Способ получения дитионита кальция

 

Изобретение относится к области технологии производства химических веществ, а точнее к способам получения дитионита кальция. Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что процесс проводится путем электролиза в двухкамерном диафрагменном электролизере, в котором в анодное пространство заливают 20%-ный раствор хлористого кальция, а в катодное - дистиллированную воду. При этом снизу вверх для полного перемешивания раствора и увеличения выхода целевого продукта подается сернистый ангидрид, а затем задается плотность тока 800-1000 А/м и напряжение 15 В при температуре 18-20°С в течение 1 часа. Технический результат - экономичность и доступность способа вследствие утилизации многотоннажных отходов содовой промышленности. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области технологии производства химических веществ, а точнее к способам получения дитионита кальция.

Изобретение может быть использовано в фармацевтической, текстильной и металлургической промышленности в качестве восстановителя при синтезе кубовых красителей, при вытравном печатании, в процессе отбеливания и для поглощения кислорода при газовом анализе.

Известен электрохимический способ получения дитионита натрия с применением хлористого натрия Известен также электрохимический способ получения дитионита натрия с применением 20%-ного раствора едкого натра (Бейдин В.К. - В кн.: Тезисы докладов и сообщений Всесоюзного отраслевого научно-технического совещания по производству хромовых соединений, сульфитных солей и сернистого натрия. УНИХИМ, Свердловск, 1970).

Способ связан с большими затратами едкого натра в процессе, что влияет на стоимость продукта.

Сущность способа в восстановлении сернистого ангидрида ионами натрия на катоде при электролизе электролита, содержащего натрий, причем в катодном пространстве образуется дитионит натрия в виде раствора или пульпы.

Отходом производства является газообразный хлор, поэтому проведение электрохимического способа целесообразно только на тех предприятиях, где имеется потребитель хлора.

В известных способах недостатком является то, что они не находят распространения из-за сложности и дороговизны.

Проведенный поиск по патентным и научно-техническим источникам информации позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, содержащий сведения о получении дитионита кальция.

Задача предлагаемого изобретения - получение дитионита кальция.

Технический результат - экономичность и доступность способа вследствие утилизации многотоннажных отходов содовой промышленности.

При этом нами прослеживается химизм процессов, протекающих на электродах и в электролизере.

Указанный технический результат достигается тем, что процесс проводится путем электролиза в двухкамерном диафрагменном электролизере насыщенного раствора хлористого натрия при охлаждении до 5-10oC, катодной плотности тока 1,1 кА/м2.

Особенность заключается в том, что процесс проводят при плотности тока 800-1000 А/м2 при температуре 18-20oC в течение 1-2 часов.

Кроме того, особенность способа также в том, что в качестве исходного продукта берут хлористый кальций, который преобразуется в гидроксид кальция, затем избытком сернистого ангидрида нейтрализуется с образованием гидросульфита кальция и при низких катодных плотностях тока восстанавливается до дитионита кальция.

В катодное пространство приливают 100 мл дистиллированной воды, в анодное - 20%-ный раствор хлорида кальция. В течение 3-5 минут в катодное пространство снизу вверх через трубку подается сернистый ангидрид для насыщения католитов. Таким образом происходит полное перемешивание раствора, за счет чего увеличивается выход целевого продукта, а затем задается плотность тока от 500 до 1200 А/м2 и напряжение 15 В. В ходе электролиза из анодного пространства через катионитовую мембрану в катодное пространство переходят ионы кальция, где с гидроксид-ионами образуют гидроксид кальция (Ca2++ 2OH-__ Ca(OH)2). Образующийся гидроксид кальция нейтрализуется избытком сернистого ангидрида с образованием гидросульфита кальция: Ca(OH)2+ 2SO2 __ Ca(HSO3)2. Гидросульфит кальция при низких катодных плотностях тока 600-1000 А/м2 восстанавливается до дитионита кальция На аноде протекает окислительные процессы с образованием газообразного хлора: 2Cl-- 2e-__ 2Cl __ Cl2. Суммарная реакция, протекающая в электролизере выглядит следующим образом: CaCl2+ 2SO2+ 2H2O __ CaS2O42H2O + Cl2. Продолжительность экспериментальных опытов 1-2 часа. Нами были определены зависимости выхода по току продукта реакции от плотности тока и продолжительности процесса. Эти данные приведены в таблице и на чертеже.

Проведение опытов при более низких плотностях тока (меньше 500 А/м2) дает очень малые выходы по току. Выходы по току дитионита кальция при значениях плотностей тока больше 500 А/м2 становятся более заметными (выше 80%). В ходе электролиза через 15-20 минут в катодном пространстве уже видно заметное образование белого осадка дитионита кальция.

