Способ получения фтора

 

Способ получения фтора электролизом фторсодержащего электролита с использованием анода из графита. В качестве фторсодержащего электролита используют твердые фторионопроводящие электролиты из трифторида лантана, или трифторида церия, или трифторида висмута, или дифторида свинца, или тетрафторстанната свинца. Электролиз ведут при плотности тока 50-5000 мкА/см². 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения элементарного фтора для аналитических целей.

Известны электрохимические способы получения фтора в электролизерах, в которых элементарный фтор получают электролизом HF в среде расплавленного КН₂F₃ при 80-120^оС или KHF₂ при 240-300^оС [1] Недостатком этого способа является повышенная температура электролизера. Кроме того, электролит состава KF˙2HF имеет конечную упругость пара HF, вследствие чего выделяющийся фтор содержит HF в качестве примеси, что ограничивает использование такого источника и требует проведения операции очистки фтора.

Целью изобретения является повышение чистоты получаемого фтора.

Поставленная целью достигается в способе получения фтора электролизом тем, что анод выполнен из графита, причем в качестве электролита используются твердые фторионпроводящие электролиты на основе трифторида лантана, трифторида церия, трифторида висмута, дифторида свинца или тетрафторстанната свинца, при плотности тока 50-5000 мкл/см².

Электрохимический источник фтора готовят в виде твердоэлектролитной ячейки, представляющей собой твердый фторионпроводящий электролит на основе LaF₃, CeF₃, BiF₃, PbF₂ или PbSnF₄ с двумя токосъемами. Электролит берут в компактном виде; пластина, диск, втулка и т.д. Положительный электрод готовят пористым из графита. Электролиз ведут при напряжении на ячейке, превышающем потенциал разложения выбранного твердого электролита, при температуре ниже точки его плавления. В частности, электролиз можно вести при нормальной температуре и ниже, что расширяет область применения указанного источника. Этому способствует также отсутствие в источниках жидких компонентов. Из газообразных продуктов при электролизе выделяется только элементарный фтор, благодаря чему обеспечивается его высокая чистота.

П р и м е р 1. Из твердых электролитов на основе LaF₃ или CeF₃ или BiF₃ или PbF₂ или PbSnF₄ спеканием из порошков, либо вырезанием из плавленых материалов готовят образцы в виде таблеток площадью 3 см², толщиной 0,5-2,5 мм. Одну сторону всех таблеток металлизируют медью в вакууме (отрицательный токосъем). Другой токосъем из графита наносят натиранием (положительный токосъем). На токосъемы накладывают выводы из никелевой сетки. Поверх вывода положительного токосъема помещают таблетки из KJ, которая служит индикатором свободного фтора. К выводам подсоединяют внешний источник тока и ведут электролиз током 100-10000 мкА в течение 20 мин при 20^оС. На сторонах таблеток из KJ, обращенных к положительному токосъему, обнаруживается интенсивная окраска свободным иодом, выделившимся в реакции F₂+2KJ->>2KF+J₂ Результаты наблюдений сведены в таблицу.

П р и м е р 2. Из плавленого фторионпроводящего электролита на основе LaF₃ вырезают таблетку площадью 2 см² и толщиной 1,6 мм. На обе стороны таблетки наносят токосъемы из коллоидного графита. Проводят электролиз при 10^оС с током 150 мкА в течение 15 мин. На стороне таблетки из KJ, обращенной к положительному токосъему, наблюдается оранжевое пятно, свидетельствующее о выделении свободного фтора.

Таким образом, использование в электролизере твердого фторионпроводящего электролита позволяет создавать источник фтора, который может функционировать при температурах близких к нормальной, выделяющийся фтор не требует очистки, так как источник не содержит летучих компонентов и не выделяет их в процессе работы.

Простота и компактность источника фтора может способствовать его широкому использованию, в частности, в аналитической химии, химическом анализе и технологии химических сенсоров.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРА электролизом фторсодержащего электролита с использованием анода из графита, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты полученного фтора, в качестве фторсодержащего электролита используют твердые фторионопроводящие электролиты из трифторида лантана, или трифторида церия, или трифторида висмута или дифторида свинца, или тетрафторстанната свинца и электролиз ведут при плотности тока 50 5000 мкА/см².

РИСУНКИ

Рисунок 1