Электрод для электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А3 (19) (11) 111 4 С 25 В 11/lî

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTPM (21) 3298834/23"26 (22) 03.06.81 (46) 07,06.88. Бюл. и 21 (72) В.Б.Буссе-Мачукас, Ф.И.Львович., Е.К.Спасская, В.Л,Кубасов, А.Ф.Мазанко, Э.А.Дружинин, А.Н.Мартынов и Л.H.Íåëèïà, (53) 621.3.035.2(088.8) (56) 1. Патент США У 3948751, кл. 204-290 F, 1976 °

2. Авторское свидетельство СССР

В 369923, кл. С 25 В ll/00, 1968. (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА

ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ХЛОРИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ

МЕТАЛЛОВ, содерлуицал основу из вентильного металла с нанесенным на нее покрытием из смеси окислов титана,. иридия и рутения, причем содержание окиси титана в смеси составляет более 50 мол.Х, о т л и ч а ю щ и й— с.я тем, что, с целью повьппения стойкости электрода, покрытие содержит окислы иридия и рутения при моль ном соотношении 0,75-.3:1.

2. Электрод по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что покрытие содержит окислы титана в количестве

50-75 мол.X.

1401072

Изобретение относится к области электрохимических производств, конкретно к электродам для электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов с получением хлора и каусти" ческой соды, хлоратов, гипохлоритов, Известен электрод для электрохимических процессов, содержащий электропроводную основу, например из тита- 10 на, на которую нанесено активное покрытие из смеси окислов титана, иридия и рутения, причем содержание окислов титана в покрытии является значительным и составляет более l5 75 мол. . Например, в известном элект; роде покрытие имеет следуюший состав,, мол. : Ir O 3,91; КиО., 7,43 и

TiO 88,66 (образец В и образец Д) и ТгО 7,25; RuO 13,8 и Т10д 78,95 20 (образец С).

Таким образом, в известном электроде ингредиенты взяты в следуюшдх соотношениях, мол.%: Ti0 :(IrO +

+ RuO<) = 3,8 — 7,8:1 и ХгО :КиОд= 25

= О,5:1. Я

Недостатком указанного электрода является неустойчивость анодного по" тенциала при электролизе, низкий выход по току, недостаточная стойкость 30 электрода, Кроме того, недостатком электрода является неполное срабатывание активной массы - потенциал электрода резко возрастает при надиии еще досгаточного, количества масы активного покрытия.

Так,при испытаниях образцов В, и Д в насыщенном растворе NaCI ри плотности тока 1 А/см и 65 С нодный потенциал образца В изменялся в пределах 1,53-1,62 В за время электролиза 2000 ч (-83 сут), образца С вЂ” в пределах 1,35-1,38 В за

Время электролиза 2300 ч (96 сут) и образца Д вЂ” в пределах 1,44-1,50 В.45 за время электролиза 8)6 ч (34 сут).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электрод для

Электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов, содержащий основу из вентильного металла с нане". и сенным на нее покрытием из смеси окислов вентильных металлов, например титана, и окислов металлов групПы платины, например иридия и рутения, причем содержание окисла вен-. тильного металла в смеси составляет более 50 мол.X. В известном электроде покрытие может содержать как смесь окислов титана и одного металла группы платины, например рутения, так и смесь окислов титана и нескольких металлов группы платины, например иридия и рутения (2) .

Недостатком известного электрода является невысокая стойкость.

Цель изобретения — повышение стойкости электрода.

Поставленная цель достигается тем, что в электроде для электролиза водных растворов хлорида щелочных металлов, содержащем основу иэ вентильного металла с нанесенным на нее покрытием из смеси окислов титана, иридия и рутения, причем содержание окиси титана в смеси составляет более

50 мол. ., покрытие содержит окислы иридия и рутения при мольном соотношении 0,75-3:l.

Кроме того, в предлагаемом электроде покрытие содержит окислы титана в количестве 50-75 мол.X.

