Способ получения карбоната натрияили калия
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
K ПАТЕНТУ
< >847928
Союз Советскигг
С оциалистическигг
Республик (61) Дополнительныи к патенту (51)М. Kë.3 (22) Заявлено 2ЦИ.76 (2г) 2314902/23"26 с присоединением заявки 92384454/23-26 (23} Приоритет 210 376 (32) 22. 01 ° 75
С 25 В 1/14
Государственный комитет
СССР оо делам изобретений и открытий (33) сгНд (31) 54296 7
Опубликовано 15.07.81„Бголлетень ¹ 26
Дата опубликования описания 150781 (53) УДК 621.357. . 1г 661. 311 г 321 (088.8) И ностранцы
Кевин Джозеф О Лири, Чарльз Джозеф Хор . и Дональд Луис Де Респирис (СШЛ) (72) Авторы изобретения
Иностранная фирма
"Даймонд Шамрок Еорпорейшн" (aaA) (73} Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОНАТА НН2РИЯ
ИЛИ КАЛИЯ
)г
i 1
1- C — CFg
t>l 0зА
Изобретение относится к электрохимическим производствам и может быть использовано для получения карбонатов натрия или калия с низким содержанием хлорида.
Известен способ получения карбоната натрия или калия электролизом хлорида соответствующего металла в электролизере, разделенном непроточной катионообменной мембраной на анодное и катодное пространство, с подачей двуокиси углерода в катодное пространство (1).
В данном способе используют катионообменную мембрану на основе сополи45 мера стирола и дивинилбензола, а нлотног;ть тока поддврживают 0,015-0,12 A/ см .
Недостатком данного способа являет ся высокое содержание хлорида в получаемом карбонате, которое равно око;ло 0,2% в пересчете на твердый, продукт, I
Цель изобретения — снижение содер-25 жания хлорида в получаемом продукте.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения карбоната натрия или калия электрслизом хлорида соответствующего металла в электролизере, разделенном непроточной катионообменной мембраной на анодное и катодное пространство, с подачей двуокиси. углерода в катадное пространство, в качестве мембраны испопьзуют пленку толщиной 0,05-0,2 мм из сопслимера, содержащего повторяющиеся структурные звенья формулы где R - группа R -CF-CF -0-CFY-CF -0 с о э где и и Y - фтор или .трифтсрметилг
A — водород, натрий или калий; п -Оили1, с эквивалентным весом 1100-1300 и электролиз ведут п, и,плотности тока
0 16-1- 1ф А/см .
Пример 1. Электролиз проводят в электрслизере, содержащем анод диаметром 5 см, который изготовлен из титановой реаетки с покрытием из смеси окислов титана и рутения в мольном соотношении 1г1. Катод
84 7928 диаметром S см из гот авлив ается в виде пластины из нержавекщей стали. Мембрана в ниде пленки толщиной 0,18 мм для повышения механической прочности. наносится на ткань из тетрафторэтилена. В электролизере расстояние между — CT — CFg
I о-C I- р- о -С, } б в з
Объем анодного пространства ñîñтавляет 335 см, а объ5ем катодного пространства — 195 см . Электролиэер
1 снабжен трубками для подачи рассола, двуокиси углерода и для отвода продук тов электролиза.
В качестве исходного электролита используют водный раствор хлористого натрия концентрации 225 г/л, Анолит содержит 0,26 см 85%-ной фосфорной кислоты и имеет рН 2,0. В катодное пространство электролиэера подают
12,4 см /ч воды.
Результаты опытов приведены в табл. 1.
В опытах 3,4 и 9 электролиз проводят при плотности тока 0,32 A/ñì, а н остальных опытах при плотности тока 0,96 А/см
Пример 2. Проводят процесс в тех же условиях, с той разницей, что расстояние между анодом и мембраной — 0,24 см, толщина мембраны составляет 0,09 мм, эквивалентный вес сополимера 1100,количество водного раствора хлористого калия, подаваемого в анодное пространство электролиз ера, составляет 4 АР/мин.
Результаты измерений приведены в табл. 2..В опытах 1-7 плотность тока составляет 0,32 A/cM в опыте 80,48 А/см, н опыте 9 - 0,64 A/ñì н опыте 10 — 0,8 A/см1.
Пример 3. Проводят процесс н условиях опыта 3 примера 1, с той разницей, что процесс проводят при плотности тока 0,16 A/cüÐ. Целевой проду кт содержит О, 32 г/л- хлористого калия, .выход по току составляет
90,2% °
Пример 4. Проводят процесс н условиях опыта 3 примера 1, с той разницей, что плотность тока поддержи вают 1, 16 A/ñì . Целеной продукт содержит 0,008 г/л хлористого калия, а выход по току составляет 90,7%.
