Способ электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов



Способ электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов
Способ электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов
Способ электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов

 

C25B9/08 - 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 2631428:

Общество с ограниченной ответственностью "Аква-Раут" (RU)

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам электрохимического окисления железа для получения реагента-окислителя феррата (VI) FeO42-. В способе используют устройство для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов с по меньшей мере двумя электрохимическими реакторами, каждый из которых состоит из вертикально расположенного внутреннего анода - цилиндрического стержня на основе железа, внешнего цилиндрического титанового катода и размещенной между ними цилиндрической керамической ионопроницаемой диафрагмой, которые образуют замкнутые объемы анодной и катодной камер электрохимического реактора за счет наличия у него верхних и нижних втулок, имеющих в нижней и верхней частях входы и выходы. При этом нижние входы анодных камер всех электрохимических реакторов соединены с нижним анодным коллектором, в который насосом-дозатором подают раствор гидроксида щелочного металла. Верхние выходы анодных камер всех электрохимических реакторов соединены с верхним анодным коллектором, из которого продукты электрохимического разложения водного раствора гидроксида щелочных металлов проходят через сепаратор, отделяющий газообразную и жидкую фазы продуктов электрохимического разложения. При этом газообразную фазу в виде кислорода отводят в атмосферу, а жидкую фазу, содержащую феррат щелочного металла, отводят для дальнейшего использования. Технический результат заключается в сокращении энергопотребления на единицу продукции и обеспечении получения феррата щелочных металлов в одну стадию путем разложения гидроксидов щелочных металлов в электрохимическом реакторе. 2 ил.

 

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам электрохимического окисления железа для получения реагента-окислителя феррата (VI) FeO42-.

Из "Уровня техники" известен способ комплексного получения хлорсодержащих реагентов и феррата натрия с использованием устройства, включающего подключенные к источнику тока хлорный и ферратный электролизный блоки. Элементы устройства подключают к источнику постоянного тока. В анодную камеру из емкости подается соляной раствор, имеющий предельную концентрацию соли. Выделяющийся хлор попадает в сепаратор, где образуется анолит и где происходит всасывание верхней части этого аналита, содержащего наибольшую концентрацию хлора для дальнейшего практического потребления по прямому назначению, т.е. для процесса обеззараживания жидких сред, в частности питьевой или технической воды. Основная химическая реакция, происходящая на аноде: 2Cl--2е-→Cl2

В катодной камере, в которую из емкости подается водопроводная вода, происходит выработка раствора щелочи, а из сепаратора происходит отвод за пределы устройства образующегося в процессе электролиза водорода, отделяемого от раствора щелочи. Из сепаратора раствор щелочи подается в анодную камеру. Основная химическая реакция, происходящая в камере:

2H2O+2е-→Н2+2ОН-

Анодная камера предназначена для выработки феррата натрия, для чего в нее подают из сепаратора щелочь. В сепараторе происходит выделение образующегося в процессе электролиза кислорода и его удаление за пределы устройства. Раствор феррата натрия из сепаратора подают для дальнейшего использования по своему назначению в качестве окислителя и коагулянта (см. патент РФ №162651, кл. МПК С25В 9/08, опубл. 20.06.2016).

Существует следующая техническая проблема:

- электроды обоих электролизеров имеют плоские формы, а корпуса представляют коробчатую конструкцию, что приводит к образованию застойных зон в углах корпуса и не обеспечивает равномерного течения электролиза в объеме конструкции, что приводит к повышению электропотребления на единицу получаемого продукта;

- получение феррата щелочного металла проводится в две стадии с использованием двух электролизеров.

Задача настоящего изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков.

Технический результат заключается в сокращении энергопотребления на единицу продукции и обеспечении получения феррата щелочных металлов в одну стадию путем разложения гидроксидов щелочных металлов в электрохимическом реакторе.

