ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электросинтез гипохлоритов и диоксида хлора из "Электросинтез окислителей и восстановителей Издание 2" Ранее растворы гипохлоритов, главным образом гипохлорита натрия, получаемых путем электролиза растворов соответствующих хлоридов, широко использовали для отбеливания тканей. Однако впоследствии от применения электрохимических методов для получения гипохлорита, используемого в текстильной промышленности, стали отказываться, отдавая предпочтение химическому методу получения этого продукта из жидкого хлора и каустической соды [1, с. 8]. Немалую роль в ослаблении внимания к гипохлориту сыграло и появление новых отбеливающих средств — диоксида хлора и хлорита натрия, обладающих рядом преимуществ [1, с. 8]. [c.62] В последние годы снова усилилось внимание к электрохимическому синтезу гипохлорита натрия, что выразилось в появлении целого ряда работ, посвященных теории, технологии, и новым конструкциям электролизеров для получения этого продукта. Повышенный интерес к гипохлориту связан в значительной степени с большими возможностями использования его 3 качестве антисептического средства при обработке сточных вод, ядовитых, радиоактивных или агрессивных сред, стерилизации пищевой тары и т. д. [c.62] В некоторых случаях сточные воды, содержащие хлориды, можно непосредственно подвергать электролизу с образованием гипохлорита, который окисляет органические примеси. Таким путем, например, удалось обесцветить отходы красильных производств, содержавщие азосоединения, антрахинон, стильбен и т. д. (пат. США 3485729). Схема процесса представлена на рис. ИЛ. Подвергаемый очистке раствор из бака 1 с помощью насоса 2 подается в электролизер 3 с биполярными графитовыми электродами 5. Электролизер представляет собой прямоугольный открытый бак благодаря такой конструкции раствор проходит максимальный путь. В левое отделение электролизера подают обесцвечиваемый раствор (с pH 8,6), который огибает перегородку 4 и концевой электрод (в данном случае анод), а затем сквозь отверстие над соседним графитовым электродом поступает в пространство между парой биполярных электродов. Достигнув правой концевой камеры электролизера, раствор попадает в. сборник 7, снабженный переливной трубой 6. С помощью змеевика 8 в системе поддерживается оптимальная температура. Из сборника 7 с помощью насоса 9 раствор снова подается в электролизер, если степень очистки недостаточна. Напряжение на электролизере около 100 В, сила тока 60—70 А время обесцвечивания 19 л сточных вод 3,5 ч. [c.63] Если раньше основным материалом для изготовления анодов служил графит, то в последнее время намечается тенденция к широкому использованию для этой цели платинированного титана [9 яп. пат. 52-28105], магнетита [8], титаномагне-тита [9] и анодов, изготавливаемых путем гальванического осаждения палладия с последующим анодным окислением до PdO (пат, США 3485729), Аноды из оксида палладия могут использоваться при электросинтезе гипохлорита натрия в интервале потенциалов 0,65—1,45 В (н. к. э.). [c.64] Для технологии получения растворов гипохлорита весьма важен вопрос об износе нлатинотитановых анодов (ПТА). Так, предпринята [10] попытка установить причину повышенного износа анода при низких температурах в случае электролиза 3%-ного раствора Na l, который непрерывно протекал через ячейку со скоростью 7 см/с. [c.64] Значение потенциала анода резко повышается при понижении температуры лишь прп больших плотностях тока, а износ резко возрастает с ростом потенциала. В этом, очевидно, и следует искать причину влияния температуры на износ анода в условиях производства гипохлорита. [c.64] Изучен катодный процесс при электросинтезе гипохлорита с целью снижения потерь продукта из-за электровосстановления [12—14]. [c.65] В работах [12, 13] изучено влияние добавок, тормозящих электровосстановление гипохлорита. Добавки хромата тормозят электровосстановление, причем эффект увеличивается с ростом концентрации добавки [12, 14]. Время, необходимое для полного подавления восстановления гипохлорита, обратно пропорционально 1 онцентрации хромата [12]. [c.65] Тормозящее действие добавок хромата связывается со специфической адсорбцией анионов Сг04 на катоде, которые вытесняют с поверхности ионы электролита и молекулы воды [13]. По мнению авторов цитируемой работы [13], тормозящее действие ионов Са2+ на электровосстановление гипохлорита может быть связано с образованием прочных поверхностных соединений с их участием. [c.65] Специально рассматриваются условия электролиза, при которых на поверхности катода не отлагаются осадки, содержащие соли, обуславливающие жесткость [5 пат. США 3718540, 3819504]. Основной фактор, влияющий на этот процесс,— скорость протока электролита через электролизер. Ее можно увеличить, например, создавая движение электролита вокруг анода (пат. США 3718540). Для удаления осадков с поверхности катода предложено переполюсовывать электроды достигают этого при помощи специального автоматического устройства [5]. Рассматриваются роль направления движения электролита в электролизере и его влияние на образование отложений осадков на поверхности катода (пат. США 3819504). Для предотвращения последнего предложено подавать электролит от анода к катоду и выводить его из электролизера также через анод. [c.65] Для устранения пассивации электродов, возникающей из-за образования нерастворимых осадков, предложено несколько конструкций электролизеров с вращающимися биполярными дисковыми электродами (рис. П.