Биполярный электрод для получения надсерной кислоты

 

Изобретение касается получения надсерной кислоты и позволяет сократить расход электроэнергии и увеличить срок службы электрода за счет уменьшения его коррозии. Биполярный электрод состоит из титановой прямоугольной призмы, на одной грани которой имеется активное платиновое покрытие и по противоположной грани размещена графитовая плита, являющаяся катодом. Титановая призма разделена двумя параллельными перегородками, установленными горизонтально, на три камеры: среднюю, верхнюю и нижнюю. При этом верхняя и нижняя камеры имеют отверстия со стороны активного титанового покрытия, а средняя камера снабжена патрубками для подвода и отвода охлаждающего агента. Грань призмы, на которой размещается графитовая плита, покрыта токопроводящей клеевой композицией, и графитовая плита прижата к титану с усилием не менее 0,3 кг/см<SP POS="POST">2</SP>. 1 табл., 1 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5l)4 С 25 В 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4237111/23-26 ,(22) 16.03.87 (46) 07.08.89. Бкл . ¹ 29 (72) Г.А.Шумилов (53) 621.3.035.2(088.8) (56) Патент США № 4402809,, кл. 204-254, 1983. (54) БИПОЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАДСЕРНОЙ КИСЛОТЫ (57) Изобретение касается получения надсерной кислоты и позволяет сократить расход электроэнергии и увеличить срок службы электрода за счет уменьшения его коррозии. Биполярный электрод, состоит из титановой прямоугольной призмы, на одной грани коИзобретение относится к химичес-. кой промышленности, в частности к области промышленного электролиза водных растворов)и может быть использовано в электролизерах для получения надсерной кислоты и других окислителей.

Для получения надсерной, хлорной кислот, персульфатов и других окислителей известны электролизеры с монополярными электродами. Аноды в указанных электролизерах выполнены в виде платиновой сетки или платиновой фольги, нанесенной на титановую основу. Катоды — графитовые.

Целью изобретения является уменьшение энергозатрат и продление срока службы электрода за счет уменьшения коррозии. торой имеется активное платиновое по крытие и по противоположной грани раз— мещена графитовая плита, являющаяся катодом. Титановая призма разделена двумя параллельными перегородками, установленными горизонтально, на три камеры: среднюю, верхнюю и нижнюю.

При этом верхняя и нижняя камеры имеют отверстия со стороны активного титанового покрытия, а средняя камера снабжена патрубками для подвода и отвода охлаждающего агента. Грань призмы, на которой размещается графитовая плита, покрыта токопроводящей клеевой композицией, и графитовая плита прижата к титану с усилием не менее 0,3 кг/см . 1 табл. 2 ил.

На фиг. t изображен биполярный электрод, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Прямоугольная тйтановая призма i разделена сплошными горизонтальными перегородками на три камеры: среднюю

2, нижнюю — 3, верхнюю — 4. На анодной стороне средней камеры нанесено активное платиновое покрытие 5., К противоположной стороне средней камеры присоединена графитовая плита 6.

Верхняя и нижняя камеры на анодной стороне имеют ряд отверстий 7 для сообщения с анодным пространством.

Катодная графитовая плита присое— динена к поверхности титановой коробки при помощи токопроводящей кислотостойкой клеевой композиции 8. Сжа3 149882 тие указанной композиции между склеиваемыми поверхностями обеспечивается стяжными болтами, которые приварены к распределительным перегородкам, а также к катодной стороне титановой коробки вокруг отверстий, через которые проходят.

Токопроводящая клеевая композиция обеспечивает хорошую электропроводность и равномерное распределение тока между графитом и татаном, заполняя все неровности склеиваемых поверхностей, она предотвращает проникновение электролита и щелевую коррозию титана. Для предотвращения коррозии титана, находящегося под катодным потенциалом, токопроводящей клеевой кислотостойкой композицией покрыты головки болтов и поверхность 20 титана за периметром графитовой плиты до уплотняющих прокладок.

Итуцеры 9 предназначены для подачи электролита в нижнюю камеру, штуцеры 10 — для отвода продуктов элект- 25 ролиза из верхней камеры, а штуцеры

11 — для подачи и отвода охлаждающей воды.

Пример 1. Из шести биполярных электродов и двух крайних моно- 30 полярных собирают электролизер.

Размер катода каждого из электродов 110х150 мм. Поверхность платино" вой фольги на каждом аноде составляет 40,5 см2 .

Злектролизер собирают без приме нения токопроводящей клеевой композиции.

Рабочий ток электролизера 24 А.

Установившееся напряжение через 40

10 сут непрерывной работы составляет

29,5 В или в среднем 4,2 В на каждую ячейку.