Пример. На титановую основу электрода, предварительно прошедшую пескоструйную обработку, обезжиривание и травление, наносят покровный раствор — смешанный водный раствор

Т С 4 H OHC

Покровный раствор готовят из исходных растворов и компонентов: раствора гидрооксихлорида рутения (RuOICCl>) в воде с концентрацией

1501-5 г/л; раствора четыреххлористого титана (TiC1<) в воде с концентрацией 220+5 г/л (в пересчете на Т О ) ; соль треххлористого иридия (IrC1>) добавляют в смешанный раствор RuOHClTiCQ ) В Виде KpHcTcUIJIoB ° з

Активное покрытие электрода изготовляют многослойным, Каждый слой наносят по следующей технологии: расход смешанного .раствора на l --й спой—

25 мл/м, что соответствует заклада ке активной массы 1-2 г/м ; после нанесения каждого слоя электрод сна-. ,чала сушат при 150 С, затем обжигают о при 350 С в течение 20 мин первые

2"3 слоя, последующие слои прокаливают при 450-500 С в течение 2040 мнн.

Всего было изготовлено 9 электродов. Образцы 1,2,3 и 8 соответствуют по составу известному электроду. образцы 4-7 -,по составу предлагаемому электроду. Образец 9 иллюстрирует электрод с покрытием из смеси окис1401072 лов титана, иридия и рутения, причем содержание окиси титана в смеси составляет менее 50 мол. ..

Образец 1 соответствует общепринятому s промышленности окисному рутениево-титановому аноду.

Измерения потенциала анода проводят в условиях хлорного электролиза; концентрация раствора хлорида натрия

280 г/л, температура 90 С, рН = 3;03,5, плотность тока 1000, 2000,4000, 6000 и 10000 A/M, и в условиях хлоратного электролиза: 400 г/л NaC10>

100 г/л NaC1 рН = 7, плотность тока

1000-3000 А/м ; температура 80 С, Стойкость электродов оценивают по нескольким ускоренным методикам изучения износостойкости электродов: по методу переменной полярности и амаль.— гамации, при электролизе в растворе

Na0H, так и в условиях длительного электролиза, Сущность метода переменной полярности и амальгамации заключается в следующем: испытуемый образец при о плотности тока 1 А/см, 60 С в растворе хлорида натрия с концентрацией

300 г/л подвергают переменной анодной и катодной поляризации в течение

40 мин. Затем электрод опускают на

30 с в амальгаму натрия с концентрацией 0,2 мас. . После этих испытаний электрод промывают в дистиллирован,ной воде, сушат и определяют потерю веса.

Иэносостойкость электродов при электролизе растворов NaÎH изучают в следующих условиях: 200 г/л раствора о

Na0H, температура 90 С, плотность тока 2 A/ñì, и определяют потерю веса образца и время до запирания анода.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из результатов, приве денных в таблице, предлагаемый электрод (образцы 4-7) не уступает известному электроду (образцы l и 8) по величине анодного потенциала в условиях хлорного и хлоратного элект.ролиза, Во всем заявленном интервале моль- ного соотношения окислов иридия и рутения в покрытии, а именно 0,753:1, стойкость предлагаемого электрода, оцениваемая по потере активной массы, как при испытаниях IIQ методу переменной полярности и амальгамации, так в зависимости от продолжительности электролиза в жестких условиях (200 г/л NaOH), является значительно более высокой, чем известного электрода, примерно в 1,5-2 раза.

2б При содержании окиси титана в покрытии более 75 мол. . и при мольном соотношении окислов иридия и рутения вне заявленного интервала стойкость известного электрода ниже, чем у предлагаемого (образцы 2 и 3). При содержании окиси титана в покрытии менее 50 мол, даже в пределах заявленного интервала мольного соотношения окислов иридия и рутения стой35 кость электрода является неудовлетворительной (образец 9).

Экономический эффект от использования изобретения составит 182 тыс.

4б рублей из расчета на производство

130 тыс.т хлора в год, 1401072

° ° ° л ф 0 сч сЪ сч с ъ О О со .с

РЪ РЪ M л а л сч с Ъ РЪ л а сЪ а о

1 I

1

1 CO о о и о о а ° о о с ъ сч

СЧ С Ъ ССЪ О

РЪ РЪ сЧ с Ъ с Ъ сЪ а

a. a а л л

О г» сЪ а л л е сСЪ ÑO Ф ° ° ° л м СсЪ 4"Ъ

СЧ 3 сСЪ О с ) с Ъ с Ъ с ) со о а о л! л. л. л ° е. л

В °

1

1 м

° е о о о гъ а е. л С Ъ о о о - * сч сч сч

О с Ъ .Э с \ с 3 с ъ б ) с ъ д о ссЪ ь а

Ю О1 !