Технический результат обеспечивается тем, что способ электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов включает использование устройства для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов, содержащего электрохимические реакторы, каждый из которых имеет анод, катод и ионопроницаемую диафрагму, подключение его к источнику электрического тока. В способе используют устройство для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов с по меньшей мере двумя электрохимическими реакторами, каждый из которых состоит из вертикально расположенного внутреннего анода - цилиндрического стержня на основе железа, внешнего цилиндрического титанового катода и размещенной между ними цилиндрической керамической ионопроницаемой диафрагмой, которые образуют замкнутые объемы анодной и катодной камер электрохимического реактора за счет наличия у него верхних и нижних втулок, имеющих в нижней и верхней частях входы и выходы. При этом нижние входы анодных камер всех электрохимических реакторов соединены с нижним анодным коллектором, в который насосом-дозатором подают раствор гидроксида щелочного металла. Верхние выходы анодных камер всех электрохимических реакторов соединены с верхним анодным коллектором, из которого продукты электрохимического разложения водного раствора гидроксида щелочных металлов проходят через сепаратор, отделяющий газообразную и жидкую фазы продуктов электрохимического разложения. При этом газообразную фазу в виде кислорода отводят в атмосферу, а жидкую фазу, содержащую феррат щелочного металла, отводят для дальнейшего использования. Кроме того, одновременно другим насосом-дозатором через нижний катодный коллектор и нижние входы катодных камер подают раствор гидроксида щелочного металла. Верхние входы катодных камер всех электрохимических реакторов соединены с верхним катодным коллектором, из которого продукты электрохимического разложения подают в емкость сбора католита, где разделяют на газообразную и жидкую фазу, при этом газообразную фазу в виде водорода выводят в атмосферу, а жидкую фазу в виде гидроокиси щелочного металла направляют на вторичную переработку и сливают в емкость рабочего раствора гидроксида щелочного металла. Кроме того, устройство для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов имеет два насоса-дозатора, которые обеспечивают раздельную подачу рабочего раствора гидроксида щелочного металла в анодные и катодные камеры электрохимических реакторов.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующими иллюстрациями:

На фиг. 1 представлен электрохимический реактор.

На фиг. 2 представлена гидравлическая схема установки для электрохимической обработки раствора гидроксида щелочного металла (в частности калия или натрия).

На иллюстрации отображены следующие конструктивные элементы:

1 - анод,

2 - катод,

3 - диафрагма,

4 - катодная камера,

5 - анодная камера,

6 - анодная втулка,

7 - катодная втулка,

8, 9 - клеммы,

10 - анодные штуцеры,

11 - катодные штуцеры.

В способе используют устройство для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов, которое включает по меньшей мере два (от двух до двенадцати) электрохимических реактора. При этом каждый электрохимический реактор состоит из внутреннего цилиндрического стержня на основе железа анода 1, внешнего трубчатого титанового катода 2 и размещенной между ними трубчатой керамической ионопроницаемой диафрагмы 3. Нижние и верхние концы электродов 1, 2 и ионопроницаемых диафрагм 3 закрыты катодными и анодными втулками 6, 7, благодаря которым образованы замкнутые анодная и катодная камеры 4, 5. Камеры 4, 5 имеют сверху и снизу отдельные анодные входные и выходные штуцеры 10 и катодные входные и выходные штуцеры 11. На контактные клеммы 8, 9 подается электропитание.

Нижние входы анодных камер 4 всех электрохимических реакторов штуцерами 10 соединены с нижним анодным коллектором, а верхние выходы анодных камер 4 всех электрохимических реакторов соединены штуцерами 10 с верхним анодным коллектором, верхние входы катодных камер 5 всех электрохимических реакторов соединены катодными штуцерами 11 с верхним катодным коллектором, а нижние входы катодных камер 5 всех электрохимических реакторов соединены катодными штуцерами 11 с нижним катодным коллектором. Кроме того, анодные и катодные камеры 4, 5 выполнены с возможностью раздельной подачи в них рабочего раствора гидроксида щелочного металла с помощью двух насосов-дозаторов.

