Способ получения арсената натрия



 

C25B1/14 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2443632:

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Дагестанский государственный университет (RU)

Изобретение может быть использовано для получения чистого арсената натрия, применяемого в качестве антисептика, в производстве стеклянных изделий, при дублении кож и защите кожаных изделий и для обработки музейных экспонатов от порчи. Способ получения арсената натрия включает электролиз водно-щелочных растворов. Проводят электродиализное разделение гидроксида железа (III) от арсенита и арсената натрия, при этом отработанный гидроксид железа, содержащий арсенит и арсенат натрия, обрабатывают 0,5 н. раствором Na2CO3. В анодную камеру заливают 0,01 н. раствор гидроксида натрия, плотность тока устанавливают 0,069 А/см2. Процесс протекает в двухкамерном электролизере с анионитовой мембраной в течение 1,5 ч. Изобретение позволяет упростить процесс получения арсената натрия, повысить чистоту получаемого продукта на основе безотходной технологии за счет утилизации мышьяка из отработанного осадка гидроксида железа. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к электрохимической технологии и может быть использовано для получения чистого арсената натрия, который может быть использован в качестве антисептика, в производстве стеклянных изделий, при дублении кож и защите кожаных изделий и для обработки музейных экспонатов от порчи.

В связи с объективными причинами, изменившими сырьевую базу России по мышьяку и мышьяксодержащим соединениям, немаловажное значение приобретает проблема использования отходов различных производств для их получения.

Известен способ получения арсенатов путем окисления As (III), содержащегося в пылевидных отходах свинцовых заводов [1-2, 3]. Переменно-токовым электролизом можно перевести (плотность тока 0,1-0,2 А/см2; 40-50°С) в пятивалентное состояние до 90-98% всего трехвалентного мышьяка, находящегося в водных растворах, остающихся после выщелачивания вышеназванных шламов металлургического передела и содержащих 20 г/л NaCl и 20 г/л NaOH. При этом выход по току арсенатов, осаждаемых из отработанного анолита по окончании процесса, составил 95,5%.

Недостатком способа является: использование подогрева и достаточно высокая плотность тока.

Прототипом данного изобретения является получение арсенатов [3-4] путем электролиза водно-щелочных растворов As2O3 в многокамерном диафрагменном электролизере с платиновым анодом. В качестве анолита авторы рекомендуют водную смесь, содержащую 50 г/л триоксида мышьяка и 24 г/л Na2CO3, а в качестве католита - раствор соды и плотности тока 0,01 А/см2. Выход арсената составляет 65% при расходе электроэнергии 6,8 кВт·ч/кг.

Недостатком способа являются: использование чистого триоксида мышьяка, невысокий выход арсената и использование многокамерного электролизера.

Задача изобретения - получение чистого арсената натрия из отработанного гидроксида железа (III), содержащего арсенит и арсенат натрия.

Технический результат - экономичность процесса вследствие использования в качестве одного из реагентов мышьяксодержащих отходов; экономия энергии за счет того, что процесс может идти без нагрева; простота осуществления технологического процесса (процесс одностадийный); безотходная технология за счет практически полной утилизации мышьяка из отработанного осадка гидроксида железа и возможность повторного использования последнего.

Технический результат достигается тем, что для получения арсената натрия, отработанный гидроксид железа (III), содержащий арсенит- и арсенат натрия, обрабатывают 0,5 н. раствором Na2CO3 или 0,01 н. раствором гидроксида натрия. В анодную камеру заливают 0,01 н. раствор гидроксида натрия. Плотность тока составляет 0,069 А/см2, электрообработку проводят в течение 1,5-3,5 часов в двухкамерном электролизере с анионитовой мембраной (МА-40). Процесс сопровождается переносом через анионитовую мембрану в анодную камеру арсенат - и арсенит-ионов, а последние, окисляясь, переходят в арсенат-ионы.

