СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО ВОДНОГО РАСТВОРА ГИПОХЛОРИТА ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА Российский патент 2001 года по МПК C01B11/06 

Описание патента на изобретение RU2167809C1

Изобретение относится к технологии получения концентрированных водных растворов гипохлоритов щелочных металлов, практически не содержащих ионов хлора, и может найти применение для получения дезинфицирующих и обеззараживающих средств, используемых для обработки питьевой воды, очистки воды плавательных бассейнов, обеззараживания сточных вод, дезинфекционной обработки помещений животноводческих комплексов, в медицине, в ветеринарии, при переработке сельскохозяйственной продукции и др.

Известен способ получения концентрированного водного раствора гипохлорита щелочного металла, не содержащего ионов хлора, получением хлорноватистой кислоты хлорированием водного раствора гидроксида натрия или кальция при температуре -25 - -33oC в присутствии несмешивающегося с водой органического растворителя - метилэтилкетона, экстракцией образовавшейся хлорноватистой кислоты метилэтилкетоном, взаимодействием хлорноватистой кислоты в растворе метиэтилкетона с гидроксидом щелочного металла в течение 3-72 ч при температуре 0-30oC с последующим отделением органического слоя (патент США, N 3578393, кл. C 01 B 11/04, 11/06, 1971).

Недостатком известного метода являются его сложность из-за необходимости использования низких температур для исключения разложения образовавшейся хлорноватистой кислоты, а также низкая скорость взаимодействия хлорноватистой кислоты и гидроксида натрия из-за использования в качестве органического растворителя метилэтилкетона.

Известен способ получения концентрированного водного раствора гипохлорита щелочного металла, не содержащего ионов хлора, включающий получение водного раствора хлорноватистой кислоты подкислением соляной кислотой до pH 4,0-6,8 первичного водного раствора гипохлорита натрия с его концентрацией 1,8-12,5 г/дм3 по активному хлору, полученного электролизом водного раствора хлорида натрия с его концентрацией 80-115 г/дм3, экстракцию хлорноватистой кислоты несмешивающимся с водой органическим растворителем - смесью 30-50 об.% трибутилфосфата (ТБФ) и додекана, взаимодействие хлорноватистой кислоты в полученной смеси с водным раствором гидроксида натрия при температуре 0-30oC с последующим отделением органического слоя (патент РФ N 2093458, кл. C 01 B 11/06, 1995 г.).

Недостатками известного способа являются невысокий выход конечного продукта и достаточно низкая концентрация гипохлорита щелочного металла в полученном растворе, что связано с быстрым разложением образующегося гипохлорита щелочного металла в процессе его получения, а также его сложность из-за применения в качестве органического растворителя смеси двух компонентов. Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности является способ получения концентрированного водного раствора гипохлорита щелочного металла (натрия), не содержащего ионов хлора, включающий получение водного раствора хлорноватистой кислоты подкислением соляной кислотой до pH 6,0-6,8 первичного водного раствора гипохлорита натрия, полученного электролизом концентрированного водного раствора хлорида щелочного металла (концентрация хлорида щелочного металла 280-310 г/дм3), экстракцию хлорноватистой кислоты из ее водного раствора ТБФ, взаимодействие при температуре 10-20oC хлорноватистой кислоты в растворе ТБФ с водным раствором гидроксида щелочного металла, предварительно охлажденного до -10-0oC, с последующим отделением органического слоя (патент РФ N 2145237, кл. C 01 B 11/06, A 61 L 2/16, 1999).

Недостатками известного способа является сложность его технологического оформления, в частности особые требования к оборудованию, и повышенная опасность его применения в производстве из-за использования соляной кислоты, а также недостаточно высокий выход конечного продукта, который не превысил 98%.

Задачей настоящего изобретения является повышение технологичности способа и его безопасности, а также повышение выхода конечного продукта при сохранении высокой концентрации гипохлорита щелочного металла в полученном его водном растворе.