Выполнение устройства с электродами и мембранной цилиндрической формы с возможностью раздельной подачи в анодную и катодную камеры 4, 5 рабочего раствора гидроксида щелочного металла с помощью двух насосов-дозаторов исключает образование застойных зон в реакторе, что обеспечивает равномерное течение электролиза в объеме конструкции всего устройства.

Установка содержит предпочтительно два электрохимических реактора Р1-Pi. Анодные камеры электрохимических реакторов P1-Pi верхними штуцерами соединяются с коллектором анодным верхним КАВ, а нижними штуцерами - с коллектором анодным нижним КАН.

Катодные камеры электрохимических реакторов P1-Pi верхними штуцерами соединяются с коллектором катодным верхним ККВ, а нижними штуцерами - с коллектором катодным нижним ККН.

Перед подачей электропитания для электрохимической обработки раствора гидроксида щелочного металла анодные и катодные камеры электрохимических реакторов P1-Pi заполняют этим раствором через нижние коллекторы КАН и ККН с помощью насосов-дозаторов НД1, НД2.

Продукты электрохимического разложения из анодных камер реакторов через коллектор анодный верхний поступают в сепаратор газ-жидкость СГЖ и разделяются там на газообразную фазу (кислород, который поступает в атмосферу) и жидкую фазу, содержащую феррат щелочного металла и FeO42-, направляемый для дальнейшего использования в качестве коагулята.

Продукты катодного разложения раствора электролита из катодных камер электрохимических реакторов P1-Pi через коллектор катодный верхний ККВ поступает в сепаратор ЕК, где разделяются на газообразную фазу (водород, который выделяется в атмосферу) и жидкую фазу, содержащую водный раствор гидроксида щелочного металла, которая подается на вторичную переработку и сливается в емкость с рабочим раствором гидроксида.

Способ электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов, включающий использование устройства для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов, содержащего электрохимические реакторы, каждый из которых имеет анод, катод и ионопроницаемую диафрагму, подключение его к источнику электрического тока, отличающийся тем, что в способе используют устройство для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов с по меньшей мере двумя электрохимическими реакторами, каждый из которых состоит из вертикально расположенного внутреннего анода - цилиндрического стержня на основе железа, внешнего цилиндрического титанового катода и размещенной между ними цилиндрической керамической ионопроницаемой диафрагмой, которые образуют замкнутые объемы анодной и катодной камер электрохимического реактора за счет наличия у него верхних и нижних втулок, имеющих в нижней и верхней частях входы и выходы, при этом нижние входы анодных камер всех электрохимических реакторов соединены с нижним анодным коллектором, в который насосом-дозатором подают раствор гидроксида щелочного металла, а верхние выходы анодных камер всех электрохимических реакторов соединены с верхним анодным коллектором, из которого продукты электрохимического разложения водного раствора гидроксида щелочных металлов проходят через сепаратор, отделяющий газообразную и жидкую фазы продуктов электрохимического разложения, при этом газообразную фазу в виде кислорода отводят в атмосферу, а жидкую фазу, содержащую феррат щелочного металла, отводят для дальнейшего использования, кроме того, одновременно другим насосом-дозатором через нижний катодный коллектор и нижние входы катодных камер подают раствор гидроксида щелочного металла, верхние входы катодных камер всех электрохимических реакторов соединены с верхним катодным коллектором, из которого продукты электрохимического разложения подают в емкость сбора католита, где разделяют на газообразную и жидкую фазу, при этом газообразную фазу в виде водорода выводят в атмосферу, а жидкую фазу в виде гидроокиси щелочного металла направляют на вторичную переработку и сливают в емкость рабочего раствора гидроксида щелочного металла, кроме того, устройство для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов имеет два насоса-дозатора, которые обеспечивают раздельную подачу рабочего раствора гидроксида щелочного металла в анодные и катодные камеры электрохимических реакторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения альфа-оксида алюминия высокой чистоты. Способ включает анодное растворение алюминия высокой чистоты в водном растворе нитрата аммония, рафинирование электролита путем удаления 50-100% первой партии гидроксида алюминия с предварительным отстаиванием в электролите в течение 12-24 ч, разделение последующих партий гидроксида алюминия и электролита, промывку последующих партий гидроксида алюминия дистиллированной водой и их термическую обработку, которая осуществляется посредством предварительной сушки в течение 12-24 ч при температуре 200-250°С и окончательного прокаливания в течение 15-18 ч при температуре не менее 1100°С, при этом при прокаливании каждые 3 ч производится перемешивание продукта.

