Способ получения растворов феррата (vi) натрия

Изобретение относится к способам получения растворов ферратов (VI) натрия, которые могут быть использованы для очистки сточных вод промышленных производств. В предложенном способе анодное растворение железа проводят в бездиафрагменном электролизере, изготовленном из фторопласта. Анодом служит, например, пластина из трансформаторной стали площадью 10 см², катодом, например, - серебряная пластина площадью 6 см². Площадь анода больше площади катода в 1,5-2 раза. Электролитом служит водный, насыщенный при комнатной температуре раствор гидроксида натрия концентрации 17-20 моль/л. На электроды подают постоянный ток. Систему регулируют таким образом, чтобы плотность тока на аноде составляла 0,3 А/см². Поддержание температуры в заданных пределах (70-85°С) осуществляют регулированием расхода проточной холодной воды в «водяной рубашке» электролизера. Электролиз ведут в течение 5-15 минут. В результате получаются растворы феррата (VI) натрия концентрацией 0,245 г-экв/л. Использование данного способа позволяет увеличить концентрацию феррата (VI) натрия в растворе до 0,245 моль/л и уменьшить расход электрической энергии на образование моля продукта, что является техническим результатом изобретения.

 

Изобретение относится к способам получения растворов ферратов (VI) натрия, которые могут быть использованы для очистки сточных вод промышленных производств.

Известен способ получения ферратов натрия путем того, что в двухкамерный электролизер из фторопластов или металлических сосудов, футерованных полиэтиленом высокого давления с перфорированной диафрагмой из фторопласта, заливают раствор гидроксида натрия концентрации 1-10 моль/л. В католит помещают серебряный электрод, а в анолит - пластину металлического железа, предварительно активированную в токе метана при 150-200°С. Электролизер находится в ванне с проточной водой для охлаждения анолита до 20-25°С. Электролиз ведут при плотности тока 0,6-17,5 А/см². В результате образуются растворы соединений железа-окислителя, в которых фиксируется от 4 до 6 г-экв. окислителя на 1 моль железа [АС №1604863, C25B 1/00].

Недостатком данного способа является низкая концентрация феррата (VI) натрия в получаемом растворе. Активация анода в токе метана является дополнительной технологической операцией.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения раствора феррата (VI) натрия анодным растворением металлического железа в растворе гидроксида натрия при нагревании. Анодное растворение ведут в диафрагменном электролизере при плотности тока 0,1-0,5 А/см² в растворе гидроксида натрия с концентрацией 17-20 М при температуре 70-85°С [АС №1567655, C25B 1/00].

Недостатком данного способа является низкая концентрация феррата (VI) натрия (0,096 моль/л), большой расход электроэнергии.

Технический результат, на решение которого направлено данное изобретение, является повышение концентрации получаемого раствора феррата (VI) натрия и снижение расхода электрической энергии.

Технический результат достигается тем, что анодное растворение металлического железа ведут в растворе гидроксида натрия при плотности тока 0,1-0,5 А/см² и концентрации раствора гидроксида натрия 17-20 М при температуре 70-85°С, причем анодное растворение металлического железа ведут в растворе гидроксида натрия в бездиафрагменном электролизере в оптимальном интервале времени от 5 до 15 минут, при этом площадь анода больше площади катода в 1,5-2 раза, что приводит к изменению механизма процесса.

Способ осуществляется следующим образом. Анодное растворение железа проводят в бездиафрагменном электролизере, изготовленном из фторопласта. Опытным путем было подобрано оптимальное соотношение площадей катода и анода и времени анодного растворения металлического железа в растворе гидроксида натрия. Площадь анода в 1,5-2 раза больше площади катода, а время анодного растворения металлического железа в растворе гидроксида натрия находится в оптимальном интервале 5-15 минут. Анодное растворение металлического железа в растворе гидроксида натрия не следует проводить менее 5 минут из-за низкой концентрации получаемого феррата (VI) натрия и более 15 минут, так как концентрация феррата (VI) натрия перестает повышаться.

Пример способа получения растворов феррата (VI) натрия

Анодом служит, например, пластина из трансформаторной стали площадью 10 см², катодом, например, - серебряная пластина площадью 6 см². Электролитом служит водный насыщенный при комнатной температуре раствор гидроксида натрия концентрации 20 моль/л. На электроды подают постоянный ток. Систему регулируют таким образом, чтобы плотность тока на аноде составляла 0,3 А/см². Поддержание температуры в заданных пределах (70-85°С) осуществляют регулированием расхода проточной холодной воды в «водяной рубашке» электролизера. Электролиз ведут в течение 15 минут. В результате получаются растворы феррата (VI) натрия концентрацией 0,245 г-экв/л.

В предлагаемом изобретении анод имеет большую площадь, а катод - меньшую и благодаря этому количество подходящих ионов феррата (VI) натрия к катоду незначительно, что повышает концентрацию феррата (VI) натрия и также значительно повышает скорость окисления FeO₄ ^2- в FeO₄ ^- по сравнению со скоростью обратной реакции.

Таким образом, предложенный способ по сравнению с прототипом (концентрация феррата 0,096 моль/л) позволяет увеличить концентрацию феррата (VI) в растворе (0,245 моль/л) и уменьшить расход электрической энергии на образование моля продукта, уменьшить время анодного растворения металлического железа в растворе гидроксида натрия, упростить конструкцию.

Способ был опробован в лабораторных условиях факультета ВХС ФГОУ ВПО ОмГАУ.

Способ получения растворов феррата (VI) натрия анодным растворением металлического железа в растворе гидроксида натрия при плотности тока 0,1-0,5 А/см², с концентрацией 17-20 моль/л, при температуре 70-85°С, отличающийся тем, что анодное растворение металлического железа ведут в растворе гидроксида натрия в бездиафрагменном электролизере в оптимальном интервале времени от 5 до 15 мин, причем площадь анода больше площади катода в 1,5-2 раза.