Пример 5. Проводят процесс в условиях опыта 3 примера 1, с той разницей, что н качестве мембраны применяют сополимер с эквивалентным . весом 1300 в виде пленки толщиной
0,05 мм, содержащей повторяющиеся структурные звенья указанных формул где R — фтор, Y -трифторметил, Анатрий и п — 1, Целевой продукт содер жит 0,35 г/л хлорида калия, а выход по току составляет 91,5%. мембраной и анодом составляет 0,62см, между мембраной и катодом - 0,31 см.
Сополимер, из которого изготовлена мембрана, имеет эквивалентный вес
1200 и содержит повторяющиеся структурные звенья формул
-бр,— фо,н м Cz,— I0 Il р и м е р 6. Проводят процесс в условиях опыта 3 примера 1, с той разницей, что в качестве мембраны применяют сополимер с эквиналентным весом 1200 в виде пленки толщиной 0,2 мм, содержащий повторяющиеся структурные звенья укаэанных формул, где и - трифторметил, Y - фтор, A— калий и п- 1. Целевой продукт содержит 0,29 г/л хлорида калия, выход ) по току — -91,8%. Пример 7. Повторяют процесс в условиях опыта 3 примера 1, с той разницей, что в качестве мембраны применяют сополимер с эквивалентным весом 1200 в виде пленки толщиной 0,1 мм, содержащий повторяющиеся структурные звенья указанных формул, где n — О, à A — водород. Целевой .продукт содержит 0,42 г/л хлорида калия, выход по току — 90,6%. ЗО Пример 8. Проводят процесс в условиях опыта 3 примера 1, с той разницей, что анолит представляет собой раствор хлорида натрия концен" трации 225 г/л, а в мембране A оз нача35 ет водород. Содержание хлорида натрия в целевом продукте составляет 0„4 г/л выход по току — 94,7%, выход кар 6 онат а натрия — 9 О, 2: II р и м е р 9.Проводят процесс н условиях опыта 1 примера 2, с той разницей,что ачолит представляет собой раствор хлорида натрия концентрации 225 г/л, а н мембране A оз качает натрий. Содержание хлорида натрия в целевом продукте составляет О Зг/л, выход по т оку — 9 3, 9%, выход карбоната натрия — 90,5%. При осуществлении предлагаемого способа содержание хлорида н карбонате ниже, чем по известному (т.е. менее 0,2 нес,% н пересчете на 100%" ный продукт). При уменьшении толщины мембраны менее 0,05 мм, экниналентного веса мембраны менее 1100 и плотности тока Я5 ниже 0,16 A/см содержание хлорида B карбонате сущестненно увеличивается до уровня известного способа, Увеличение толщины мембраны выше 0,2 мм,i плотности тока выше 1,16 A/ñì,а эквивалентного веса мембраны более 1300 вызывает резкое увеличение напряжения на электролизере и делает процесс непригодным для практической реализации. 847928 ь цо о(3Ъ Ю о 1 1 % Ч IA с иЪ а ф C(3 М С» с с ОЪ (» О\ ОЪ С Ъ ф с с а у C3t С33 с(С Ъ с с сФ С(е О3 C(3 1 1 (1б 9 1 х( х m 4 t1j K
