактор М. Пет ова Тех ед Аста ш о екто В Сини кая

Заказ 9827/82 Тираж 715 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра сная наб. . 4 5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 эфира общей формулой Г50 СFg СFg 0CF (CFy)СГ,0СС =СГ

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 51562, кл. C 01 В 1/02, 1937.

2. Патент CtOA Р 2749301, кл. 204-98, 1952(прототип).