Способ очистки полярной жидкости от электрохимически активных примесей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСЛНИК

H3OSreXen@S

К АВТОУСКОМУ Св ТИЛЬСТВУ (u,859478

Сеюэ Советскими

Социалистичваиих аес луйк (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 17.12. 79 (21) 2854853/23-26

f51)PA. Кл З с присоедимеиием заявки 14о

С 25 В 3/00

С 25 В 1/00

Государственный комнтет

СССР по дмам нзобретеннй,н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 300881. Бюллетень М 32 (53) УДК 621. 357. 1 (088 ° 8) Дата опубликования описания 30.08. 81

Г. 3. Блюм, Б. К. Соколов, A И. Белякова, Е.В. Божко, С.И. Жданов и К.И Тихонов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОЛЯРНОЙ ЖИДКОСТИ

ОТ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ

ПРИМЕСЕЙ

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу очистки полярной жидкости от электрохнмически активных примесей.

Полярные жидкости широко используются в качестве растворителей в .электрохимии и, в частности, для приготовления электролитов. В электролитах имеются примеси, находящиеся 19 либо в диссоцнированной форме, либо в ионной (ионы металлов, водорода, анионы кислот), либо в недиссоциированной форме (вода, гликоли, амины, кетоны и др.). 15

Вещества с потенциалами восстановления, менее отрицателъньанн, чем потенциалы восстановления основного вещества, могут быть отнесены к электрохимически активным примесям. Анало- 20 гичная ситуация имеет место с примесями, активными в анодной области потенциалов.

Известен способ очистки полярнык жидкостей электродиализом Ь). 25

Однако эта способом удаляют примеси, назсодящиеся.только в нонной форме, при этом сама мембрана может являться источником загрязнения жидкости. 36

Наиболее близким к предлагабмому является способ очистки полярной жидкости, например пропнлек арбоната, от электрохимически активных примесей электролизом, при этом процесс ведут при комнатной температуре и напряжении на электродах 2,5 В. такое сравнительно низкое напряжение электролиза достигается за счет введения в жидкость соли. При электролизе происходит процесс окисления и восстановления электрохимически активных примесей на электродах, при этом продукты электролиза остаются в очищаемой жидкости (2g.

Недостатком является то, что образующиеся продукты реакции (насыщенные углеводороды, полимеры и т.д.) загрязняют очишаемую жидкость. Кроме того, воэможно электрохимическое йревращение продуктов реакции за счет процессов, происходящих на электродах при снятии с них напряжения.

Так как в известном способе не представлены численные данные о чистоте продукта, поэтому воспроизведены этн условия и произведена очистка пропнленкарбоната. Анализ жидкости провОдят е помощью хроновольтамперо.Метрии - наиболее чувствительньве.ме859478 тодом анализа. Суммарное содержание электрохимически активных примесей (без их идентификации) в пропиленкарбонате представлено в табл.1.

Таблица 1

Сумма примесей, вес.Ф до очистки сразу после через 24 ч очистки после очист ки

0,005

0,6

0,009

Как видно из приведенных данных электролиз существенно снижает концентрацию примесей. Однако из-за того, что жидкие и твердые продукты электролиза остаются в очищенной жидкости, идет обратный процесс.

Цель изобретения - повышение сте- 20 пени очистки полярной жидкости.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом электролиза, который ведут при температуре кипения очищаемой жидкости с одновремен- Я5 ной конденсацией и выводом фракции очищенной жидкости.

