Электрохимический способ получения ронгалита

 

ОПQQАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

3033I7

Союа Соеетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

МПК С 07с 145/00

Заявлено 11.Х.1969 (№ 1370585/23-4) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 13.Y.1971. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 14Л П.19?1 комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 54?.281.07 (088.8) Авторы изобретения

В. В. Буданов, В. Д. Кибенко, С. М. Букин и В. П. Панов

Ивановский химико-технологический институт

Заявитель

ЭЛЕКТРОХИМИЧ ЕСКИ И СПОСОБ ПОЛ УЧ ЕН ИЯ РО ИГАЛ ИТА

Изобретение относится к способу получения ронгалита (NaHSO2 СНаО), применяемого в текстильной промышленности при отделке тканей, в производстве синтетического каучука в качестве инициатора полимеризации, при получении оксалата урана, а также в фармацевтической и других отраслях промышленности.

Промышленные способы получения ронгалита основаны на химической реакции восстановления цинковой пылью сернистого ангидрида, бисульфита натрия в присутствии формальдегида или формальдегидбисульфита цинка. Недостаток этих способов заключается в большом расходе цинковой пыли, достигающем 140 — 180% от стехиометрического количества. Это заметно удорожает продукт, поскольку затраты на цинковую пыль составляют 70% от его себестоимости.

Известен электрохимический способ получения ронгалита, исключающий расход цинковой пыли. По этому способу в результате катодного восстановления сернистой кислоты с последующим введением формальдегида образуется диформальдегидсульфоксиловая кислота, которую в дальнейшем перерабатывают в ронгалит. Образующаяся при электролизе диформальдегидсульфоксиловая кислота находится в растворенном состоянии. Кроме нее, раствор электролита содержит большие количества исходных веществ, а также тиосульфат, образующийся в качестве побочного продукта. Концентрация целевого продукта в растворе электролита невелика, так как полу5 чение концентрированных растворов невозможно ввиду окисления продукта на аноде.

Все это усложняет выделение продукта из раствора электролита и исключает возможность промышленного применения такого ме10 тода.

Для устранения этих недостатков предлагается способ, по которому формальдегидбисульфит цинка восстанавливают при значении рН электролита 5 — 6, плотности тока 5—

15 10 n/äè концентрации сырья не менее

2:..ïîëü ë (иа 80,) при температуре 85—

100"С, образующийся при этом формальдегидсульфоксилат цинка переводят в целевои продукт известными приемами.

20 Образова|ше формальдегидсульфоксилата в виде осадка исключает его окисление иа аноде и обеспечивает возможность выделения из раствора электролита путем фильтрации или центрифугированпя. Полученный продукт пе25 реводят в роигалит обработкой его раствором едкого патра.

Способ состоит из следующих основных операций.

1. Приготовление и корректировка раствора

30 электролита.

303317

Таблица 1

Количество фориальдегидсульфоксилата, полученное за 2 час, г моль.выход по току, Плотность

Сила тока, а тока на катоде, а, дл170

67

66

76

0,147

О, 131

0,176

0,129

0,166

0,223

5,64

5,26

7,20

5,28

5,85

8,56

3,0

4,0

4,0

4,0

5,3

8,0

Таблица 2

Количество фориальдегидсульфоксилата, полученное за 2 час, г моль

Плотность

Выход по току, ..

Сила тока, а тока на катоде, а, оля

5,5

5,5

6,2

6,2

8,0

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

0,177

0,179

0,168

0,188

0,170

79

84

Через суспензию ечедрата окиси цинка в водном растворе формальдегида при комнатной тезен«ратурс,,ееерехеешиваее, пропускангг газообразный сернистый ангидрид до момента осветлепия раствора. Компоненты дозируют в стехиометрических количествах, необходимых для получения раствора, содержащего

2 г лоль/л SO2 в виде Хп(НЯОзСН20)2. Расгвор должен иметь рН 5,5. В случае необходимости корректировку рН осуществляют введением небольшого избытка гидрата окиси цинка или формальдегида.

II. Электролиз формальдегидбисульфита

kT,ÈÅTÊß.

Процесс ведут по двум вариантам: с инертным и растворимым анодом.

По первому варианту применяют графитовый анод, отделенный от катодного пространства диафрагмой из алунда с пористостью

62 /о. В катодное и анодное пространство заливают раствор формальдегидбисульфита цинка концентрацией 2,0 г лоль/л. Процесс электролиза проводят при катодной плотности тока 8 a/ä,TT2 и температуре 95 С. Раствор в катодном пространстве перемешиваеот пропсллерной мешалкой, совершающей 390 об/,TTaTT.

