Способ получения солей пероксидисерной кислоты


C25B1/28 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

 

Использование: изобретение может быть применено в различных отраслях народного хозяйства: электронной, машиностроительной, химической, металлургической, пищевой, легкой. Сущность изобретения заключается в том, что соли пероксидисерной кислоты получают электролизом кислых растворов сульфата аммония в присутствии фторидной добавки 0,1 М - 1 М на анодах из стеклоуглерода, получаемого пиролизом смол при температуре 1300 - 2000oC, что позволяет интенсифицировать технологию производства солей пероксидисерной кислоты, снизить материальные и энергетические затраты. Ресурс работы стеклоуглеродного анода с толщиной стенки 3 мм от 3 до 5 лет непрерывной эксплуатации. 2 табл.

Изобретение относится к электрохимическим способам получения окислителей, в частности, солей пероксидисерной кислоты? и позволяет улучшить технико-экономические показатели производства.

Данное изобретение может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства: химической, металлургической, электронной, машиностроительной, пищевой и легкой.

Известен способ промышленного производства солей пероксидисерной кислоты /1/. Процесс получения солей пероксидисерной кислоты, в частности персульфата аммония, осуществляют в монополярных электролизерах с платиновыми охлаждаемыми и неохлаждаемыми анодами электролизом кислых растворов сульфата аммония при анодной плотности тока 0,5 - 0,7 А/см2 и составе промотирующей добавки или роданид аммония 0,25 г/л или 0,03 г/л соляной кислоты + 0,3 г/л роданида аммония.

Недостатком существующей технологии производства солей пероксидисерной кислоты являются низкие выходы по току персульфат ионов. При электролизе слабокислых растворов (серная кислота 10 г/л) сульфата аммония выход по току при +25 - +30oC и концентрации пероксидисульфата аммония 240 г/л достигают 85-86%. При электролизе сильнокислых растворов сульфата аммония выход по току составляет 80 - 82%.

Другой недостаток - повышенный расход электроэнергии, связанный с затратами электроэнергии на охлаждение воды до +3 - 5oC.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ /2/, по которому соли пероксидисерной кислоты получают электролизом кислых растворов сульфата аммония, используя анод из стеклоуглерода марки СУ-25, полученный пиролизом смол наволочно-резольного состава при температуре 2500oC. Эффективность образования солей пероксидисерной кислоты в кислых растворах сульфата аммония концентрацией от 300 до 600 г/л и серной кислоты концентрацией от 1 М до 12 М и фторидной добавки в концентрации от 0,0002 М до 0,0025 М при плотности тока 0,3 А/см2, при температуре анолита от +5oC до +15oC составляет 96%.

За 5 часов электролиза автор не наблюдал разрушения анода. В отсутствие фторидной добавки в электролите выход по току дипероксидисульфат ионов - 23% и происходит сильное растворение стеклоуглеродного анода.

Этот способ получения солей пероксидисерной кислоты имеет ряд существенных недостатков. Это, во-первых, значительные энергетические затраты на изготовление стеклоуглеродных анодов, что делает технологию получения солей пероксидисерной кислоты на стеклоуглеродных анодах малоэкономичной несмотря на большие на 10 - 15% выходы по току персульфат ионов по сравнению с технологией получения пероксидисульфат ионов на платиновых анодах и необходимостью повышенного расхода электроэнергии, связанного как с изготовлением анодов, так и с затратами на охлаждение воды до +3 - +5oC, используемой для поддержания температуры анолита в пределах от +5oC до +15oC. Во-вторых, значительные эксплуатационные затраты, обусловленные частой заменой анодов из-за недостаточной коррозионной стойкости.

Предлагаемый способ обеспечивает получения солей пероксидисерной кислоты с высокими выходами по току пероксидисульфат ионов 94 - 96% электролизом растворов сульфата аммония с концентрацией от 300 до 600 г/л и серной кислоты концентрацией 0,1 М до 1 М при плотности тока от 0,2 А/см2 до 0,7 А/см2 на анодах из стеклоуглерода, получаемого пиролизом фенолформальдегидных смол при температуре не ниже 1300oC и не выше 2000oC.

