Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод и Украинский научно-исследовательский углехимический институт (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КСАНТАНОВОДОРОДА

Изобретение относится к получению ксантановодорода, который может быть использован для очистки сточных вод коксохимических производств.

Известны химические способы получения ксантановодорода из оТхо дов коксохимического производства путем разложения роданидов аммония или щелочных металлов разбавленными растворами серной или соляной .кислоты, взятых в избытке против стехиометрии при повышенной температуре (1) .

Недостатками этих способов, основанных на использовании роданистых солей сточных вод, являетая большой расход кислоты и тепловой энергии, низкий технологический выход целевого продукта (8-10Ъ от теоретического) и его загрязненность различными примесями, содержащимися в сточных водах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ксантановодорода из растворов, содержащих 300-350 г/л роданистого аммония, путем длительной. обработки этих растворов при 7080оС концентрированной серной кислотой, при эквивалентном соотношении роданида и кислоты, равном

1: 3, 3- 3, 7, с последующей выдержкой при указанной температуре в течение

1-2 ч, охлаждение смеси до 25-30оС, фильтрацией, водной промывкой и сушкой целевого продукта при 110120ос 12) .

Недостатком укаэанного способа является низкий выход целевого продукта.

Цель изобретения вЂ” увеличение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения ксантановодорода путем взаимодействия водного раствора роданида аммония с кислотой, взаимодействие осуществляют электрохимически при 30-50оС и плотности тока 0,05-0,5 A/сРисходный раствор роданида аммония подают с концентрацией 3-10 г-экв/л в соотношении с кислотой, равном

1:(0,1-1,5) соответственно.

Технология способа состоит в сле.дукщем.

Водный раствор, содержа iий 3,010,0 г-экв/л, например роданистого аммония, при 30-50 С с добавкой ми798194

Таблица 1

81,8 85,6 89,2 89,3 85, 4 78,9

1:0,1

1:0,3

1:0,75

1:1,5

83,2 90,5 90,9 90,7 87,9

75,0

86,5 90,4 91,1 91,0 86,4 60,2

87,3 89,2 90,7 88,8 85,0 52,4

84,6 79,1 73,2 67,5 53,0 46,8

1:3 неральной или органической кислоты, в эквивалентном соотношении, соответственно 1:(0,1-1,5), подвергают обработке электрическим полем с плотностью тока на аноде 0,050,5 А/см.

В результате электрохимического разложения водного раствора роданида в прикатодном пространстве происходит образование щелочи или аммиака и выделяется эквивалентное количествс 1О водорода, а в анодном пространстве вЂ” роданистоводородная кислота с ее последующей рекомбинацией до ксантановодорода. Процесс происходит ьез выделения кислорода и цианистого водорода. Последний в мо- 15 мент образования окисляется на аноде до цианата, который в растворе при рН-7 гидролитически разлагается до аммиака и углекислоты или, по мере накопления в растворе, также под-!0 вергается электрохимическому окислению до конечных продуктов вЂ” карбоната и газообразного азота.

При этом под воздействием электрического поля и при низких температурах замедляется десорбция и повышается концентрация роданистоводородной кислоты в растворе, что существенно повышает скорость ее конденсации и выход ксантановодорода.

Ввиду интенсивной адсорбции на аноде ионов CNS, которые оказывают селективное влияние на процесс,снижается прохождение побочных реакций и образование токсичной газовой фазы, повышается перенапряжение и происходит торможение процесса выделения кислорода, вследствие чего последний не выделяется, а окисление ионов сопровождается эффектом деполяризации на аноде, что значительно 4О снижает удельный расход электроэнергии на эту побочную реакцию.

Для предотвращения обратных реакций взаимодействия аммиака и роданистоводородной кислоты целесообразно испольэовать электролизер с диафрагмой или вести процесс электрохимического разложения роданида в ванне без диафрагмы, с добавлением кислоты, которая оказывает также частично каталитическое действие на процесс конденсации роданистоводородной кислоты.

Образующийся на аноде в мелкокристаллической форме ксантановодород находится в суспендированном гиде в электролите.

По мере прохождения электролиза часть роданатного электролита не-.вЂ” прерывно выводят из электролизера на переработку известными способами для выделения из него целевого продукта вЂ” ксантановодорода.

Пример 1. 500 мл водного раствора, содержащего 5 г-экв/л роданида аммония (PA) и 7,5 r-экв/л минеральной кислоты (соотношение

1;1,5) вводят в электролитическую проточную ванну с графитовыми электродами и подвергают электрохимическому разложению в течение 0,5 ч, поддерживая анодную плотность тока

0,5 А/см а температуру электролита

40 С. Выход ксантановодорода вЂ” 91Ъ к теоретическому.