Отличительной особенностью способа является проведение электролиза при температуре кипения жидкости с одновременной конденсацией и выводом фракции очищенной жидкости. В этом способе испаряющаяся жидкость находится в зоне действия электролиза, при этом отсутствует возможность испарения непрореагировавших электрохимически активных примесей, что приводит к повышению степени очистки продукта. В результате злектрохимичеоких реакций образуются. вещества, обладающие в основном большей разницей в коэффициентах летучести с коэффициентом летучести основного вещества, при этом создаются опти.мальные условия для разделения бинарных систем примесь-основное вещество. 4$

Ведение процесса электролиза при температуре кипения жидкости позволяет существенно увеличить скорость транспорта молекул и ионов примесных компонентов к электродам и тем самым «О происходит увеличение скорости электрохимических реакций. Кипение приводит к интенсивному перемешиванню слоев жидкости у электродов, что также благоприятно сказывается на кинетнке процесса. В результате такого процесса очистки происходит более глу. бокая очистка полярной жидкости и увеличение выхода продукта, при этом доля отбросных фракций уменьшается.

Пример 1. Пропиленкарбонат 60 в количестве 130 мл (156 г), с содержанием электрохимически активных примесей 0,6 вес.Ъ загружают в обо.греваемую емкость, снабженную никелевыми электродами. На электроды по- фЯ дают напряжение 200 В, создают разрежение в установке до остаточного давления 15 мм рт.ст. и повышают температуру в обогреваемой емкости до температуры кипения жидкости (120 С).

При этом происходит электролиз электрохимически активных примесей, содержащихся в исходной жидкости, которые переходят в соединения с большим различием в упругости пара, после чего их удаляют из жидкости с головными фракциями и кубовым остатком. Основную фракцию продукта отбирают с выходом приблизительно

78 r, т.е. приблизительно 50% от величины загрузки. Содержание электрохимически активных примесей 0,00020,0003 вес.%.

Пример 2. у -Бутиролактон в количестве 150 мл (168 г), с содержанием электрохимически активных примесей 1,5 вес.% загружают в обогреваемую емкость, снабженную никелевыми электродами. На электроды подают напряжение 600 В, создают разрежение в установке до 15 мм рт.ст. и повышают температуру в обогреваемой емкости до температуры кипения жидкости (90 С). При этом происходит электролиз электрохимически активных примесей, содержащихся в исходной жидкости, которые переходят в соединения с большим различием в упругости пара, после чего их удаляют из жидкости с головными фракциями и кубовыми остатками. Основную фракцию продукта отбирают с выходом 96 r, т.п. приблизительно

60% от величины загрузки. Содержание электрохимически активных примесей в очищенной жидкости составляет 0,003 вес.В.

Пример 3. Тетрагидрофуран в количестве 100 мл(приблизительно

88 г), с сод ржанием злектрохимически активных примесей 1 вес.В загружают в обогреваемую емкость,снабженную никелевыми электродами. На электроды подают напряжение 400 В и повышают температуру в обогреваемой емкости до температуры кипения жидкости (64 С). При этом происходит электролиз электрохимически активных примесей, содержащихся в исходной жидкости, которые переходят в соединения с большим различием в упругости нара, после чего их удаляют из жидкости с головными фракциями и кубовыми остатками. Основную фракцию продукта отбирают с выходом приблизительно 44 r, т.е. приблизительно 50% от величины загрузки.

Содержание электрохимически активных примесей составляет 0,006 вес.%.

П р и и е р 4. Диметилсульфоксид

s количестве 130 мл (приблизительно 142 г) с содержанием злектрохимически активных примесей приблизительно 0,3 вес.% загружают в обогре859478

Таблица 2

Пропиленкарбонат

Ректификация

О,б

0,01

Электролиз

0,005

По предлагаемому спосо6у

0,0002

О, 515.

1,5

Электролиз

О, 015

По. предлагаемому способу

0i003 ваемую емкость, снабженную никелевыми электродами. На электроды подают напряжение 400 В, создают разрежение в установке до 15 мм рт.ст. и повышают температуру в обогреваемой емкости до температуры кипения жидкости (85 C) при этом происходит электролиз электрохимически активных примесей, содержащихся в исходной жидкости, которые переходят в соединения с большим различием в упругости пара, после чего их удаляют из жидкости с головными фракциями и кубовыми остатками. Основную фракцию продукта отбирают с выходом 90 г, т.е. приблизительно 65% от величины загрузки. Содержание электрохимически активных примесей в очищенной жидкости составляет 0,005 вес.%.