Способ позволяет повысить коррозионную стойкость анодов, в результате чего значительно увеличивается срок их службы, что позволяет увеличить время межремонтного пробега электролизера - приблизить срок службы анода к сроку службы катионообменной мембраны или фильтрующей диафрагмы. При получении солей пероксидисерной кислоты по предлагаемому способу снижаются расходы электроэнергии как на стадии изготовления анодов из-за понижения температуры пиролиза смол на 1200oC, так и на стадии эксплуатации из-за отсутствия необходимости охлаждения воды до +3 - +5oC, используемой на охлаждение анолита.

Изобретение иллюстрируется примером.

Пример 1.

В электрохимическую ячейку с разделенным анодным и катодным пространством фильтрующей диафрагмой из силикатированного мипласта заливали по 100 мл раствора анолита, содержащего 3,3 М сульфата аммония + 0,1 М серной кислоты + 0,1 М фторида аммония, и католита, содержащего 3,3 М сульфата аммония + 1 М серной кислоты. Анодом являлся стеклоуглерод марок SU-8,5, SU-13, SU-20, получаемых пиролизом смол при температурах 850oC, 1300oC, 2000oC. Электролиз проводили при плотности тока: 0,2 А/см2, 0,5 А/см2, 0,7 А/см2 и охлаждении анолита оборотной водой +20 - + 3oC. Количество пропущенного электричества во всех измерениях было одинаковым. Концентрацию пероксидисульфат ионов в анолите после электролиза определяли обратным титрованием солей 2-валентного железа раствором перманганата калия. Скорость растворения стеклоуглеродного анода определялась по убыли веса образцов анода на аналитических весах АДВ 200. Полученные результаты представлены в таблице N 1.

Из данных таблицы видим, что эффективность образования пероксидисульфат ионов и коррозионная стойкость анода зависят от температуры пиролиза фенолформальдегидных смол. При температуре 1300oC уже достигаются максимальные выходы по току пероксидисульфат ионов 92 - 95% при анодной плотности тока 0,2 А/см2 и практически не зависят от анодной плотности тока. Это обстоятельство позволит снизить энергетические затраты на изготовление анода. Коррозионная стойкость стеклоуглеродного анода, как видим из данных таблицы, растет с повышением температуры пиролиза. При температуре пиролиза 1300oC скорость растворения составляет: средняя 310-4 мг/Ач, т.е. 4 мм/год непрерывной работы, что позволит снизить эксплуатационные затраты на частую замену анодов и приблизить срок службы анода к сроку службы фильтрующей диафрагмы или катионообменной мембраны.

Пример 2.

В электрохимическую ячейку с разделенным анодным и катодным пространством фильтрующей диафрагмой из силикатированного мипласта заливали по 100 мл раствора анолита, содержащего 3,3 М сульфата аммония + 0,1 М серной кислоты + X М фторида аммония, и католита, содержащего 3,3 М сульфата аммония + 1 М серной кислоты. Анодом являлся стеклоуглерод марки SU-20. Электролиз вели при плотности тока 0,2 А/см2 и охлаждении анолита оборотной водой +20oC. Количество пропущенного электричества постоянно во всех измерениях. Концентрацию пероксидисульфат ионов в анолите после электролиза определяли обратным титрованием солей 2-валентного железа раствором перманганата калия. Скорость коррозии образцов стеклоуглеродного анода определяли весовым методом на аналитических весах АДВ 200. Полученные результаты представлены в таблице N 2.

Из данных таблицы видим, что коррозионная стойкость стеклоуглеродного анода зависит от концентрации в анолите фторидной добавки, модифицирующей поверхностные свойства стеклоуглерода. При концентрации фторид иона 1 М скорость растворения стеклоуглерода марки SU-20 составляет 5,410-5 г/А, т.е. 0,6 мм/год непрерывной работы. Ресурс работы анода с толщиной стенки 3 мм - пять лет непрерывной работы.

Таким образом, проведение процесса получения солей пероксидисерной кислоты по предлагаемому изобретению позволит интенсифицировать технологию производства солей пероксидисерной кислоты за счет снижения материальных и энергетических затрат в результате увеличения коррозионной стойкости анода, высоких выходов по току пероксидисульфат ионов, понижения температуры пиролиза при изготовлении стеклоуглеродных анодов, приближения срока службы анода к сроку службы фильтрующей диафрагмы.

Источники информации 1. Химия и технология перекиси водорода // под редакцией Г.А.Серышева. - Л.: Химия, 1984, с. 198.