Задача достигается тем, что в известном способе получения концентрированного водного раствора гипохлорита щелочного металла, не содержащего ионов хлора, включающем получение водного раствора хлорноватистой кислоты из первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла с его концентрацией не менее 10 г/дм3 по активному хлору, полученного электролизом концентрированного водного раствора хлорида щелочного металла, экстракцию хлорноватистой кислоты из ее водного раствора ТБФ, взаимодействие хлорноватистой кислоты в растворе ТБФ с водным раствором гидроксида щелочного металла, предварительно охлажденного до -10-0oC, с последующим отделением органического слоя, водный раствор хлорноватистой кислоты получают электродиализом первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла при плотности тока 0,1-0,3 А/см3 и температуре 10-25oC, который подают в анодную камеру диализера, в катодную камеру которого одновременно вводят воду при объемном соотношении первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла и воды от 1:1 до 1:2.

Кроме того, используют водный раствор хлорида щелочного металла с его концентрацией не ниже 260 г/дм3, а также водный раствор гидроксида щелочного металла, полученный в результате электродиализа первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что он более технологичен и безопасен, так как исключает непосредственное использование соляной кислоты. Кроме того, он позволяет повысить выход гипохлорита щелочного металла до 99% из расчета на исходный хлорид натрия при сохранении его концентрации до 50% в полученном конечном продукте.

Указанный технический результат достигается за счет всей совокупности признаков, указанных в отличительной части формулы изобретения, которые позволяют исключить непосредственное использование в способе соляной кислоты, а также исключить образование побочных продуктов и разложение образующегося гипохлорита натрия.

Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является то, что он чрезвычайно прост, т. к. для его осуществления требуется минимальное количество реагентов - хлорид щелочного металла, вода и ТБФ, и предусматривает практически безотходную технологию, т.к. все его отходы используются вновь.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Получение водного раствора хлорноватистой кислоты осуществляется электродиализом первичного водного раствора гипохлорита натрия или калия с концентрацией гипохлорита щелочного металла не ниже 10 г/дм3 по активному хлору при плотности тока 0,1-0,3 А/см2 и температуре 10-25oC. Для этого в анодную камеру мембранного диализера подается поток первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла, а в его катодную камеру - поток воды (ГОСТ 2874-82) при объемном соотношении первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла и воды от 1:1 до 1:2.

Указанный первичный водный раствор гипохлорита щелочного металла получается электролизом водного раствора хлорида натрия или калия, имеющего концентрацию хлорида калия или натрия не ниже 260 г/дм3.

Образовавшийся водный раствор хлорноватистой кислоты выводится из анодной камеры диализера. Экстракция хлорноватистой кислоты из водного раствора проводится ТБФ (ТУ 6-09-1443-76) при интенсивном перемешивании при температуре 0-25oC. Полученная смесь отстаивается и водный слой, содержащий хлорид щелочного металла, отделяется и направляется на получение первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла. Органический слой, содержащий раствор хлорноватистой кислоты в ТБФ, в течение 3-10 минут при температуре 10-20oC приводится в контакт при интенсивном перемешивании с предварительно охлажденным до -10-0oC водным раствором гидроксида щелочного металла, полученным в катодной камере диализера и имеющим концентрацию от 190 до 345 г/дм3 гидроксида щелочного металла. После расслоения образовавшейся эмульсии водная фаза, представляющая собой конечный водный раствор гипохлорита щелочного металла, отделяется от органической фазы. Органическая фаза - ТБФ вновь направляется на экстракцию хлорноватистой кислоты.

Полученный концентрированный водный раствор гипохлорита щелочного металла практически не содержит ионов хлора.

Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ.