З) (англ. пат. 1399898 ирл. пат. 36495). Корпус электролизера 4 выполнен из пластмассы. На валу 2 электромотора 1 жестко закреплена пластина 8, имеющая с двух сторон титановые пластины 5 и 7. Пластина 5 со стороны, обращенной к корпусу 4, платинирована. На пластине 7 укреплены изолированные друг от друга титановые диски 9, анодная сторона которых также покрыта платиной. Для создания направленного радиального движения электролита предусмотрены комплекты дисков 10, 14, изготовленных из непроводящего ток материала, например из эпоксидного стекла. Для подвода тока к дисковым биполярным электродам служат контакты 6 и 13, соединенные с титановыми пластинами 3 и 12. Морскую воду в электролизер подают через канал 15, а выводят — через канал 11. Нерастворимые примеси вследствие. направленного радиального движения электролита не задерживаются в межэлектрод-ном пространстве. Напряжение на электролизере при 18 биполярных дисковых электродах составляет 90 В. [c.67] Описан биполярный миниатюрный электролизер с вращающимися дисковыми графитовыми электродами, предназначенный для проведения различных электрохимических реакций, в том числе для электросинтеза гипохлорита и гипобромита [15]. Из-за малого расстояния между дисками (0,76 мм) создается высокая турбулентность потока, что позволяет вести процесс при незначительном омическом сопротивлении электролита. [c.67] Растворы, содержащие 0,1 г/л гипохлорита натрия, были получены при электролизе морской воды в электролизере с псевдоожиженным электродом, состоящим из частиц графита размером 5 мм, поддерживаемых во взвещенном состоянии за счет потока раствора (заявка ФРГ 2544640). Указанный электролизер применялся также для получения гипобромита и органических соединений. [c.68] Интересна конструкция (рис. П.5), позволяющая получать и распылять раствор гипохлорита. По трубе I под давлением, создаваемым специальным насосом, подается искусственно приготовленный рассол или морская вода. Процесс электролиза происходит в длинной трубе 3, заканчивающейся наконечником 4, через узкое отверстие, в котором разбрызгивается раствор гипохлорита. Электроды 2 я 5 помещены в трубе 3 и изолированы друг от друга, но не от электролита. Постоянный ток подается на контакты 6 я 7. Получаемый в данном аппарате раствор гипохлорита с успехом удавалось использовать для обеззараживания различных предметов и предотвращения обрастания их всевозможными водорослями. [c.68] Следовательно, при электролизе с ионитовым катодом в Ыа-форме расход электроэнергии уменьщается (за счет по-выщения выхода по току вследствие снижения потерь от восстановления). [c.69] В патентной литературе схематично описаны способы получения важного отбеливающего препарата — диоксида хлора— электролизом в многокамерном аппарате с ионообменными мембранами. В среднюю камеру электролизера, отделенную от анодной камеры анионообменной мембраной, а от катодной — катионообменной мембраной, вводят хлорид-хло-ратный раствор, в анодную-—раствор соляной кислоты (пат. США 3904496 фр. пат. 2256262). Катодная камера питается водой. [c.70] Образовавшаяся смесь хлора и диоксида хлора отводится из анодной камеры. За счет переноса Ма+ из средней камеры в катодную через катионообменную мембрану и выделения на катоде водорода образуется едкий натр, отводимый из катодного пространства. [c.70] Проведение электролиза в четырехкамерной ячейке позволяет кроме диоксида хлора, хлора и каустической соды получать пероксидвусерную (надсерную) кислоту (пат. США 3884777 фр. пат. 2256263). В этом случае электродные камеры отделяют катионитовыми мембранами от средней части электролизера, которая в свою очередь делится на две камеры анионитовой мембраной. [c.70] В камеру, примыкающую к катодной, вводят хлорид-хло-ратный раствор, в анодную камеру — серную кислоту, а в катодную— воду. Ионы С10з и С1- через анионитовую мембрану проникают в камеру, примыкающую к анодной. В эту же камеру из анодного пространства через катионитовую мембрану поступают ионы водорода. Происходит реакция, в результате которой образуются хлор и диоксид хлора. На ПТА протекает реакция окисления серной кислоты в пероксидвусерную, а в катодном пространстве накапливается щелочь. [c.70] Для интенсификации процесса получения диоксида хлора электролиз предполагают вести в семикамерной ячейке (пат. США 3904495 фр. пат. 2256264). Межэлектродное пространство в этом случае разделяется шестью чередующимися анио-нитовыми и катионитовыми мембранами. Диоксид хлора и хлор в этом случае образуются в анодной камере и в камере, примыкающей к центральной ср стороны катода. Значительное внимание во всех рассмотренных случаях электросинтеза диоксида хлора уделяется подбору ионитовых мембран. [c.70] Вернуться к основной статье