Сущность способа заключается в электродиализном разделении арсенита и арсената натрия и гидроксида железа. Для выполнения экспериментов использовали лабораторную двухкамерную электролитическую ячейку. Анионитовая мембрана МА-40 разделяла ячейку на катодную и анодную камеры. Материалом анода служила платина, катода - медь. Объем катодной камеры составлял - 225 см3, анодной - 135 см3. В катодной камере находились суспензия отработанного гидроксида железа (III), содержащего As(III) и растворы гидроксида или карбоната натрия, анодная камера заполнялась растворами гидроксида натрия разной концентрации. Процесс электролиза сопровождался переносом через анионитовую мембрану в анодную камеру арсенит-ионов, которые принимают участие в образовании арсената. В католите контролировали мышьяк (III) объемными методами (перманганатометрическое или броматометрическое титрование), в анолите контролировалось содержание мышьяка (V) фотометрическим и весовым методами. Электролиз проводился при разных плотностях тока: от 0,0025 до 0,1 А/см2 в течение 1,5-3,5 часов.

Реакции, протекающие на электродах:

на катоде: на аноде:
Fe3++→Fe2+ AsO2-+4OH--2→AsO43-+2H2O
в анолите:
3Na++AsO43-→Na3AsO4

Пример. Для электродиализа был взят имитат осадка гидроксида железа 25 г, содержащего 78 мг мышьяка (III), и помещен в катодную камеру. Туда же прилили 200 мл 0,01 н. раствора гидроксида натрия. Анодную камеру заполнили 135 мл 0,01 н. раствора гидроксида натрия. Провели электролиз при плотности тока 0,069 А/см2. После окончания электролиза в анолите гравиметрическим методом, путем осаждения арсенат ионов в виде арсената магния и аммония, была определена масса Mg2As2O7. Данные приведены в таблице 1.

Таблица 1
Результаты гравиметрического определения мышьяка (V) в анолите после электродиализа.
Масса тигля, г Масса тигля с осадком, г Найдено, г Данные для расчета относительной погрешности определения, %
Масса Mg2As2O7, г Масса As(V), г
1 11,9264 12,0879 0,1615 0,0780 n=3
x=0,0803 г
2 13,6436 13,8113 0,1677 0,0810 Дотн.=2,56%
3 11,7094 11,8792 0,1698 0,0820

Рассчитаны были некоторые электрохимические показатели. Результаты приведены в таблице 2, где указано влияние состава католита на выход арсената натрия, при анодном окислении мышьяка (III).

Таблица 2
Влияние состава католита на выход арсената натрия при анодном окислении мышьяка (III) Vкат=215 мл; i=0,069 А/см2; анод - Pt; катод - Cu.
Состав католита Отраб.Fe(OH)3+0,5н. Na2CO3, t=40°C Отраб.Fe(OH)3+0,5н. Na2CO3 Отраб.Fe(OH)3+0.01н. NaOH
Выход Na3AsO4, % по току 82,4 60,0 95,2
по веществу 95,6 95,4 96,8
Расходный коэффициент по энергии, кВт·ч/кг 2,05 2,94 7,9

Из таблицы 2 следует, что лучшие результаты получаются с растворами гидроксида натрия.

Таким образом, нами установлена возможность получения практически чистого арсената натрия из отработанного гидроксида железа (III), содержащего арсенат натрия.

В результате электродиализа в катодной камере гидроокись железа переходит в гидрозакись железа, которую можно собирать в отдельные накопители и на воздухе она превращается в гидроксид железа (III) по следующему уравнению:

4 Fe(OH)2+2H2O+O2→4 Fe(ОН)3,

А последнюю в дальнейшем можно использовать как сорбент.

Преимуществами данного способа является:

- простота осуществления технологического процесса (процесс одностадийный);

- экономичность за счет использования мышьяксодержащих отходов; достаточно высокая степень чистоты получаемого конечного продукта.

Преимуществами данного способа является:

- простота осуществления технологического процесса (процесс одностадийный);

- экономичность за счет использования мышьяксодержащих отходов; достаточно высокая степень чистоты получаемого конечного продукта.

- экономичность процесса вследствие использования в качестве одного из реагентов мышьяксодержащий отход;

- экономия энергии за счет того, что процесс может идти без нагрева;

- простота осуществляемого технологического процесса;

- безотходная технология за счет практически полной утилизации мышьяка из отработанного осадка гидроксида железа и возможность повторного использования последнего.

