Способ получения диоксида углерода

 

Изобретение относится к способам получения неорганических веществ электролизом, в частности, к способу получения диоксида углерода электролизом смеси раствора нитрата кальция и карбоната кальция в двухмерном электролизере с катионитовой мембраной, при этом в анодную камеру направляют указанную смесь, а в катодную камеру направляют раствор сахарозы.

Изобретение относится к области получения неорганических веществ электролизом.

Известен способ получения диоксида углерода разложением карбоната кальция при температуре 950-1000^oC [1] Недостатками способа являются применение высоких температур и огнестойких конструкций для разложения карбоната кальция.

Сущность предлагаемого способа в том, что осуществляют электролиз смеси раствора нитрата кальция и карбоната кальция, которую направляют в анодную камеру электролизера, а в катодную камеру наливают раствор сахарозы.

Электролизер для проведения процесса состоит из двух камер, разделенных катионитовой мембраной МК-40. Катод пластинка из никеля, стали, анод - никель, двуокись свинца.

В анодную камеру наливают 4 М раствор нитрата кальция и карбонат кальция, в катодную раствор сахарозы. При электролизе ионы кальция проходят через катионитовую мембрану, а в катодной камере образуется сахарат кальция. В одной камере карбонат кальция под действием образующейся азотной кислоты разлагается на нитрат кальция и углекислый газ. Кроме того, при электролизе на катоде выделяется водород, а на аноде кислород. Смесь газообразных диоксида углерода и кислорода пропускают через поглотитель (моноэтаноламин, карбонат калия) для их разделения.

Из сахарата кальция осаждается гидроксид кальция, а сахароза заново используется при электролизе. Электролиз проводится при плотности тока 0,05-0,2 А/см² и температуре 70-80^oC.

Процесс электрохимического разложения карбоната кальция протекает практически при любой плотности тока.

Ограничения по нижней плотности тока связаны с уменьшением производительности процесса, верхней электропроводностью системы.

Концентрация сахарозы определяется растворимостью образующегося при электролизе сахарата кальция, концентрация же нитрита кальция - электропроводностью системы.

В результате проведения процесса по предлагаемому способу карбонат кальция разлагается на гидроксид кальция и диоксид углерода, образуются так же газообразные водород и кислород.

Раствор сахарозы в катодной камере необходим для связывания гидроксида кальция. Электролиз без сахарозы провести невозможно, так как на катоде образуется осадок нерастворимых соединений, экранирующих поверхность и резко увеличивающих сопротивление системы. Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ: процесс проводится при низких температурах (70-80^oC), отпадает необходимость в огнеупорных печах и конструкциях, дополнительно образуются ценные химические соединения: водород и кислород.

Способ можно реализовать как в лабораторных условиях, так и в промышленных масштабах.

Пример N 1. Электролиз проводится в электролизере из фторопласта. Анодное пространство отделено от катодного катионитовой мембраной МК-40. Анодная камера содержит 4 М раствор нитрата кальция и 40 г карбоната кальция, катодная раствор сахарозы. Катодный и анодный материал никелевые пластинки одинаковых размеров. Плотность тока 0,05 А/см², температура 30^oC, напряжение 10 В. Выход по току CO₂ 95% Пример N 2. Процесс проводится по п. N 1 с тем отличием, что плотность тока равна 0,1 А/см², температура 70^oC, напряжение 11 В. Выход по току CO₂ 92% Пример N 3. Процесс проводится по п. N 1 с тем отличием, что плотность тока равна 0,2 А/см², температура 80^oC, напряжение 13 В. Выход по току диоксида углерода 96% Источники информации, использованные при составлении описания: 1. Некрасов Б.В. Основы общей химии, Изд. 3-е, испр. и дор. Т. 2. м. Химия, 1973. 688 с.

Формула изобретения

Способ получения диоксида углерода разложением карбоната кальция, отличающийся тем, что разложение осуществляют путем электролиза смеси раствора нитрата кальция и карбоната кальция в двухкамерном электролизере с катионитовой мембраной, при этом в анодную камеру направляют смесь раствора нитрата кальция и карбоната кальция, а в катодную камеру направляют раствор сахарозы.