Пример 2. Получение ксантановодорода проводят в условиях, анаЛогичных примеру 1, только водный раствор роданида аммония берут с концентрацией 10 г-экв/л, при эквивалентном соотношении с кислотой 1:3, а плотность тока поддерживают равной 1,5 А/см при 50 С.

Пример 3. Получение ксантановодорода проводят так же, как в примере 1, с той лишь разницей,что водный раствор роданида берут с концентрацией роданида 2 г-экв/л,в соотношении с кислотой 1:0,5.

B табл.1 приведены экспериментальные данные, характеризующие оптимальный интеов п плотности тока.

798194

Таблица 2

87,6 88,2

85,4 88,7 89,9

90,2

90,8

90,7 87,5

83,1 88,4 89,3

90,8

90,4

83,2 85,3

69,5

53,2 59,7

Таблицa3

1 35

2 53

85,4

Опыты проведены при исходной концентрации PA 8 г-экв/л, температуре электролиза 40-50 С и среднем напряжении на ванне 4,0 В.

Из результатов, представленных в таблице 1, видно, что оптимальной плотностью тока на аноде является

0,05-0,5 A/см, а эквивалентное соотношение роданида и кислоты в растворе-1:(0,1-1,5). При увеличении анодной плотности тока и большом

Опыты проведены при анодной плотности тока 0,05 A/см, эквива 2. лентном отношении роданистого аммония и кислоты 1:0,5 и концентрации роданистого аммония 4 г-экв/л.

Как видно из табл.2, проведение электролиза при 30-50 С обеспечивает получение ксантановодорода с выходом 85-91%, повышение температуры электролиза против укаэанной влечет за собой снижение выхода вследствие высокой летучести роданистоводородной кислоты. Температура электролита ниже 30оC нерациональна из-за снижения растворимости роданида и электропроводности системы и, соответственно, повышения напряжения и низкой производительности процесса.

Кроме того, из данных табл.2 следует, что применение минеральных или органических кислот при электрохимическом получении ксантановодорода не оказывает существенно влияния на выход продукта.

В табл.3 представлены результаты электрохимического разложения роданидов и зависимость выхода ксантановодорода от их содержания в растворе при 50 С, плотности тока

0,5 А/CM H eHTHo COOTHO шении роданид-кислота 1:0,75. избытке серной кислоты выход целевого продукта резко снижается, что указывает на усиливающиеся побочные: реакции. При уменьшения плотности тока выход ксантановодорода ало изменяется, но при этом снижается производительность процесса.

В табл.2 приведены эксперимент льные данные, характеризующие оп. тимальный интервал темпеоатур.

45 4 90,5 86,1 85,2

8 91,0 88,3 87,6

10 90,8

Как свидетельствуют данные табл. 3, концентрация роданида в растворе оказывает значительное влияние на выход целевого продукта: при содержании его менее 3 г-экв/л выход снижается, что объясняется малой концентрацией роданистоводородной кислоты, образующейся в анодном пространстве, с повышением концентрации роданида при оптимальной плотности тока 0,1-0,5 A/ñì растет . и концентрация роданистоводородной кислоты, а, следовательно, повышается выход ксантановодорода.

В табл.4 приведены данные,подтверждающие преимущества предлагаемого способа.

«« °

798194

Т а б л и ц а 4

Выход ксантановодорода,%

85-91

51-60

Расход кислоты, вес. ч./1ч. Роданида

Формула изобретения

3,3-3,7 0,1-1,5, Температура процесса,оС

70-80

30-50

Степень использования сырья,%

80 83 100

Продолжительность процесса, ч

3-4

5-7

Составитель О. Эобнин

Редактор Н. Егорова ТехредТ.Маточка Корректор Н. Григорук

Заказ 9956/32

Тираж 715 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Сопоставление показателей процесса получения ксантановодорода по предлагаемому и известному способу, приведенное в табл.4, показывает, что основное преимущество предлагаемого метода состоит в увеличении выхода готового продукта до 85-91%, против 51-60% в известном способе, при одновременном снижении расхода кислоты в среднем в 2-3 раза и практичЕски при отсутствии вредныХ выбросов в виде токсичной газовой фазы.

Способ получения ксантановодорода, включающий взаимодействие водного раствора роданида аммония с кислотой, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, взаимодействие осуществляют электрохимически при 30-50 C и плотности тока 0,05-0,5 A/см,исходный раствор роданида аммония подают с концентрацией 3-10 r-экв/л и в со20 отношении с кислотой, равном 1:(0,11,5) соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 9 1064932, 25 кл. 12 К 7, опублик. 25.02 .60 .

2. Кокс и химия Р 9, 1971, с. 32-35 (прототип).