СЧ -1 о с ь Ч) а а с3 ° Ф С Ъ СМ с с с о о о С0 С5 с о Оъ а 4 т-1 с с о о 3Д 1 9 1 К 9 ох (ОХ ч С Ъ с о ч-1 Ctt l I дС3 1и 1 Ж 1 И 1 (N \ 4 с l (ч 1 Х о ct(u О( а(и ь с а н о а с с ОЪ С Ъ о о Ф tA с ф О1 ОЪ о з с с н е О\ Ch М с L.ОЪ О ф О3 о с СО ч-1 Щ Ц) с %4 \1 01 tA с с1 Сс(х о rtjQgÕ а (ч ttt я 9 х Q 9 jC ttt ОХ((,5 1 0хttop Сс(ч СЧ СМ а а а о С3 Ч> а а Х 9 9 9 9 Q Х 13С! ахи(ttj99а9 XKZI a, а о î. а С Ъ 3 СсУ -3 3ф . с с с с с а а IA а с( а ОЪ Ctt с с Ф Ф tA а С Ъ с а а 1 (л и1 G Ц -1 О ttj 1 ч а! 9 I ь 1 <б 1.Ф а! е» 9 1 Х 1- 1 Е1 О 91 Х ч 1 3б Оъ .ф Ф tA а 1(3 Оъ А(3 1 1» 1» СО CO g(ф ф CO 1 х хо 1 333 О! 5Z и о и 1 1 РЪ ч с с а 1»- р ° \, 3 а ° 3 О с с а с(9 Х 1 хо 3 ttt а о. С Ъ СЧ О <а с ops 59 ОХ 09ах СО 3 И 4 а с» ф а о с(1 л 0l ч-3 сЧ СЧ Сс(С 3 С \ СР 1 1 с 1 СЧ С 3 с3 tA 1 Я И И о 1 3 х 3б 9 Х х О9 5 9" О0 ы о 9 а Х 9 333 а Ц (л ох о о о о о о о О\ Ф с Сс(СО CO ОЪ С Ъ с с СМ tO с(С 1 1 (I 1 (1 I 1 .1 847928 о СЧ! Иж Ц « ю! о; Х Х о х Ц1 fd "1 К0 I:1% Ю! Д,бОС. ,! н »б! Ц6 оу"е »»! Ь и) I с с с с Ch»О»О 1 1 . Ch ОЪ Ch Ch I 1. 1. 1: В СО О а б» с »О 0»- М б\ 0» Ch 0\, 0» I 1 м с 10 а СО,О О ° »У М М»«! с с с о о о а ° Ф СО »-1 СЧ с « СР. С) С» О о о а ° !»»"» с с С» Ю 1 ! о 1 С,) т"3 ж °с 4 I О » »О с с г » »»р 1 I с-1 I Х 1 BIO 0 O I V й! ы" О- — Л I 1 Ф СО с « »О CO О» Ch м м и>»с» с с с с СО О\ CO 01 ОЪ Ch Ch Ch С»» l Ж 1 О 1 М 1 «1"« с с О С:» с CIA 1. l ! CO с ь о о о! a IiI »»!»!! I Я Э 1 Щ ! A»twas д 1 I« I»I OI Ch ! geIC8I О Ы М !1!»б 1 Ю ! vkftsx -I 1 @ 1,»!! 6 а 33 1 Д» Х 1 »С» С » Г- фГ- О С» Я) CQ СО»-1 л м м р м C) с »У 1с »О с »С» 1 СЧ CO 1 ЦФ9. х !»» м Iul(! о 1 I 1 !» «!»»! . CO 1»»31х 1 1 O» I ГВ 7= »» ю1 е и l Э 1 e l ж О О» .М CO I«СО »О CO СО («! Ch »3 C) С 3 с3 I«!" I«»О («СО СО» О»! (1 I с 1.III Х «х I»I . Ц»»» Х О Я»» О Ю МЪ с С:» О .»» С» »-» 1 I \ с 1« »«! с т» СО Ф « »Ч «-» 1 с СО О О 1 о -х о 5 1.Х О ! Ц с»» OOZ Я O С» »» О С» С=» »С»»»» tA о о ЦЪ»Г) 1 Х »бОх 1 Ь Э g»!! ! е5ьо ! aOeae 0» »и 1 Е» 1 % ! о о 1 »-» СЧ М с»»»» »»О С«СО О»» Ч О х ! » Ц 1 ЙOI t m2 он I. !» оа 11а 10Ь 1 y V -1 (D Д (О и I OI I 5»»! ! цх 11!! I: о I, I. 1 СО I с 0» 1 84 7928 И сточники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе Составитель О. Ромашин г Редактор Е. Дорошенко Техред Н. Келушак Корректор, О. Билак Заказ 5552/89 Тираж 704 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/$ Под пи с ное Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения Спбсоб получения карбоната натрия или калия электролизом хлорида Соответствующего металла в электролизере, разделенном непроточной катионообменной мембраной на анодное и катодное пространство, с подачей двуокиси углерода в катодное пространство, отличающий сятем, чтос целью снижения содержания хлорида в получаемом продукте, в качестве мембраны используют пленку толщиной 0,05-(и 0,2 мм из сополимера, содержащего повторяющиеся структурные звенья формул с бг р} и СР g — СР . 1 о,л. где - группа R -CF-CF -0-CFY-CF -0-Ф Э где К и y — фтор или трифторметил", A " водород, натрий или калий е и-- 0 илн 1, с эквивалентным весом 1100-1200 и электролиз ведут при плотности тока 0,16-1, 16 A/ñüÐ. Приоритет от 22. 01. 75 предоставлен способу, в котором А — водород. Приоритет от 21.07. 76 предоставлен Жтособу, в котором A — натрий или калий.. 1. Chem Techn. 23; Р 10, s. 607, 1961.