Способ получения щелочного раствора пероксида водорода

 

Изобретение относится к способам получения неорганических веществ, в частности к электрохимическим способам получения пероксида водорода,и позволяет увеличить выход по току пероксида водорода и снизить расход электроэнергии. За счет того, что в способе получения щелочного раствора пероксида водорода в диафрагменном электролизере катодным восстановлением кислорода на углеграфитовом га- ;зодиффузионном гидрофобизированном электроде при подаче кислорода на тьшьную сторону катода кислород про,- дувают через катод в количестве 100- 400% от стехиометрии и электролиз ведут при катодной плотности тока 500-1200 А/м , при этом на аноде проводят окис-пение серной кислоты. з.п. ф-лы, 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) А1 (5D 4 С 25 В 1/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /,,. "

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4@ (.21 ) 4092445/31-26 (22) 22.05.86 (46) 07 ° 05 ° 88. Бюл.Ф 17 (71) Институт химии и химической тех нологии СО АН СССР и Сибирский научно-исследовательский институт целлюлозы и картона. (72) В.Л.Корниенко, Т.Л.Пустовалова

Н.В Чаенко, С.В.Стромский и Э.И.Чупка (53j 661.491(088.8) (56) Патент США Р 3591670, кл. 264-105, 1 971. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЩЕЛОЧНОГО PACTВОРА ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА (57) Изобретение относится к способам получения неорганических веществ, н частности к электрохимическим спосо бам получения пероксида водорода,и позволяет увеличить выход по току пероксида водорода и снизить расход электроэнергии. За счет того, что в способе получения щелочного раствора пероксида водорода в диафрагменном электролизере катодным восстановлением кислорода на углеграфитовом га.зодиффузионном гидрофобизированном электроде при подаче кислорода на тыльную сторону катода кислород про; дувают через катод в количестве 100400Х от стехиометрии и электролиз ведут при катодной плотности тока

500-1200 А/м, при этом на аноде проводят окисление серной кислоты, ! з,п. ф-лы, 1 ил.

1393850

Изобретение относится к способам получения неорганических веществ„ в частности к электрохииическим спосo бам получения пероксида Водорода.

Цель изобретения — увеличение выхода по току пероксида ". îäîðoäа

H скакание расхода элактроэнерги:л.

Продувание избытка кислорода или кислородсодержащего газа через газо-: диффузиончый углеграфитовыи катод в количествах свы1це 100% от теоретичес- кого позволяет вызва 1» перемешивание католита в поровом объеме электрода и увеличить скорость В1п1О<1;l перокс1 -.

Да ВОДОрода из электрода В Объем электролита, Организация паремащива- . ния католкта в поровом объ:ме электрода позволяет усраднить содержание пероксида водорода по толщине элект- 2п рода, недопустить паре ыщекия щелоч" ного католита по пероксид-иону в глубине пор и избежат» выпадения твердого осадка 11а О ЯН 0 на поверхности электрокатализатора„, Таким об-.,;разом, ускорение лимитиру1ощей стадии позволяет проводить процесс эпектровосстановления кислорода при боле высокой плотности тока, например 5001200 А/м2, т.а„ инта11сифицировать процесс и умекьщить потери пероксица водорода за счет каталитического разложения на поверхности электрокитализатора.

На чертеже изображена схема у=тановки для получения щелочного ра=тво-. ра пероксида воцорода, реализующей предлагаемый способ.

Установка содержит камеру 1 для подачи кислорода к тыльной стороне газодиффузионкого катода ?,, катионо-обменную мембрану 3, платиновый анод

4, католиткую 5 и анолитную 6 камеры, католитный контур 7 с насосом

8 и холодильником 9, аколитный контур „

10 с насосом 8 и холодильником 9> источник 11 постоянно::o тока.

Пример 1. Заполняют католитную камеру 5 200 мп 0,5 н, раствора .Na0H подают кислород или кислородсодержащий газ в камеру 1 к тыльной сторона углеграфитового катода 2 с избытком 200% от стехиочатрии, г1омеща-ют в анолитную камеру 6 гладкии пла-тиновь1й анод 4 и заливают 200 мл 50%

Р g

H>S0q, Пропускают через электролизер. от источника 11 постоянный ток в 5А,.

Поддерживают температуру католита и о анолита, равную 20 С, путем прокачивакия r!n контурам 7 и 10 со скоростью

100 мп/мик. Злектролиз проводят при г катодной плотности тока 1000 А/м и анодной 6000 А/м . Через 4 ч работы электролизера получают в объеме католита 10, 27 г Н О., или 5,1%-ный раствор Н., 2 и в Объема анолита после гидролиза пероксодисерной кислоты

7,8 г Н О . Выход по току H,Î ка катоде 81%, на аноде выход пероксодисерной кислоты 76%, а выход Н20 78%.

Расход электроэнергии на получение

1 т Н2О 5895 кВт ч против

10009 кВ г ч по известному способу.

Пример 2, Поступают как описакс в примере 1„, но продувают кислорсдсодержащий газ через газодиффузиоккый катод с избытком 100Х от теоретического. через 4 ч электролиза получают в обьеме католита 10,27 r

Н202 ипи 5р(% ныл растВОр Н О и В

2 2 объеме аколита после гидролиза парок» содисерной кислоты 7,8 r Н202. Выход

rro току Н 02 на катоде 81Х, на аноде выход пероксодисеркой кислоты 76%, а выход Н,,02 78%„ Расход электроэнер.гии ка получение 1 т Н 02 5895 кВт ч против 10009 кВт.ч по известному способу, П р и и е р 3. Поступают как описано В примере 1, с тем отличием, что продувают кислород или кислородсодержащий газ через газодиффузионный катод с избытком в 100% от теоретического, пропускают через электролизер ток в ?,5 А, поддерживают катодную плотность тока 500 А/м и температуру католита 5 С. Получают через 4 ч работы электролизера в объеме католика

5,81 г Н 02 или 2,9%-кый раствор н202 ВыхОд по току н202 91ф5Хо В объеме анолита получают 3,9 г К 02 с выходом по току 78%. Расход электроэнергии на получение 1 т Н202

5664 кВт" ч.