Изобретение относится к электролизеру, содержащему корпус с электролитом с размещенными в нем электролизной ячейкой с анодом, катодом и мембраной, разделяющей объем электролизной ячейки на анодное и катодное пространства, анодный контур циркуляции электролита, включающий емкость с электролитом и теплообменник, сепараторы водорода и кислорода, магистрали подвода воды и отвода кислорода и водорода, отличающемуся тем, что электролизер содержит катодный контур циркуляции, совмещенный с анодным контуром циркуляции таким образом, что катодная емкость с электролитом соединена через анодный теплообменник с анодным пространством, а анодная емкость с электролитом соединена с катодным пространством через катодный теплообменник, и байпасную линию, соединяющую катодную емкость с электролитом через кран-регулятор и катодный теплообменник с катодным пространством.
Изобретение относится к электрохимическому способу получения порошка силицида вольфрама, включающий электролиз расплава при температуре 850-950°С, содержащего хлорид натрия, вольфрамат натрия и диоксид кремния.
Изобретение относится к электрохимическому синтезу борида молибдена, включающему электролиз расплава, содержащего хлорид калия, молибдат натрия и оксид бора, хлорид натрия.

Изобретение относится к электролитическому способу получения наноразмерных порошков силицидов лантана, включающему синтез силицидов редкоземельного элемента из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона.
Изобретение относится к углеродистой композиции, пригодной для изготовления электрода суперконденсатора в контакте с водным ионным электролитом, причем композиция основана на угольном порошке, способном сохранять и высвобождать электроэнергию, и включает гидрофильную связующую систему.

Изобретение относится к способу отслеживания отказных ситуаций, связанных с потоком сырьевого газа и/или очистительным потоком в электролитических элементах, батареях или системах, причем указанный процесс отслеживания сочетают с предупредительными мерами, которые должны быть приняты в случае таких отказных ситуаций.

Изобретение относится к электролизеру для получения водорода и кислорода из воды, состоящему из корпуса с размещенными в нем катодом в виде полого цилиндра из пористого гидрофобизированного материала и анодом в виде трубы из металла, находящегося между ними сепаратора в виде газозапорной мембраны, с образованием катодной газовой полости между внешней стенкой катода и внутренней стенкой корпуса, анодной полости внутри анода, с нанесенными на поверхность анода и поверхность катода катализатором.

Изобретение относится к катоду для электролиза, содержащему покрытие из никеля толщиной 300-1000 нм, нанесенное методом магнетронного распыления на матрицу пористого оксида алюминия с размерами пор 40-120 нм и расстоянием между стенками пор 10-20 нм.

Изобретение относится к способу получения никотината цинка гидрата путем электролиза водно-органического раствора никотиновой кислоты с цинковыми электродами при постоянном токе, включающему отделение полученного осадка, промывку осадка и его сушку.

Изобретение относится к технологии магнитотвердых ферритов и может быть использовано при изготовлении гексаферритов бария. Технический результат - повышение коэрцитивной силы по намагниченности гексаферрита бария больше 230 кА/м и повышение активности при измельчении смеси исходных ферритообразующих компонентов, что приводит к значительному снижению температуры обжига.

