ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электросинтез двуокиси марганца из "Успехи в области электросинтеза неорганических соединений " В последнее время выполнен ряд работ, посвященных самым различным вопросам, связанным с электросинтезом двуокиси марганца [349—407]. Оценены ресурсы природного пиролюзита [349] и родохрозита [350], являющихся основны.ми видами сырья для электрохимического синтеза двуокиси марганца. При этом указано, что в производстве гальванических элементов в дальнейшем будет использоваться в основном искусственная двуокись марганца. Электрохимический метод производства двуокиси марганца реализован в промышленном масштабе в США фирмой Юнион карбайд и четырьмя японскими фирмами [351, 352]. Около 85% двуокиси марганца, производимой электрохимическим методом, используется в качестве деполяризатора в гальванических элементах [352]. [c.109] Общий объем производства двуокиси марганца в капиталистических странах составлял в 1968 г. 47 тыс. т., из которых 36 тыс. т приходилось на долю Японии [350]. О темпах роста производства двуокиси марганца можно судить на примере этой страны. На рис. 54 показана динамика роста производства электролитической двуокиси марганца в Японии, а также экспорта и собственного потребления этого продукта за 1957—1968 гг. [350]. Как видно из рисунка, темпы роста производства МпОа в Японии весьма велики. [c.110] На возможность протекания этой реакции указывали С. В. Горбачев и Е. Е. Шпитальский [358[. [c.111] Скорость реакции образования перманганата, однако, достаточно велика лишь в разбавленных растворах и резко уменьшается с повышением концентрации ионов Мп . [c.111] Двуокись марганца, полученная электрохимическим методом, должна удовлетворять ряду требований, выполнение которых зависит от условий проведения электролиза. В частности, для использования в гальванических элементах необходима крупнокристаллическая двуокись марганца v-модификации. [c.112] Двуокись марганца, полученная электрохимическим способом на анодах из двуокиси свинца, сохраняет свою активность даже после двух лет пребывания в атмосферных условиях. [c.113] Подбору анодных материалов в последнее время уделяется большое внимание. Для уменьшения износа свинцового анода предложено вводить в него до 1 % серебра [360, 361], при этом коррозия анода значительно уменьшается, Наряду с традиционными анодами из свинца и графита, пригодными для одноразового использования, стали применять титановые аноды [361—375], а также аноды из титана, тантала, циркония с нанесенным на них слоем родия [376]. В последнем случае указывается на возможность использования электродов с биполярным включением. С поверхности таких электродов по окончании электролиза двуокись марганца легко удаляется, так как при промывке холодной водой слой МпОа растрескивается. При использовании титановых, танталовых и других аналогичных анодов не только решается проблема их износостойкости, но и существенно повышается качество двуокиси марганца. [c.113] Как следует из этих данных, продукт, полученный на титановом аноде, содержит меньше примесей, чем двуокись марганца, электроосажденная на графитовый анод. [c.114] Для сохранения анода в активном состоянии целесообразна также предварительная катодная обработка [362, 368]. Если титановый анод подвергнуть хотя бы кратковременной катодной поляризации, пассивация не наступает в течение 7 ч [368] при плотности тока 100 А/м (рис. 55, б). При такой же плотности тока, но без предварительной катодной поляризации титановый анод пассивируется уже через 45 мин после начала процесса электроосаждения МпОд. При плотности тока 100 А/м механическая зачистка поверхности анода позволяет сохранить его потенциал на определенном уровне в течение 2—3 ч [368]. [c.115] Поверхность анода можно активировать и путем его обработки 0,5—5%-ной НЕ [370]. [c.115] Предложено проводить электросинтез двуокиси марганца на титановых анодах, предварительно покрытых МпОа [363, 365, 367, 370, 374, 375]. Первоначально на титановую основу осаждается базисный [367] слой двуокиси марганца при низкой плотности тока (20—80 А/м ) и высокой температуре (85—95 °С), Рекомендуется также первоначально наращивать на титан, поверхность которого предварительно механически обработана, однородный и тонкий слой ( 5 мкм) двуокиси марганца из раствора, содержащего не более 80 г/л Н2504 [363]. Затем при большем содержании серной кислоты (до 120 г/л) на предварительно полученный тонкий слой двуокиси марганца можно осаждать слой МпОа толщиной до 60 мкм. [c.116] Аноды из двуокиси марганца на титановой основе можно приготовлять также следующим образом. Титановый анод подвергают обработке с помощью наждачного круга, затем обезжиривают, промывают и высушивают [374]. После такой предварительной обработки на поверхность анода наносят слой пасты из измельченной МпО и соли марганца. Далее анод подвергают термической обработке, после чего электроды электролитически покрываются двуокисью марганца. [c.116] Указывается на возможность электрохимического синтеза двуокиси марганца с применением катодов из активированного угля с развитой поверхностью для снижения катодного перенапряжения и расхода электроэнергии на электролиз [378]. При этом удается снизить напряжение на электролизере с 2 до 0,4—0,5 В, а расход электроэнергии соответственно с 1,7 до 0,6 кВт-ч/кг МпОг при выходе ее по току 76%. [c.116] Одновременное получение металлического цинка на катоде и двуокиси марганца на аноде возможно также путем электролиза водного раствора сульфатов цинка и марганца (1 М 2п504 + 1 М Мп504) [381]. При использовании графитового анода и алюминиевого катода выход по току МпОа достигает 79,5% при температуре 94 —96 °С и анодной плотности тока 120 А/м . Такой выход получается при обеднении раствора сульфатами марганца и цинка на 15—25%. [c.117] Если в качестве анода использовать сплав титана с палладием, выход двуокиси марганца при указанных плотности тока и температуре достигает 91 %. В этом случае на алюминиевом катоде при плотности тока 120 А/м с выходом по току 95% получается цинк. [c.117] Отходы производства — шлам и гипс могут быть утилизированы. [c.119] Возможно совмещение процесса электросинтеза двуокиси марганца и металлического марганца [384, 385]. Получение двуокиси марганца на аноде совместно с электроосаждением на катоде металлического марганца проводится в электролизере с анионитовой мембраной [385]. Сначала в анодное пространство подается раствор, содержащий 110 г/л сульфата марганца и 90 г/л сульфата аммония. При нагрузке на электролизер 100 А скорость подачи раствора составляет 6 л/ч анодная плотность тока 4000 А/ы . Частично обедненный сульфатом марганца электролит из катодного пространства перекачивается в анодное, откуда вытекает анолит, содержащий 49,5 г/л сульфата марганца, 92 г/л сульфата аммония и 42 г/л серной кислоты. [c.119] Предложено получать на аноде двуокись марганца и одновременно на ртутном катоде сплав ртути с никелем, кобальтом и марганцем [386]. Образовавшуюся на катоде амальгаму нагревают в атмосфере азота для отгонки ртути. Полученная при этом лигатура используется в производстве нержавеющих и специальных сталей. Описанный метод может быть исиользован для очистки растворов от примесей никеля и кобальта, оказывающих вредное влияние при электролитическом осаждении на катоде металлического марганца. [c.119] Вернуться к основной статье