Через три месяца непрерывной работы электролизер останавливают и раз- 45 бирают. С катодной стороны выявлена коррозия титана щелевая и поверхностная на глубину 0,1-0,5 мм.

Пример 2. Для защиты титана оТ коррозии и снижения напряжения 50 на ячейке применена кислотостойкая токопроводящая клеевая композиция.

Известно много составов токопроводящих клеев с различной вяжущей основой и токопроводящими наполнителями. В условиях электролиза серной кислоты наиболее приемлемой оказалась композиция на основе эпоксидной смолы и графита.

После испытания различных соотноI шений компонентов подбирают следующий состав, наиболее отвечающий требованиям электропроводности, прочности и технологичности применения, мас. ч. эпоксидная смола ЭД-5 или ЗД-20 100; пластификатор — дибутилфталат 15; отвердитель — полиэтилендиамин 10," наполнитель — порошок графита 200, Состав разбавляется ацетоном до текучего состояния и наносится на склеиваемые и защищаемые поверхности кистью.

Плотность то ка, А/см2 адение наряжения, В

Давление на склеиваемые поверхности, кг/см2

1,4

1,15

1,00

0,6

0,2

0,1

0,15

0 15

0,15

0,15

0,15

0,15

0,05

0,1

0,15

0,2

0,3

Данные о пыта пока зыв ают, что для достижения высокой электропроводнос- . ти склеиваемые поверхности должны быть сжаты с усилием не менее

0,3 кг/см .

Пример 3. Биполярные электроды из примера 1 были собраны с применением токопроводящей кислотостой—

Дпя определения величины потерь напряжения в переходном сопротивлении между склеиваемыми поверхностями испытано несколько образцов с различной степенью сжатия между графитом и титаном при склеивании. На лист титана толщиной 3 мм наклеивается шесть образцов графитовых плит одинакового размера поверхности 40х50 мм. После нанесения на поверхность титана клеевой композиции устанавливаются графитовые образцы, на которые помещается груз различного веса, обеспечивающий соответствующее удельное давление.

После склеивания замеряется падение напряжения между графитом и тита- . ном на каждом образце при плотности тока 0,15 А/см2, т,е. равной рабочей плотности биполярного электрода.

Результаты замеров приведены в таблице.

1498823

10 кой клеевой композиции состава по примеру 2. После нанесения композиции

1 склеиваемые поверхности графитовых плит и титановых коробок сжаты болтами. Клеевой композицией покрыта катодная поверхность титановых коробок между графитовой плитой и уплотняющей прокладкой и головки титановых болтов.

Злектролизер из семи ячеек работает с нагрузкой по току 26 А в течение 6 мес. Анодная плотность тока составляет 0,6 А/см, катодная 15

0,15 Л/см . Общее напряжение на электролизере 28 В, т,е. в среднем

4,0 В на ячейку. Средний выход по току надсерной кислоты за шесть месяцев работы эле- 20 ктролизера составляет 727, что соответствует лучшему выходу по току отдельных промышленных монополярных электролизероч. Средний выход по току на работающих в цехе электролизе- 26 ров за этот же период составляет

697 при нормальной анодной плотности тока 0,5 А/см и катодной

О, 135 А/см . После шести месяцев непрерывной работы биполярный электро- 30 лизер останавливают и разбирают для осмотра.

При осмотре не выявлено следов коррозии титана или разрушения гра- 35 фита, платина была также в хорошем состоянии.

Применение предложенной конструкции биполярного электрода в промьппленных электролизерах для производства надсерной кислоты позволяет значительно повысить зкономическую эф фективность электролиза, как за счет снижения расхода электроэнергии, так и из-за увеличения срока службы электрода.

Формула изобретения

Биполярный электрод для получения надсерной кислоты, состоящий из титановой прямоугольной призмы, имеющей на одной грани актановое платиновое покрытие, на противоположной грани которой размещена графитовая плита, являющаяся катодом, титановая призма разделена двумя параллельно размещенными перегородками на нижнюю, среднюю и верхнюю камеру, о т л и— чающий с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат и продления срока службы, средняя камера изолирована от верхней и нижней камеры и снабжена элементами для подвода и отвода охлаждающего агента, а в верхней и нижней камере со стороны активного платинового покрытия выполнены отверстия, а грань титановой призмы, на которой размещена графитовая плита, покрыта токопроводящей клеевой композицией, причем графитовая плита прижата к титану с усилием не менее 0,3 кг/см .

1498823

Составитель Т ° Барабаш

Редактор Г.Волкова Техред М.Ходанич

Корректор Т.Палий

Заказ 4519/21 Тираж 605 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101