Изобретение относится к технологии магнитотвердых ферритов и может быть использовано при изготовлении гексаферритов стронция. Технический результат - повышение коэрцитивной силы по намагниченности гексаферрита стронция больше 235 кА/м и повышение активности при измельчении смеси исходных ферритообразующих компонентов в производстве гексаферрита стронция.

Изобретение относится к технологии магнитотвердых ферритов и может быть использовано при изготовлении гексаферритов бария. Мокрое измельчение стехиометрической смеси карбоната бария и оксида железа проводят в кислой среде, содержащей полиакриловую кислоту и изопропиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%: лимонная кислота 0,2-1,8, изопропиловый спирт 2-8, вода 28-32, стехиометрическая смесь карбоната бария и оксида железа - остальное.

Изобретение относится к технологии магнитотвердых ферритов и может быть использовано при изготовлении гексаферритов стронция. Мокрое измельчение стехиометрической смеси карбоната стронция и оксида железа проводят в кислой среде, содержащей полиакриловую кислоту и изопропиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиакриловая кислота 0,2-0,6, изопропиловый спирт 4,0-10,0, карбонат кальция 0,2-1,0, вода 28-45, стехиометрическая смесь карбоната стронция и оксида железа - остальное.
Изобретение относится к химической технологии получения катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. В способе получения литий-железо-фосфата, включающем смешивание в стехиометрических соотношениях соединения железа с водным раствором, содержащим литий- и фосфат-ионы и аскорбиновую кислоту в качестве углеродсодержащего восстановителя, активирование полученной смеси и последующую термическую обработку продукта взаимодействия, в качестве соединения железа используют порошок оксида железа со степенью окисления железа в диапазоне +2,03…+2,2 с размером частиц до 125 мкм, смешивая его с водным раствором дигидрофосфата лития концентрацией 30-57 вес.%, а активирование полученной смеси путем механического перемешивания осуществляют при температуре 15-30°C до образования геля.

Изобретение относится к железооксидно-цирконийоксидному смешанному оксиду, к способу его получения и к катализатору очистки выхлопных газов. Смешанный оксид представляет собой железооксидно-цирконийоксидный смешанный оксид, содержащий железо, цирконий и редкоземельный элемент.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения феррита меди(II) включает добавление к горячему раствору солей железа(II) и меди(II) нитрита натрия.

Изобретение может быть использовано в медицине при изготовлении контрастных веществ для получения изображений методом магнитного резонанса или флуоресценции, средств для доставки лекарств, меток для клеток.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии железа, а именно для концентрирования железа (III) из воды и водных растворов и количественного определения железа (III) в концентрате.

Изобретение относится к химической промышленности. Смешанный коагулянт из минерального сырья получают путем растворения бемит-каолинитового боксита в автоклаве соляной кислотой концентрацией 220 г/л при соотношении Т:Ж=1:6 в течение 1-3 часов в интервале температур 150-180°C.
Изобретение относится к производству фосфатов щелочных металлов, в частности калия фосфорнокислого двузамещенного трехводного. Способ включает двухстадийную нейтрализацию фосфорной кислоты гидроокисью калия при температуре 60-70°C, при этом на первой стадии нейтрализацию ведут при исходном массовом отношении гидроокиси калия к фосфорной кислоте, составляющем 0,73-0,76, полученный раствор выдерживают в течение 10-30 мин, после чего на второй стадии добавляют гидроокись калия до массового отношения гидроокиси калия к фосфорной кислоте, составляющего 0,85-1,0, фильтрацию для отделения примесей, подачу отфильтрованного раствора в реактор для получения кристаллической массы, при этом поданный в реактор раствор подвергают быстрому охлаждению до температуры 35-40°C путем добавления воды с температурой не более 20°C, и отделение товарного продукта от маточного раствора центрифугированием.
Наверх