Способ платинирования анода для электрохимических процессов

 

Изобретение относится к области электротехники, связанной с разработкой электролизеров, и может быть использовано при изготовлении платинированных титановых анодов электролизеров для аппаратов получения гипохлорита натрия и "Искусственная почка". Способ платинирования анодов на основе титана для электролиза растворов путем химического нанесения заключается в том, что платинирование проводят в растворе, содержащем 0,076 - 0,358% тетрахлороплатоата калия, 17,2 - 35,6% этилового спирта, остальное - вода и выдерживают в течение 5 - 25 ч. 2 табл.

Заявляемое техническое решение относится к области электротехники, связанной с разработкой электролизеров, и может быть использовано при изготовлении платинированных титановых анодов электролизеров для аппаратов получения гипохлорита натрия и "Искусственная почка".

Известны различные методы нанесения платины на подложки: химический, электрохимический, контактного платинирования. Однако проведение платинирования титана по известному способу из платинохлористоводородной кислоты путем восстановления формалином не приводило к высаживанию платины на поверхность подложки. Так же опробование способа контактного платинирования из хлорплатината аммония в присутствии хлористого аммония при температуре 353 K в течение одного часа показало, что платиновое покрытие на поверхности титановой подложки отсутствует. Эти способы не применимы для нанесения платины на титан.

Одним из наиболее распространенных и близким по технической сущности к заявляемому решению является способ электрохимического платинирования из фосфатных электролитов, включающий электрохимическое нанесение платины из раствора, г/л: платинохлористоводородная кислота 5 8; двухзамещенный фосфорнокислый аммоний 26 45; двухзамещенный фосфорнокислый натрий 120 - 240, при плотности тока 0,1 0,5 А/дм². Однако основным недостатком такого способа является низкая активность анода в реакции выделения гипохлорита натрия. Также использование электролизера в аппарате "Искусственная почка" с анодами приводит к генерации нитрат-ионов в диализирующем растворе и к снижению его pH, что вызывает накопление нитрат-ионов в организме больного и понижает pH его крови.

Для решения поставленной задачи заявляется способ платинирования титанового анода для электрохимических процессов, отличающийся от известного тем, что платинирование проводят химическим способом в течение 5 25 ч из водно-спиртового раствора следующего состава, мас.

тетрахлороплатоат калия 0,076 0,358 этиловый спирт 17,2 35,6 остальное вода.

Необходимо отметить, что поверхность платины, нанесенной по предлагаемому способу, определенная потенциодинамическим методом, составляет 60 80 см² на один сантиметр квадратный геометрической поверхности электрода. В то время как поверхность платины, нанесенной по известному способу, составляет 10 15 см²/см². Таким образом удалось решить вопрос повышения активности анода, снизить количество нитрат-ионов и повысить pH раствора.

Согласно заявляемому способу платинирования были изготовлены несколько вариантов анодов, полученных из растворов различных составов и с различным временем платинирования.

Активность анодов оценивали при испытании их в водном растворе NaCl концентрации 30 г/л при температуре 293 К. После проведения процесса электролиза в течение 30 мин раствор анализировали на содержание гипохлорита натрия по известной методике, из чего рассчитывали выход по току. За меру активности принимали потенциал анода относительно хлор-серебряного электрода в насыщенном растворе NaCl и выход по току гипохлорита натрия.

Испытания электролизера в качестве электролизера аппарата "Искусственная почка" проводили при следующих параметрах: раствор NaCl 9 г/л концентрация мочевины 0,6 г/л скорость потока раствора 0,25 л/мин электролизер с суммарной площадью однополюсных электродов 0,1 м² межэлектродное расстояние 1 мм pH раствора на входе электролизера 7,2 температура раствора 309 К.

Раствор на выходе электролизера анализировался на содержание мочевины, нитрат-ионов и на pH, а также измерялось напряжение электролизера. За меру активности принимались напряжение электролизера и степень разложения мочевины, за качественный показатель принимались концентрация нитрат-ионов и pH раствора.

Экспериментальные данные по испытанию анодов для получения гипохлорита натрия представлены в табл. 1. Результаты испытаний электролизера диализирующего раствора представлены в табл. 2. Для сравнения в таблицах приведены результаты испытаний анода и электролизера из анодов, изготовленных по прототипу.

Как видно из табл. 1 (строки 2, 3, 4, 7, 10), аноды, платинированные по заявляемому способу, обладают повышенной активностью. Испытания электролизера с анодами по заявляемому способу в аппарате "Искусственная почка" (см. табл. 2) показывают, что аноды обладают повышенной активностью, при этом в диализирующем растворе отсутствуют нитрат-ионы и повышается его pH.

Оптимальное содержание тетрахлороплатоата калия в растворе платинирования (табл. 1, строки 2, 3, 4) составляет 0,076 0,358 мас. Уменьшение тетрахлороплатоата калия (табл. 1, строка 1) приводит к снижению активности анодов, а увеличение (табл. 1, строка 5) приводит к нецелесообразно высокому расходу платины. Оптимальное содержание этилового спирта в растворе платинирования (табл. 1, строки 3, 7) составляет 17,2 35,6 мас.

Уменьшение (табл. 1, строка 6) и увеличение (табл. 1, строка 8) содержания этилового спирта выше указанных пределов приводит к снижению активности.

Оптимальное время платинирования (табл. 1, строки 4, 10) составляет 5 - 25 ч. Уменьшение времени (табл. 1, строка 9) платинирования приводит к уменьшению активности, увеличение (табл. 1, строка 11) приводит к значительному снижению производительности труда при процессе платинирования.

Использование метода платинирования титановых анодов по заявляемому способу позволит снизить затраты электроэнергии на производство гипохлорита натрия на 30 40% а также позволит производить анализ со значительным снижением нитрат-ионов в организме больного и не снижать pH его крови.

Формула изобретения

Способ платинирования титанового анода для электрохимических процессов путем нанесения платины из платиносодержащего раствора, отличающийся тем, что платинирование проводят в растворе, содержащем следующие компоненты, мас.

Тетрахлороплатоат калия 0,076 0,358
Этиловый спирт 17,2 35,6
Вода Остальное
и выдерживают в течение 5 25 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1