Из приведенных в таблице данных видно, что наибольшие выходы по току дитионита кальция наблюдаются при плотность тока 800-1000 А/м2, продолжительность процесса - 1 час. Увеличение продолжительности электролиза ведет к уменьшению выходов по току. Непрореагировавший избыток сернистого газа по специальной трубке от катодного пространства отводится в поглотительной щелочной раствор, где он нейтрализуется. Образующийся в ходе электролиза в анодном пространстве газообразный хлор отводится в стакан с раствором йодистого калия, где тоже нейтрализуется до хлористого калия.

Надо заметить, что дитиониты щелочных и щелочноземельных металлов относительно нестойкие соединения.

При хранении на открытом воздухе, при температурах выше 25oC они быстро окисляются и превращаются в тиосульфаты и др. соединения. Из литературных источников известно также, что в ходе получения дитионита натрия без перемешивания электролита образующийся дитионит может далее гидролизоваться с образованием тиосульфатов по схеме В результате этой реакции в католите появляется тиосульфат, катализирующий разложение дититонита натрия. Поэтому, процесс проводят при более высоких плотностях тока и при перемешивании.

Установлено, что при повышении температуры электролита от 10 до 25oC скорость разложения дитионита увеличивается в 3-5 раз. Для увеличения выхода продукта по току нами в католит пропускался сернистый ангидрид под давлением из баллона. Этим самым мы достигаем в определенной степени перемешивания раствора. После окончания опыта мы проводили объемный анализ для определения концентрации дитионита кальция, результаты которых приведены в табл. 1. Установлено, что в наших условиях эксперимента в течение 2 часов процесса в 100 мл электролита образуется 3,5-5 г дитионита кальция, что составляет 85-95% выхода по току. В пересчете на 1 л электролита получается 35-50 г дитионита кальция.

По ходу электролиза в течение 1-2 часов при комнатной температуре некоторая часть образующихся дитионитов гидролизуется с получением тиосульфата кальция. Количество тиосульфатов мы определяем по известной методике. Тиосульфат кальция также является хорошим восстановителем.

Заявленный способ получения дитионита кальция экономически выгоден, прост и доступен в исполнении, не требует, специального образования, может иметь широкое распространение в фармацевтической, текстильной и металлургической промышленности в качестве восстановителя при синтезе кубовых красителей, при вытравном печатании, в процессах отбеливания и для поглощения кислорода при газовом анализе.

Формула изобретения

Способ получения дитионита кальция, заключающийся в том, что процесс ведут путем электролиза хлорида кальция при катодной плотности тока 800 - 1000 А/м2 и температуре 18 - 20oC с подачей сернистого ангидрида снизу вверх для насыщения католита.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области электрохимического синтеза органических соединении, в частности 2-этилгексаноатов металлов, которые применяют при производстве полимерных материалов в качестве стабилизаторов и модифицирующих добавок

Изобретение относится к электролизеру и электроду для него, в частности к электролизеру, который оснащен средством рециркуляции щелока, а также к способу изготовления электролизера и способу электролиза с использованием такого электролизера

Изобретение относится к электролизеру и электроду для него, в частности к электролизеру, который оснащен средством рециркуляции щелока, а также к способу изготовления электролизера и способу электролиза с использованием такого электролизера

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к технологии получения диоксида циркония, применяемого для изготовления керамических изделий, используемых в металлургической и химической энергетике

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

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 термоэлементам и может быть использовано в качестве преобразователя тепловой энергии в электрическую

Изобретение относится к объединенному синергетическому способу производства метанола и производству третичных бутиловых эфиров низших алкилов частичным окислением тяжелых фракций углеводородов
Изобретение относится к способу получения натриевой соли 2,3;4,6-ди-O-изопропилилен-2-кето-L-гулоновой кислоты путем электрохимического окисления 2,3: 4,6-ди-O-изопропилиден--L-сорбофуранозы на металлических анодах в присутствии сульфата никеля в водном растворе гидроокиси натрия при нагревании, причем процесс проводят в присутствии сернокислого натрия, или сернокислого калия, или фосфорнокислого натрия, взятых в концентрации 3 - 20% при плотности тока 6 - 8 А/дм2

Изобретение относится к способам электролиза и управления процессами электрохимической обработки водных растворов, питания электрохимических устройств, а также к устройствам, осуществляющим электролиз водных растворов
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению магния и хлора электролизом расплавленных хлоридов

Изобретение относится к химической технологии получения легких материалов высокой реакционной способности, а именно к технологии получения углеродной смеси, обладающей высокой реакционной способностью - реакционной углеродной смеси

Изобретение относится к устройствам для получения водорода и кислорода электролизом воды

Изобретение относится к области способов разделения газовых смесей типа кислород - азот

Изобретение относится к области технологии производства химических веществ, а точнее к способам получения дитионита кальция

Наверх