Полученный арсенат натрия может применяться в медицине при малокровии, в сельском хозяйстве как средство борьбы с вредителями культурных растений и как исходное сырье для получения мышьяксодержащих соединений.

Источники информации

1. А.с.223068 (СССР) // Бюл. изобр. 1968.№24.

2. Шульгин Л.П., Кузьмин Ю.А. // Цветные металлы. 1971. №4. С.36.

3. А.с. 542772 (СССР) // Бюлл. изобр. 1977. №2.

4. Томилов А.П., Сметанин А.В., Черных И.Н., Смирнов М.К. Электродные процессы с участием мышьяка и его неорганических соединений. // Электрохимия. 2001. Т.37. №10. C.1157-1172.

Способ получения арсената натрия, включающий электролиз водно-щелочных растворов, отличающийся тем, что проводят электродиализное разделение гидроксида железа (III) от арсенита и арсената натрия, при этом отработанный гидроксид железа, содержащий арсенит и арсенат натрия, обрабатывают 0,5 н. раствором Nа2СО3, в анодную камеру заливают 0,01 н. раствор гидроксида натрия, плотность тока устанавливают 0,069 А/см2, а процесс протекает в двухкамерном электролизере с анионитовой мембраной в течение 1,5 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии электрохимических производств, в частности к конструкциям электролизеров. .
Изобретение относится к области химической технологии, а именно к области получения соединений электролитическим способом, конкретно к способам получения интеркаляционных соединений, содержащих чередующиеся монослои дихалькогенида металла и органического вещества.

Изобретение относится к неорганической химии и может найти применение при дезинфекции и очистке воды, а также при отбеливании текстильных материалов, бумаги, при производстве чистящих, моющих и дезинфицирующих средств.

Изобретение относится к области эндотермического электролиза, в частности к электролизеру для высокотемпературного электролиза, способного работать в аллотермическом режиме, содержащему камеры (2, 4, 6), которые представляют собой, соответственно, верхнюю, среднюю и нижнюю камеры, а также, по меньшей мере, одну электролизную пластину (8), представляющую собой комбинацию анода и катода, и устройство для нагревания рабочей текучей среды, подлежащей высокотемпературному электролизу.

Изобретение относится к химическим источникам тока, в частности к щелочным топливным элементам, и может быть использовано в электрохимическом генераторе на щелочных топливных элементах, предназначенных для использования в энергоустановках космических летательных аппаратов, автомобильном транспорте, подводных лодках.

Изобретение относится к химическим источникам тока, в частности к щелочным топливным элементам, и может быть использовано в электрохимическом генераторе на щелочных топливных элементах, предназначенных для использования в энергоустановках космических летательных аппаратов, автомобильном транспорте, подводных лодках.

Изобретение относится к области химии и может быть использовано при получении водорода электролизом. .
Изобретение относится к электроду для мембранных электролизеров. .

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к способам получения арсенидов железа. .

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам получения дитиоарсената натрия состава Na3AsOaS2 10-H20, который применяется для борьбы с вредителями сельского хозяйства , а также как исходный материал в разных неорганических синтезах.

Изобретение относится к способам получения арсената хрома (III), который позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды и уменьшить себестоимость конечного продукта Смесь эквивалентных количеств оксида хрома (lit), хромового ан гидрида и воды интенсивно перемешивают в течение 30 мин, добавляют мышьяковистый ангидрид, пробку колбы заменяют обратным холодильником, нагревают При 80-95°С, перемеиивают 1 ч и оставляют на всю ночь.

Изобретение относится к химической технологии неорганических солей, в частности к способам получения двузамещенного арсената олова (II), который применяется в ветеринарии в качестве противоменезного антгельминтика.

Изобретение относится к способу получения арсената железа (III). .

Изобретение относится к способам получения тетратиоарсената (V) натрия. .

Изобретение относится к способам получения дигидроарсената цезия и может быть использовано с целью упрощения процесса , повышения качества целевого продукта и экономии окислителя.
Изобретение относится к технологиям очистки сточной или природной воды от соединений мышьяка и может быть использовано в различных отраслях промышленности
Наверх