Пример 1
1 дм3 первичного водного раствора гипохлорита натрия с концентрацией 11,3 г/дм3 по активному хлору, полученного электролизом водного раствора хлорида натрия с концентрацией хлорида натрия - 290 г/дм3, подают в анодную камеру мембранного диализера, в катодную камеру которого вводят 1 дм3 воды (их объемное соотношение 1:1), и проводят электродиализ при плотности тока 0,2 А/см2 и температуре 15oC. Из анодной камеры выводят образовавшийся в ней водный раствор хлорноватистой кислоты и добавляют в него 0,2 дм3 ТБФ. Экстракцию хлорноватистой кислоты ТБФ осуществляют при температуре 15oC в течение 4 минут при интенсивном перемешивании. После расслаивания фазы разделяют. Водную фазу, содержащую 0,28 г/дм3 гипохлорита натрия и 290 г/дм3 NaCl, направляют на получение первичного водного раствора гипохлорита натрия.

К органической фазе, содержащей раствор хлорноватистой кислоты в ТБФ, добавляют при перемешивании при температуре 20oC в течение 10 минут 0,027 дм3 предварительно охлажденного до температуры 0oC водного раствора гидроксида натрия с концентрацией 285 г/дм3, образовавшегося в катодной камере диализера. Полученную эмульсию отстаивают и после расслаивания отделяют фазы друг от друга, органическую фазу - ТБФ вновь направляют на экстракцию хлорноватистой кислоты. Водная фаза, представляющая собой конечный продукт, содержит 42,3 мас. % гипохлорита натрия, 0,2 мас.% гидроксида натрия, 0,03 мас. % хлорида натрия, ТБФ - 0,0005 мас.%. Выход гипохлорита натрия составляет 98,7% в расчете на исходный хлорид натрия. Анализ концентрации продуктов в растворах проводился по общепринятым методикам. Гипохлорит натрия по йодометрической (ГОСТ 11086-76. Гипохлорит натрия, технические условия. М.: ГК СССР по стандартам, 1986 г. с. 5-6), гидроксид натрия методом гашения соляной кислотой (ГОСТ 11086-76. Гипохлорит натрия, технические условия, М.: ГК СССР по стандартам, 1986 г., с.6-7). Содержание хлорида натрия определялось титрованием азотнокислым серебром (см. ГОСТ 11086-76, с. 8). Содержание ТБФ в остаточных количествах по известной методике (Ю.Ю. Лурье. Аналитическая химия промышленных сточных вод.- М.: Химия, 1984 г., т.1, с.214).

Примеры 2-8
Способ получения концентрированного водного раствора гипохлорита натрия осуществляют так же, как описано в примере 1, за исключением того, что изменяют плотность тока при электродиализе (примеры 2, 3, 8), температуру электродиализа (примеры 4, 5, 6), молярное соотношение гипохлорита натрия и воды, подаваемых на электродиализ (примеры 7, 8). Технологические параметры процесса, концентрация конечного раствора гипохлорита натрия, а также выход гипохлорита натрия из этого примера, примера 1 и последующих примеров 3-11 приведены в таблице 1. Содержание NaOH, NaCl и ТБФ в конечном продукте такое же, как в примере 1.

Примеры 9-11
Способ осуществляют так же, как описано в примере 1, но изменяют концентрацию водного раствора NaCl (примеры 9-11), концентрацию первичного раствора гипохлорита натрия (примеры 9-11), температуру экстракции (примеры 9-11), температуру взаимодействия NaOH с хлорноватистой кислотой (примеры 9, 10) и концентрацию и температуру водного раствора NaOH (примеры 9-11).

Содержание NaOH, NaCl и ТБФ в конечном продукте, полученном в этих примерах, не превышало 0.8, 0.4 и 0.0005 мас.% соответственно.