1

1 л а л. a a м ° с м м а е. м м о о о а а а С ) ч

О сЪ сЪ -* м с сЧ мс ма с Ъ л ° а. л

° ю лъ

О а

C) а л a ° a a м а с м

° Ф °

О сЧ ссЪ а

Се! Ъ Ъ СсЪ С Ъ л. л . a., a ° а

I со а а. а о ev a с ъ м 1-ч

Ф Ъ л л л о

0Ъ

1 л ь

СЧ 0 Ф СО ОЪ с "! с"Ъ с Ъ с"!

° е ссЪ с.!

Щ л л сЪ О ссЪ сЪ

Ch с со

a a л

00 л с Ъ л Ч с Ъ л ь с Ъ I л, а л. л л м мс СО

° а с с °

CO сб1 л л

О сЪ О сЧ сЪ сЪ О О О ч ссЪ со ОЪ 1 а л е

00 РЪ со а ь а а е а м м

° %

° а

Р Ъ с Ъ о о

1 cv I с Ъ ссЪ С-- О с Ъ < Ъ с"Ъ ссЪ а. е л е а

1 I м м 1

О с Ъ Оъ 3 1 а л а м «е сч л

C) Х !

0 aS

Х И

m0CS O о

5 Ф Ж ь al E

В о

СОЦО о ж фг as Р & о < I o и с0 О н ж г о о о о

Ф O О О О О жм -e о о о

eS Р СсЪ с4 СсС ъО

& o & Е

1 4

1 с6

1 Е 1 5

ЬФ

° )

gI о

Е

-о

Ф ° ã4

v H

О с6

Ф ж

1 Ж

l Ф

8 о

-4

1ч о о

I O

I

1 l и I

0I 1

as 1

1о!

l 1

1 &

I Х

1 О

1 01

I 1 ! g

1 al

I О ! aI

l

1

I г" с в о

+ с! о

Н сс с и о о м О °

Н 0С сС о

° л

1-

0О Ф

Х М

С0 лО

О са 1.

52ж в Ц f о v

С0 О О

О5 Х аФО

os:g

Ж О) С о ж

О 5ОО о х ж о о

О Ы! - О О о ж Ф о о

Ф С4 Pl с с сЧ

I-Og Z!

»1 4

l о

Ж

Ф

X Х о и

О О (Ч

n x

gs0V о ц п О 4

Е !

Ф Ф

s".о х

6) Ж Х ж

А Ф е» Е Е

Ь VCSaS о on,r.

ОМФ0 с Ъ ig g о

I» ° Е о

140I 072 е и — л с л л а л a a a a a a Щ л о о о с ъ сс в л л

a a л a a о о о,1 !

1 3

ul Ch Сь1 ьО с ь

a a л. л л л сЧ ° сЧ с сс! Ч сЧ

a a . a о о о Г1 Ch а л л о о сЧ

О л л и

1 I

1 l !

I ! сО

I е4 Сл! Ф О 00

a a . л а л

О О О О О со СЧ O л л . а

СЧ Сс) Ф н сл! л л а! 1...! а —

tot i

О О О с! л л. а. л си с1 л л о0 л л сЛ а л е»

a a

О в сь ) Ф о а

° ь сЧ ес СЧ а л о о

О О л л с 1 3" ьО л a: a о о о ф Ch

° ь. о о л а сЧ

I 1 с 1 сО 00 а о о сЧ Ю О л л сьев 1

l I I 1 л л с сЧ

Ch л о сО л л о о

° ь

CV л л

° °

I I 1 1

«t

r I

Ch а Эь о о л л л

° ° сЧ

° ь ь

1 I 1 1 I I I!

» о ф ф

X х ьХ о о а х

1=3 !" и о ю о

О О о о а о о

° СЧ СЧ СьЪ

I Ж ! о

hC c6

Ф !Б с ф с

Х ь»

Р

c;о

Ю

td CV с о е

Рь Qr

1 о ! с ф

Ф Е

r. u ф ф

С4

А

f» I!I о с о э ьх х о с:

1- о о а

° Ф л о

О ф ф 0l х х с: к о

О О, х !» я !с х Ф

Ц

М A ф х х х

Оь 0l

4J X !

» Э о а, И Р3 оо а сЧ

a a a о сч с Е ! 1 м х

6 о с

lO Cf. о о .Ое Х И ф

3a f» сс! v с/ и со л

3/

00 л и с/ л сЛ сО л и

hC с ф

С.ь с»

Е ф л х 3 ьс! U