Пример 5. Хлорокись фосфора в количестве 150 мл (251 г), с содержанием электрохимически активных примесей 0 8 вес.% загружают в обогреваемую емкость, снабженную никелевыми электродами. На электроды подают напряжение 500 В и повышают температуру в обогреваемой емкости до температуры кипения жидкости (107 С).

При этом происходит электролиз электрохимически активных примесей, содержащихся в исходной жидкости, которые переходят в соединения с большей разницей в упругости пара, после чего их удаляют из жидкости с головными фракциями и кубовыми остатками.

Основную фракцию продукта отбирают

Очищаемая жид- Метод кость Очистки

-Бутиролактон Ректиf фикация с выходом 138 r, т.е. приблиэитель но 55% от величины загрузки. Содержание.электрохимически активных примесей в очищенной жидкости составляет 0,003 вес.%.

Пример б. Тионил хлористый в количестве 100 мл (166 г), с содержанием электрохимически активных примесей 0,6 вес.% загружают в обогреваемую емкость, снабженную никелевыми электродами. На электроды подают напряжение 500 В, повышают температуру в обогреваемой емкости до температуры кипения жидкости (78 С).

При этом происходит электролиз электрохимически активных примесей, со15 держащихся в исходной жидкости, которые переходят в соединения с большим различием в упругости пара, после чего их удаляю из жидкости с головными фракциями и кубовыми остатками.

;ф Основную фракцию продукта отбирают с выходом 107 r, т.е. приблизительно 65% от величичины загрузки. Содер жание электрохимнчески активных при.месей составляет 0,003 вес.%.

Для сравнения проведены опыты по очистке полярных жидкостей от электрохимически активных примесей рек-. тификационным способом и электролизом. Данные по очистке сведены в ,табл.2. Как видно из табл.2 степень очистки полярной жидкости по предлагаемому способу увеличивается в

5-80 раз по сравнению с ректификационным способом и в 5-25 раэ по .сравнению с электролизом.

Содержание электрохимически активных примесей, вес.% до очистки после очистки

859478

Лродолменив табл. 2

Содержание злектрохимически активных примесей, вес.Ф

Очищаемая жидкость

Метод очистки

Тетрагидрофуран Ректификация

1,0

0,5

Электролиэ

0,045

По предлагаемому способу

0,006

Диметилсульфоксид

Ректификация

0,8

0,04

Электролнз

0,03

По предлагаемому способу

0,005

Хлорокнсь фосфора

Ректификация

0,8

0,03

Электролиз

0 04

По пред-Е лагаемому способу.О, 003

Тноннл хлористый

0,04

Электролиз 0,6

По предлагаемому способу

0,003

Формула изобретения

ВНИИПИ Эакаэ 7480/45 Тираж 704 ПОдписное филиал IIIIII "Патент", r. ужгород, ул, Проектная, 4

Использование предлагаемого спо- 4а

coda дает возможность йолучить полярные жидкости с содержанием злектрохимически активных примесей в разных, жидкостях от 0,005 до .0,0002 вес,Ф, .обеспечить стабильность Ж свойств"и состава очищенной жидкости, увеличить на 10-15% выход очищенного продукта.

Способ очистки полярной жидкости от электрохнмически активных приме° Ю ФЮ»Ю Ч до очистки после очистки сей путем электролиза, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения степени очистки, злектролиэ ведут при температуре кипения исходной жидкости с одновременной конденсацией и выводом фракции очищенной жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 609227, кл. В 01 D 13/02,18.05.73.

2. R. SetIen, Proc. Ae. Power

Sources Conf., 18,86 (1964) (прототип).