Способ электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов с ионнообменной диафрагмой

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1II1 4958I9

Союэ Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 15.02.73 (21) 18871681 23-26 (23) Приоритет (32) 16.02.72 (31) 226934 (33) США

Опубликовано 15.12.75. Бюллетещ, ¹ 46 (51) М. Кл. С OIb 7/06

С Old 1/06

В 01k 3/00

Государственный номитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 661.418.1 (088.8) Дата опубликования описания 07.04.76 (72) Авторы изобретения

Иностранец

Рональд Линневуд Дотсон (США) Иностранная фирма

«Даймонд Шамрок Корпорейшн» (США) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

ХЛОРИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

С ИОНООБМЕННОИ ДИАФРАГМОИ

Изобретение относится к технологии процесса электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов с ионообменной диафрагмой с получением щелочи, хлора и водорода.

Известен способ электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов с ионообменной диафрагмой, по которому раствор хлорида подают в анодное пространство электролизера. В результате электролиза в катодом пространстве элект ролизера образуется щелочь, на катоде выделяется водород, а на аноде— хлор.

Недостатками известного способа являются забивание мембраны нерастворимыми соединениями поливалентных металлов, например кальция или магния, что приводит к повышению напряжения на электролизере, а при значительном росте осадков — к полному разрушению мембраны, а также низкий выход по току.

С целью предотвращения забивания мембраны нерастворимыми соединениями поливалентных металлов, например кальция или магния, снижения расхода электроэнергии и повышения выхода по току по предлагаемому способу в раствор хлорида вводят соединения, содержащие фосфат — ион, например свободную фосфорсодержащую кислоту, фосфаты щелочных, щелочноземсльных и переходных металлов.

Соед1шения, содержащие фосф»т — нон. образуют с поливалентными катионами при вс5 личине рН выше 5.5 нерастворимый гель, который npii зна 1ени11 рН менее 3.0 p»cTBopsiCTC5I.

Гель обр 113>> CTcH:! á 111311 Al(.510p»III>l, 13 30пc высоких значений pH, Bcc 1но lli00 простран10 ство электролизера остается при этом свободт»1 . к»1, 01,О. Io»иода 3II»>lcHIIc PH электролита имеет низкую величину.

Фосфатный гель служит дополнительным сепаратором, предотвращающим мигр»цию l ii;I,15 роксильных ионов из катодного пространств» электролизера в аноднос и мигр»цню ионов хлор» в обратном 1»пр»в aeIIIIII.

B к I iecTBB coeg»BcIIIII содсрж;шп1х фосфат- ион, предпочтительно использовать сво20 бодные кислоты и фосфаты щелочных мстаl

;IoB, их орто- и мстафосф !TI>1. Очевидно, что предпочтительно добавлять фосфаты B виде со. 1BÉ lllP. lo IHi>Ix метал Ioв, cooTBOTcTB» IoiiLIIx щелоч-1ым металлам галогенидов, которые

25 по,1вергаются электролизу. Согл lcli0 предл»гаемому ciIocoáó ироду м»тр;1вается ввсдс;1ис от 1 до 500 ВРс. ч. гелсобр»зу101цих ионов н»

1.000.000 вес. ч. р»створ» xyloð:i;I», 495819

Составитель Ф. Львович

Тсхред T. Курил ко

Корректор T. Гревпова

Редактор В. Филиппова

Заказ б!3/4 Изд. М 1078 Тираж 593 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по дела;! изобретений и открытий

1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Б том сг!у 1г., когда раствор хлорида, подвысокой

cl B170itbro чистоты, B pacT!30p !!or > T бы гь BI3pдспы фосфаты щело шоземельного металла или других по71!Baлептных металлов, напримс;> переходных, в частности титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, ц! íêà и, в особенHости слюмини51, дающих гели амфотсрной природы.

Удален?!с гсля с поверхности мембраны может 6bITb 0 щестВ!IOHo за ci! iBT по;!И>кения Всл и ч и н ы Р Н В Я и О;1 и т е 1?л и и Р 0 . 1 hi ir к 0 Й it! l o . 11! О 11 камеры раствором кислоты.

Практическое Осуществление 17po:70>!TcliH01 О способа иллюстрирует следующий пример.

Пример. В анодную камеру электролизера, содержащего стальной ячеистый катод и пористый титановый анод, покрытый слоем смеси двуокиси титана и двуокиси рутения в молярном соотношении соответственно 2: 1, и катионообменной мембраной сорта Дюпон XR, толи.;иной 0,254 мм и со средним coдер>канием гелевой воды — 25%, вводят насыщенный рассол (водный раствор хлорида натрия), величина рН которого составляет 2,6, а показатель жесткости (выраженный в пересчете и» содержание ионов кальция) приблизительно равен 20 вес. ч. на 1.000.000 вес. ч. раствора.

Первоначально католит содержит 36 ?о -ный раствор гидрата окиси HllTpi!B. После начала п))оцссса ilpl!ToK 130ды в К;1То Ir!TI!310 к?!меру

ОСУШBCTB. !51!OT ТОЛЬКО ЧСРЕЗ МСМОРHI!3,.

Плотность анод :?ого тока составляет — 0,15 а/см -, температуру B электролизере поддерживают B пределах от 85 io 95 С, при rB3I l>;1CKOД ПОТОк?1 хЛОрид?1, П0 711 В?1емого В анодпое пространство элсктролизсра, составляет 1 мл/а мин, После ",Îстпжсния равновесия в элсктролизере процссс ведут в течение мног.?х дней. Выход по току составляет 59%

rI,)",t I4o".!pe ?тр ац??и I ti i cTrl itccKОЙ co r t i — 46,5% .

311 с.;l llа Иll ;10т !Зводl!Tь «, и со;! 11 . P в;l ilь?и ки.льш ?росфат на.:рия в количестве 0,02 г/л (20 вс.. ч. на 1.000.000 вес. ч. pacTBopa). В течение 8 и выход по току повышается до 10%

5 при To;t >Ke копцентрац?1!t каустп !ескО?! сОДы.

Через семь .!ней выход по току ности: ает 76 /о.

При демонтаже электролизсра установлено, что мембран". покрыта гслеооразным слоем (содержащим в основном оединение

10 С??з(Р03)з), легко УдалЯемым пРомывкой Разбавленным раствором соля;!ой кислоты. В случае, ec,п? процесс вс;1, т без дооавки фосфора, мембрана покрывается и I!poll?!ThrBHPTc?r криcTct.7,7èBocKèм осадком, препятствующим нор15 мальному проведению процесса, вызывающим забивание и разрушение мембраны. Такую мембрану невозможно восстановить до первоначального состояния; невозможно также Восстановить ее первоначальные свойства даже

20 после длительного промывания кислыми растворами.

Эксперимент повторяют три раза с использованием первичного кислого фосфата натрия, вторичного кислого фосфата натрия и фосфа25 та натрия (200 вес. ч. на 1.000.000 вес. ч. раствора) с получением результатов, аналогичных случаю с перви:шым кислым фосфатом натрия.

Формула изобретения

30 Способ электролиза воднь?х растворов хлоридов щелочных металлов с ионообменной диафрагмой, отличающийся тем, что, с цель,о предотвращения забивания мембраны нерастворимыми соединениями полив алентных

35 мета7лов, например кальция ил:1 магния, снижения расхода электроэнергии и повышения выхода по току, в !раствор хлорида вводят соединения, содер>кащие фосфат-ион, например свободную фосфорсодержащую кислоту, фос40 фаты щелочных, щслочноземельных и переходНЫХ МЕТ<1ЛЛОВ.