Пример 12
1 дм3 первичного водного раствора гипохлорита калия с концентрацией гипохлорита калия 10,0 г/дм3 по активному хлору, полученного электролизом водного раствора хлорида калия с концентрацией хлорида калия 280 г/дм3, пропускают через анодную камеру мембранного диализера, в катодную камеру которого вводят 1 дм3 воды при их объемном соотношении 1:1, и проводят элетродиализ при плотности тока 0,1 А/см2 и температуре 20oC. Из анодной камеры диализера выводят образовавшийся в ней водный раствор хлорноватистой кислоты и в реакторе-экстракторе добавляют в него 0,5 дм3 ТБФ. Экстракцию хлорноватистой кислоты ТБФ проводят при температуре 0oC в течение 5 мин при интенсивном перемешивании. После расслаивания фазы разделяют. Водную фазу, содержащую 0,2 г/дм3 гипохлорита калия и 280 г/дм3 KCl, направляют на получение первичного водного раствора гипохлорита калия.

К органической фазе, содержащей раствор хлорноватистой кислоты в ТБФ, добавляют при перемешивании при температуре 20oC в течение 3 мин 0,026 дм3 предварительно охлажденного до 0oC водного раствора гидроксида калия с концентрацией 200 г/дм3, образовавшегося в катодной камере диализера. Полученную эмульсию отстаивают и после расслоения отделяют друг от друга. Органическую фазу - ТБФ вновь направляют на экстракцию хлорноватистой кислоты. Водная фаза, представляющая собой конечный продукт, содержит 29,3 мас.% гипохлорита калия, 0,1 мас.% КОН, 0,005 мас.% KCl и 0,0001 мас.% ТБФ. Выход гипохлорита калия составляет 99,0% в расчете на исходный хлорид калия.

Примеры 13-15
Способ осуществляют так же, как описано в примере 12, но изменяют технологические параметры процесса, которые вместе с характеристикой полученного водного раствора гипохлорита калия приведены в таблице 2. Содержание KOH, KCl и ТБФ в конечном продукте, полученном в этих примерах, не превышало 0.9, 0.4 и 0,0005 мас.% соответственно.

Похожие патенты RU2167809C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СЛАБОГО РАСТВОРА ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ 2012
  • Фесенко Лев Николаевич
  • Драй Оксана Игоревна
  • Игнатенко Сергей Иванович
RU2503615C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНОГО РАСТВОРА ГИПОХЛОРИТА ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА 1995
  • Бородин Виктор Степанович
  • Гуссар Владимир Анатольевич
  • Кармазинов Феликс Владимирович
RU2093458C1
ВОДНЫЙ РАСТВОР ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ, ОБЛАДАЮЩИЙ ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИМ И ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩИМ ДЕЙСТВИЕМ, И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1999
  • Бородин В.С.
RU2145237C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ ГИПОХЛОРИТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ 1992
  • Игнатов Владимир Александрович
  • Бородин Виктор Степанович
  • Гуссар Владимир Анатольевич
  • Лазарев Ким Федорович
  • Терентьев Вячеслав Иванович
RU2026808C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНОГО РАСТВОРА ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ 2003
  • Гусаков В.Н.
  • Лисицкий В.В.
  • Дмитриев Ю.К.
  • Лапонов А.С.
  • Расулев З.Г.
  • Муратов М.М.
  • Муллахметов И.Н.
RU2241659C1
ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИЙ РАСТВОР 1994
  • Бородин Виктор Степанович
  • Гуссар Владимир Анатольевич
  • Кармазинов Феликс Владимирович
  • Клевакин Владимир Михайлович
  • Махарандин Виктор Николаевич
RU2077504C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СКАНДИЯ ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ТЕТРАХЛОРИДА ТИТАНА 1993
  • Кудрявский Ю.П.
  • Волков В.В.
  • Яковенко Б.И.
  • Бондарев Э.И.
RU2068392C1
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО 1997
  • Банников В.В.
  • Пакович А.Б.
RU2119555C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СЕРНОКИСЛЫХ ИЛИ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ ОТ ХЛОРИД-ИОНА 2014
  • Кузьмин Владимир Иванович
  • Кузьмин Дмитрий Владимирович
RU2587449C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЛОПАРИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА 2001
  • Касикова Н.И.
  • Зоц Н.В.
  • Касиков А.Г.
  • Лейф В.Э.
RU2211871C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 167 809 C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО ВОДНОГО РАСТВОРА ГИПОХЛОРИТА ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к технологии получения концентрированных водных растворов гипохлоритов щелочных металлов и может быть использовано для получения дезинфицирующих и обеззараживающих средств, используемых для обработки питьевой воды и т. д. Способ получения концентрированного водного раствора гипохлорита щелочного металла, не содержащего ионов хлора, включает получение водного раствора хлорноватистой кислоты из первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла с его концентрацией не менее 109 г/дм3 по активному хлору, полученного электролизом концентрированного водного раствора хлорида щелочного металла, экстракцию хлорноватистой кислоты из ее водного раствора трибутилфосфатом, взаимодействие хлорноватистой кислоты в растворе трибутилфосфата с водным раствором гидроксида щелочного металла, предварительно охлажденного до - 10-0°С, с последующим отделением органического слоя. При этом водный раствор хлорноватистой кислоты получают электродиализом первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла при плотности тока 0,1-0,3 А/см2 и температуре 10-25°С, который подают в анодную камеру диализера, в катодную камеру которого одновременно вводят воду при объемном соотношении первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла и воды 1:1 - 1:2. Использование данного изобретения позволяет повысить выход концентрированного водного раствора гипохлорита щелочного металла. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 167 809 C1