Пример . 4. Поступают как описанс в примере 1, с TFH отличием, что продувают кислород или кислородсодержащий газ через газодиффузионный катод с избытком В 400Х от теоретического, пропускают через электролизер постоянный ток в 6 А, поддерживают

2 катодную плотность тока 1200 А/м температура католита 30 С, Через 4 ч работы электролизера получают в объе ме католита 11,85 r Н О„ или 5,9%кыи 1ЦелОчнОи pQGTB0p Н202 ВыхОД пО току Н О, 78%. В объеме анолита полу50

4 газодкффузионный катод более 400% ат теоретического к прк температуре о каталита более 30 С также невозможно получить положительный эффект па сравнен по с известным способам, так как патокам газа вытесняется электролит кз поравога объема электрода.

Кроме того, наблюдается снижение вь.хада па току пероксида водорода в связи с возрастанием скорости ега каталитического разложения.

Одновременно окисление H>S0 да

H S О на платиновом аноде в одном электралкзере позволяет получить

::åëåâoé продукт на обоих электродах, чта обеспечивает снижение расхода электроэнергии на получение пероксида водорода практически в 2 раза.

Использование способа получения щелочного раствора пероксида водорода позволяет интенсифицировать процесс катоднаго восстановления кислорода да пероксида водорода, например увеличить катадную платность така ат 500 до 1200 А/м по сравнению

2 с 400 А/м па известному способу, и увеличить выход па току пероксида водорода, напркмер, ат 81% для 5,1%нага pac"вара h „0,- о 78% для 5,9%нага раств ра Г О2 против 63% .для 5%ного раствора H 02 и 46% для 8,5%ногo раствора Н 02 па известному

vocoáó. Кроме тугo, достигается снигение расхода электроэнергии на получение 1 т Н О практически в 2 раза, например 5895 кЗт. ч па предлагаемому способу против !0009 кВт-ч па известному способу, 1i=- сапаставктельнагс анализа видно, чта по предлагаемому способу ка-, тод ый процесс проводят прк более вы акай плотности -ока с более высоким выходам па таку к с л|еныпкл1 расходом электраэнергкк.

Фарм -ла!

3938 чают 9,3 г Н20, выход по току Н 0

2 2

78%. Расход электроэнергии на получение 1 т Н О 6240 кВт.ч.

J! р и м е р 5. Поступают как опи-. сана в примере 1, с тем отличием, 5 что кислород или кисларадсодержащий газ продувают через газодиффузионный катод с избытком в 450% от теоретиче-. ского, пропускают через электролизер постоянный та< в 6,5 А, поддерживают о температуру каталита 35 С, катодную плотность тока )300 А/м . Через 4 ч

2 работь) электрализера получают в объеме каталита 9,82 r Н20, кли 4,9%— ный щелочной раствор Й О . Выход по току 59,5%. Получают в объеме анолита 10,4 г Н О2, выход па току

78%. Расход электроэнергии íà l т

Н20 7163 кВт ч. Положительный эффект 20 достигается только частично — по. уменыпению расхода электроэнергии.

Пример 6. Поступают как описано в примере 1, с тем отличием, что продувают кислород или кислород- 25 содержащий .газ через газодиффузионный катод с избытком 50% ат теоретического, пропускают через электрализер постоянный ток в 2,0 A. Поддерживают катодную плотность тока 400 А/м

О попдерживают температуру католита 3 С.

После 4 ч работы электрализера напряжение на нем повышается за счет поляризации катода. В объсме католита получают 3,2 г Н О, выход по току

Н202 в каталите 63%. В объеме анолита получают 3,12 r Н О с выходом по току 78%. Расход электроэнергии на

1 т Н202 6989 кВт ч. Положительный эффект достигается только частично, а именно по снижению расхода электроэнергии, но не достигается ни по ин- . тенсификации процесса, ки по увеличению выхода по току Н 02 на катоде.

Как видно из представленных данных

> 45 при количестве продуваемого кислорода или кислорадсадержащего газа через газодкффузиокный катод менее 100% от теоретического и при температуре ниже а

5 С невозможно обеспечить интенсифи50 кацию процесса восстановления кислорода до пероксида водорода и увеличение его выхода па току в связи с тем, чта электрод значительно поляризуется за счет выпадения твердого соединения пероксида натрия на по55 верхности электракатализатара.

При избытке продуваемого кислорода или кислорадсодержащега газа через кз а 6ре тения

1. Способ получения щелочного раствора пероксида водорода в диафрагменнам электролизере катадным восстановлением кислорода на углеграфи- . тавам газодкффузканнам гкдрафабизира ванном электроде прк подаче кислорода к тыльной стороне катода, а т л ив ч а ю шийся тем, чта, с целью увелкченк выхода па току и снижения расхода электроэнергии, кислород продувают через катод в количестве 1001393850

Составитель О,Зобнин

Редактор Н,Рогулич Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Заказ 1941/27 Тираж б21 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035„ Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно †полиграфическ предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

400Х от стехиометрии и электролиэ ведут при катодной плотности тока

500 - 1200 А/м .

2. Способ по п.l о т л и ч а ю шийся тем, что на аноде проводят, окисление серной кислоты.