Способ получения электролитического диоксида марганца

 

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно, к способу получения электролитического диоксида марганца, включающему электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец и свободную серную кислоту, при этом в процессе электролиза через интервалы времени, равные 0,05 - 0,10 от времени электролиза, проводят удаление из электролита образовавшегося диоксида марганца с последующей отмывкой осадка. 1 табл.

Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано, в частности, для приготовления катализатора, применяемого для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания и выбросах промышленных предприятий, для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, а также для других индустриальных и природоохранных целей.

Известен способ получения электролитического диоксида марганца, включающий электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец в количестве 150 г/л и свободную серную кислоту в количестве 100 г/л. Электролиз ведут при плотности тока на аноде 50 А/м² (Пат. Японии N 45-14410, 12.12.64 г. кл. 15F2).

Недостатком известного способа является то, что приготовленный по известному способу диоксид марганца имеет низкую каталитическую активность в окислении оксида углерода.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения электролитического диоксида марганца, включающий электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец в количестве 75,5 211,4 г/л и свободную серную кислоту в количестве 19,6 - 78,4 г/л. Электролиз ведут при плотности тока на аноде 70 100 А/м² [1] Недостатком указанного способа является то, что полученный согласно ему диоксид марганца обладает низкой каталитической активностью в окислении оксида углерода.

Целью изобретения является повышение каталитической активности электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец и свободную серную кислоту.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что в процессе электролиза через интервалы времени, равные 0,05 0,10 от времени электролиза, проводят удаление из электролита образовавшегося диоксида марганца с последующей отмывкой осадка.

Способ осуществляется следующим образом. Приготавливают раствор электролита, содержащий 250 280 г/л сернокислого марганца и 150 200 г/л свободной серной кислоты. Электролит заливают в электролизер, футерованный винипластом, устанавливают электроды, выполненные из листового свинца высокой степени частоты, и ведут электролиз при плотности тока на аноде 500 600 А/м². Через интервалы времени, равные 0,05 0,10 от времени электролиза, проводят удаление из электролита образовавшегося осадка диоксида марганца. Полученный осадок диоксида марганца фильтруют, отмывают от сульфата-ионов, сушат до содержания влаги не более 20% прессуют при давлении 100 150 атм, дробят, отсеивают фракцию 0,5 1,0 мм и сушат при температуре 150 180^oC в течение 3 4 ч.

Пример 1. В электролизере, футерованном винипластом, устанавливают электроды, изготовленные из листового свинца высокой степени частоты. При пропускании постоянного тока проводят электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец и свободную серную кислоту. Через интервалы времени, равные 0,05 от времени электролиза, проводят удаление из электролита образовавшегося осадка диоксида марганца. Полученный осадок диоксида марганца фильтруют, отмывают от сульфат-ионов, сушат до содержания влаги 15% прессуют при давлении 120 атм, дробят, отсеивают фракцию 0,5 1,0 мм и сушат при температуре 170^oC в течение 4 ч. Каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 4,8.

Пример 2. Ведение процесса как в примере 1, за исключением интервалов времени, через которые проводили удаление из электролита образовавшегося осадка диоксида марганца, которые составляли 0,07 от времени электролиза. Каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 4,8.

Пример 3. Ведение процесса как в примере 1, за исключением интервалов времени, через которые проводили удаление из электролита образовавшегося осадка диоксида марганца, которые составляли 0,10 от времени электролиза. Каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 4,6.

Результаты исследования влияния величины интервалов времени, через которые проводили удаление из электролита образовавшегося осадка диоксида марганца, на каталитическую активность полученного по предлагаемому способу электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода, приведены в таблице.

Примечание: 1. Величина каталитической активности является безразмерной и показывает, сколько объемов оксида углерода было окислено на диоксиде марганца до времени появления за слоем оксида углерода с концентрацией 0,1 Co.

2. Каталитическую активность (А) рассчитывали по формуле: где V удельная скорость газовоздушного потока, 0,32 л/мин·см²; τ время появления за слоем оксида углерода с концентрацией 0,1 Co, мин; S площадь поперечного сечения слоя, 3,14 см²; Co исходная концентрация оксида углерода, 6,2 мг/л; V₀ объем, занимаемый одним молем газа при нормальных условиях, 22, 4 л; M молекулярная масса оксида углерода, 28 г/моль;
V объем навески, 7,85 см³.

Как следует из данных, приведенных в таблице, наибольшая каталитическая активность электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода наблюдается при удалении из электролита образовавшегося диоксида марганца через интервалы времени, равные 0,05 0,10 от времени электролиза.

При увеличении интервалов времени более 0,10 каталитическая активность электролитического диоксида марганца снижается, а уменьшение интервалов времени менее 0,05 не приводит к изменению каталитической активности.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Повышение каталитической активности электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода при удалении из электролита образовавшегося осадка диоксида марганца через интервалы времени, равные 0,05 0,10 от времени электролиза, обусловлено, вероятно, тем, что при периодическом удалении диоксида марганца из раствора электролита в ходе электролиза исключается возможность сколько-нибудь значительной адсорбции на поверхности частиц диоксида марганца сульфат-ионов, содержащихся в электролите. Поскольку процесс электролиза является длительным, то во время его протекания на образующемся диоксиде марганца адсорбируется значительное количество сульфат-ионов, наличие которых, как известно, существенно снижает каталитическую активность диоксида марганца в окислении оксида углерода. Поэтому при удалении из электролита образовавшегося осадка диоксида марганца через интервалы времени более 0,10 от времени электролиза, адсорбция сульфат-ионов на диоксиде марганца значительная, что и приводит к заметному снижению каталитической активности электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода. С другой стороны, при удалении из электролита образовавшегося осадка диоксида марганца через интервалы времени менее 0,05 от времени электролиза, адсорбция сульфат-ионов на диоксиде марганца незначительная, и это не приводит к изменению каталитической активности электролитического диоксида марганца. Кроме того, снижение интервалов времени, через которые проводят удаление из электролита образовавшегося осадка диоксида марганца, менее 0,05, является технологически нецелесообразным.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить электролитический диоксид марганца, значительно превосходящий известные в каталитической активности в окислении оксида углерода.

Полученный по предложенному способу электролитический диоксид марганца даст возможность приготовить катализатор, позволяющий проводить более эффективную очистку газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания и выбросах промышленных предприятий, для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, а также для других индустриальных и природоохранных целей; и дающий реальную возможность эффективно решить широкий круг экологических и технологических проблем.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно: на повышение каталитической активности электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Формула изобретения

Способ получения электролитического диоксида марганца, включающий электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец и свободную серную кислоту, отличающийся тем, что в процессе электролиза через интервалы времени, равные 0,05 0,10 от времени электролиза, проводят удаление из электролита образовавшегося диоксида марганца с последующей отмывкой осадка.

РИСУНКИ

Рисунок 1