1. Способ получения концентрированного водного раствора гипохлорита щелочного металла, не содержащего ионов хлора, включающий получение водного раствора хлорноватистой кислоты из первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла с его концентрацией не менее 10 г/дм3 по активному хлору, полученного электролизом концентрированного водного раствора хлорида щелочного металла, экстракцию хлорноватистой кислоты из ее водного раствора трибутилфосфатом, взаимодействие хлорноватистой кислоты в растворе трибутилфосфата с водным раствором гидроксида щелочного металла, предварительно охлажденного до - 10-0oС с последующим отделением органического слоя, отличающийся тем, что водный раствор хлорноватистой кислоты получают электродиализом первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла при плотности тока 0,1-0,3 А/см2 и температуре 10-25°С, который подают в анодную камеру диализера, в катодную камеру которого одновременно вводят воду при объемном соотношении первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла и воды 1:1 - 1:2. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют водный раствор хлорида щелочного металла с его концентрацией не ниже 260 г/дм3. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что используют водный раствор гидроксида щелочного металла, полученный в результате электродиализа первичного водного раствора гипохлорита щелочного металла.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2167809C1

ВОДНЫЙ РАСТВОР ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ, ОБЛАДАЮЩИЙ ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИМ И ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩИМ ДЕЙСТВИЕМ, И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1999
  • Бородин В.С.
RU2145237C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНОГО РАСТВОРА ГИПОХЛОРИТА ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА 1995
  • Бородин Виктор Степанович
  • Гуссар Владимир Анатольевич
  • Кармазинов Феликс Владимирович
RU2093458C1
US 3578393 A, 11.05.1971
US 5028408 A, 02.07.1991
Устройство для вибрационной обработки 1987
  • Халимулин Раид Миннулович
  • Красильников Юрий Георгиевич
  • Юнусов Файзрахман Салахович
SU1481039A1
US 4146578 A, 27.03.1979
Устройство для захвата и удержания конца уточной нити на бесчелночном ткацком станке 1974
  • Селиванов А.Г.
  • Бутузов А.В.
  • Титов Д.В.
  • Жуков В.А.
SU527083A1

RU 2 167 809 C1

Авторы

Бородина Г.М.

Гуло С.Л.

Леонтьев А.Б.

Соколов В.М.

Янкевич А.И.

Даты

2001-05-27Публикация

2000-07-04Подача