В этнх условиях прп расстоянии между электродами 4,5 сл и толщине диафрагмы 4 дел устанавливают напряжение 3,9 в. Для предотвращения еее>келательееого спп>ксеепя р11 раствора, обусловленного протеканием реакции на аноде, в анодное пространство вводят гидрат окиси цинка в количестве, эквивалептпом количеству образующейся на аноде кислоты в расчете на 100",,-ный BbIxîä по току. В указанных выше условиях получают основной формальдегидсульфоксилат цинка с вьеходом по току 65 — 70 "/о.

По второму варианту процесс проводят в электролизере без диафрагмы с анодом из компактного металлического цинка. Процесс осуществляют при параметрах, указанных выше. На электролизере устанавливают напряжение 3,2 в. Получают продукт с выходом по току 76 — 80 /о и гидроокись цинка, образующуюся в качестве побочного продукта вследствие растворения анода.

I I I. Отделение твердой фазы от раствора электролита и получения раствора ронгалита.

После превращения в сульфоксилат не менее 15% формальдегидбисульфита от исходного количества реакционную массу сливают из электролизера, охлаждают до 20 С и фильтруют. Фильтрат используют для приготовления раствора электролита, а твердую фазу обрабатывают при температуре 60 С 15 /о-ным раствором iNaOH прн перемешивании в течение 60 леия. Щелочь добавляют до появления розового скрашивания пробы раствора с фенолфталеином. При этом в растворе образуется формальдегидсульфоксилат натрия (ронгалит NaHSO2. СН20), а в осадке — гидрат окиси цинка. Осадок направляют для получения исходного раствора электролита и (по второму варианту) частично применяют для

65 получения цинковых белил в качестве побочного продукта. Отфильтрованный 40о/о-ный раствор ропгалита упаривают и кристаллизу ют пзвсстш еми способами.

Пример. Процесс проводят в лабораторном электролизсре цилиндрической формы, в центре которого помещают графитовый анод в виде стержня высотою 70 леле и диаметром

17 лел пли анод из металлического цинка той еке формы и размеров. Катод из цинковой пластинки, изогнутой в виде боковой поверхности цилиндра, располагают коаксиально аноду. Между электродами устанавливают диафрагму из алунда в форме стакана. В электролизер заливают 400 ял раствора формальдегидбисульфита цинка концентрацией

2,0 г уяоль, л (в расчете íà SO2). В условиях, указанных в разделе II, процесс электролиза проводят 2 час, после чего электролит отфильтровывают на воронке Бюхнера. Осадок с фильтра количественно переносят в стакан, в котором его обрабатывают раствором МаОН, Количество получаемого ронгалита определяют иодометрическим методом.

Результаты определений приведены в табл.

1 и 2.

Получение ронгалита в электролизере с графитовым катодом

Получение ронгалита в электролизере с цинковым анодом

Из данных, приведенных в таблицах, видно, что предлагаемый метод позволяет получать ронгалит с выходом по току 65 — 70о/о по первому варианту и 75 — 80% — по второму. Анализ осадка, отделяемого от раствора электролита (первый вариант), показал, что содержание в нем формальдегидсульфоксилата цинка составляет 97,0+-1,1% (среднее арифметическое из трех определений) . Анализом растворов, полученных после обработки осадка едким натром согласно разделу III, найде303317

Предмет изобретения

Составитель В. А, Безбородова

Редактор Л. К. Ушакова Техред А. А. Камышникова Корректор Л. Б. Бадылама

Заказ 1951/19 Изд. Л 733 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Мини"гров СССР

Москва, ?К-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2 но, что содержание NaHSO .ÑÍ20 в них составляет 4,0 г.моль/л, что соответствует концентрации ронгалита 40,0 вес. о/о, причем на долю ронгалита приходится 9б,0 от всего количества растворенных веществ.

Электрохимический способ получения ронгалита с применением катодного восстановления, отличающийся тем, что, с целью усовершенствования процесса, увеличения выхода и улучшения качества целевого продукта, формальдегидбисульфит цинка восстанавливают при значении рН электролита 5 — 6, плотности тока 5 — 10 а/длгз, концентрации сырья не менее 2 г л1оль/л íà SOq при температуре 85—

100 С и образующийся при этом формальдегидсульфоксилат цинка переводят в целевой

10 продукт известными приемами.