2. Патент US N 4802959, НКИ 204/82, 1989.

Формула изобретения

Способ получения солей пероксидисерной кислоты электролизом водных растворов сульфата аммония на анодах из стеклоуглерода в присутствии фторидной добавки, отличающийся тем, что электролиз ведут при концентрации фторидной добавки от 0,1 М до 1М на анодах из стеклоуглерода, получаемых пиролизом смол при температуре 1300 - 2000oC при анодной плотности тока 0,2-0,7 А/см2.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству абразивного и режущего инструмента на металлической связке электрохимическим методом и может быть использовано при рекуперации алмазов и других сверхтвердых материалов из некондиционного инструмента и отходов его изготовления

Изобретение относится к области электрохимии и может найти применение в производствах, в которых требуется получение дезинфицирующих растворов

Изобретение относится к способу селективного электрофторирования сплавов или смесей металлов на основе урана

Изобретение относится к способу селективного электрофторирования сплавов или смесей металлов на основе урана

Изобретение относится к способам обработки воды и водных растворов, а также к устройствам для питания электролизеров

Изобретение относится к области электрохимического получения фтора

Изобретение относится к способу получения диоксида марганца, в частности, для использования в качестве активного материала катода в электрохимических ячейках

Изобретение относится к газопламенной обработке материалов, а именно к устройствам для газовой сварки, пайки, резки и т.д

Изобретение относится к химической технологии, в частности к электрохимическим способам получения пероксисоединений: пероксида водорода, пероксодисерной кислоты и ее солей

Изобретение относится к электрохимическим процессам и может быть использовано для производства различных химических веществ

Изобретение относится к области устройств, применяемых для стерилизации воды, а именно к области электролитических устройств, применяемых для стерилизации воды окислительными растворами, содержащими озон

Изобретение относится к области изготовления коксовых обожженных пластин и, в частности, коксовых пластин, используемых для изготовления анодов фторных среднетемпературных электролизеров

Гуминовый концентрат, способ его получения, устройство для электрохимического получения гуминового концентрата (варианты). способ очистки воды от примесей, способ обезвоживания вязкотекучих сред, способ детоксикации органических соединений, способ утилизации осадков сточных вод, способ создания почв из естественных и искусственных грунтов и восстановления плодородия деградированных почв, способ компостирования органических отходов, способ утилизации осадков водопроводных вод // 2125039
Изобретение относится к области охраны и восстановления окружающей среды, более точно к технологиям, обеспечивающим восстановление загрязненных техногенными продуктами объектов окружающей среды, а точнее заявляемое изобретение касается гуминового концентрата, способа его получения, устройства для электрохимического получения гуминового концентрата, способа очистки вод от неорганических, органических и микробиологических примесей, способа обезвоживания вязкотекучих сред, способа детоксикации органических соединений, способа утилизации осадков сточных вод, способа создания почв из естественных и искусственных грунтов и восстановления свойств и плодородия деградированных почв, способ компостирования органических отходов, способ утилизации осадков водопроводных вод

Гуминовый концентрат, способ его получения, устройство для электрохимического получения гуминового концентрата (варианты). способ очистки воды от примесей, способ обезвоживания вязкотекучих сред, способ детоксикации органических соединений, способ утилизации осадков сточных вод, способ создания почв из естественных и искусственных грунтов и восстановления плодородия деградированных почв, способ компостирования органических отходов, способ утилизации осадков водопроводных вод // 2125039
Изобретение относится к области охраны и восстановления окружающей среды, более точно к технологиям, обеспечивающим восстановление загрязненных техногенными продуктами объектов окружающей среды, а точнее заявляемое изобретение касается гуминового концентрата, способа его получения, устройства для электрохимического получения гуминового концентрата, способа очистки вод от неорганических, органических и микробиологических примесей, способа обезвоживания вязкотекучих сред, способа детоксикации органических соединений, способа утилизации осадков сточных вод, способа создания почв из естественных и искусственных грунтов и восстановления свойств и плодородия деградированных почв, способ компостирования органических отходов, способ утилизации осадков водопроводных вод

Изобретение относится к электрохимии, в частности к способам проведения электролиза водных растворов солей, и может быть использовано для получения растворов солей кислородсодержащей кислоты хлора, например гипохлорита натрия
Наверх