СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОЗОЛЕЙ КРЕМНИЕВЫХ И ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ИЗ ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ ИХ СОЛЕЙ ИОННЫМ ОБМЕНОМ, ИНТЕНСИФИЦИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ Российский патент 2005 года по МПК B01J13/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам получения растворов для мелиорации почв.

Известен способ получения золя кремниевой кислоты [1], заключающийся в обработке щелочного раствора кремниевой кислоты катионообменной смолой в Н-форме.

Основными недостатками такого способа являются возможность коагуляции коллоидных частиц золя кремниевой кислоты в колонках и осаждение на катионите, а также невозможность получения таким способом золей гуминовых кислот из-за их коагуляции и осаждения в ионообменных колонках. Проведение же процесса получения золей гуминовых кислот с использованием метода ионного обмена в суспензионном варианте малотехнологично.

Целью изобретения является разработка простого, технологичного и универсального способа получения золей кремниевых и гуминовых кислот из их щелочных растворов как в виде индивидуальных золей, так и при совместном присутствии.

Поставленная задача решается путем помещения щелочного раствора, содержащего кремниевые или(и) гуминовые кислоты, в камеру двухкамерного электролизера, отделенную от камеры, содержащей раствор кислоты, катионообменной мембраной, размещения одного электрода в камере с кислотой, а другого - в камере с раствором кремниевых (гуминовых) кислот и интенсификации ионного обмена между камерами пропусканием электрического тока между электродами при периодической смене полярности электродов.

Техническая сущность изобретения заключается в замене катионов щелочных металлов в растворе на ионы водорода путем ионного обмена, при проведении процесса ионного обмена между емкостью со щелочным раствором и емкостью с раствором кислоты, контактирующими между собой через катионообменную мембрану, и интенсификации процесса ионного обмена электролизом при помещении одного электрода в емкость с кислотой, а другого - в емкость с раствором кремниевых (гуминовых) кислот и переключении полярности электродов через каждые 5-60 сек.

Предлагаемый способ позволяет путем электролиза получать устойчивые гидрозоли кремниевых и гуминовых кислот и их смесей, что значительно упрощает получение золей по сравнению с методом ионного обмена с использованием гранулированных катионитов и дает возможность получать эти золи в больших количествах

Нижеследующие примеры раскрывают суть предлагаемого изобретения.

Пример 1.

Раствор кремниевой кислоты в КОН (0,5 л) концентрацией 0,5 моль/литр наливали в кювету двухкамерного электролизера (каждая из кювет размером 15×7×10 см). В другую кювету наливали 1 н раствор серной кислоты. Кюветы были отделены друг от друга катионообменной мембраной. В кюветы помещали угольные электроды и пропускали через раствор ток плотностью на мембране 0,3-0,4 А/см². Переключение полярности не проводили. В результате образующаяся кремниевая кислота выделялась на мембране, если в растворе кремниевой кислоты находился катод, и на электроде, если в растворе кремниевой кислоты находился анод. Золь получить не удавалось.

Пример 2.

Раствор кремниевой кислоты в КОН (0,5 л) концентрацией 0,5 моль/литр наливали в кювету двухкамерного электролизера (каждая из кювет размером 15×7×10 см). В другую кювету наливали 1 н раствор серной кислоты. Кюветы были отделены друг от друга катионообменной мембраной. В кюветы помещали угольные электроды и пропускали через раствор ток плотностью на мембране 0,3-0,4 А/см². Переключение полярности электродов проводили с интервалом 70-90 сек. В результате происходило частичное выделение кремниевой кислоты на мембране и электроде, хотя и в значительно меньшей степени чем без смены полярности электродов.

Пример 3.

Раствор кремниевой кислоты в КОН (0,5 л) концентрацией 0,5 моль/литр наливали в кювету двухкамерного электролизера (каждая из кювет размером 15×7×10 см). В другую кювету наливали 1 н раствор серной кислоты. Кюветы были отделены друг от друга катионообменной мембраной. В кюветы помещали угольные электроды и пропускали через раствор ток плотностью на мембране 0,3-0,4 А/см². Переключение полярности электродов проводили с интервалом 60 сек. В результате не происходило выделения кремниевой кислоты на мембране и электроде, и удавалось получить устойчивый золь.

Пример 4.

Раствор кремниевой кислоты в КОН (0,5 л) концентрацией 0,5 моль/литр наливали в кювету двухкамерного электролизера (каждая из кювет размером 15×7×10 см). В другую кювету наливали 1 н раствор серной кислоты. Кюветы были отделены друг от друга катионообменной мембраной. В кюветы помещали угольные электроды и пропускали через раствор ток плотностью на мембране 0,3-0,4 А/см². Переключение полярности электродов проводили с интервалом 15-16 сек. В результате не происходило выделения кремниевой кислоты на мембране и электроде, и удавалось получить устойчивый золь.

Пример 5.

Раствор кремниевой кислоты в КОН (0,5 л) концентрацией 0,5 моль/литр наливали в кювету двухкамерного электролизера (каждая из кювет размером 15×7×10 см). В другую кювету наливали 1 н раствор серной кислоты. Кюветы были отделены друг от друга катионообменной мембраной. В кюветы помещали угольные электроды и пропускали через раствор ток плотностью на мембране 0,3-0,4 А/см². Переключение полярности электродов проводили с интервалом 7-8 сек. В результате не происходило выделения кремниевой кислоты на мембране и электроде, и удавалось получить устойчивый золь.

Пример 6.

Раствор кремниевой кислоты в КОН (0,5 л) концентрацией 0,5 моль/литр наливали в кювету двухкамерного электролизера (каждая из кювет размером 15×7×10 см). В другую кювету наливали 1 н раствор серной кислоты. Кюветы были отделены друг от друга катионообменной мембраной. В кюветы помещали угольные электроды и пропускали через раствор ток плотностью на мембране 0,3-0,4 А/см². Переключение полярности электродов проводили с интервалом 5 сек. В результате не происходило выделения кремниевой кислоты на мембране и электроде, и удавалось получить устойчивый золь, однако процесс резко замедлился из-за того, что значительная часть проходящего через систему электрического тока расходовалась на деполяризацию двойного электрического слоя. Визуальные наблюдения за процессом электролиза по выделению газа на электродах свидетельствуют, что газовыделение начинается примерно через 3 секунды после переключения полярности, а становится стабильным через 5-6 секунд.

Полученные результаты свидетельствуют, что если переключать полярность электродов каждые 5-60 секунд, то удается получить устойчивый золь кремниевой кислоты.

Пример 7.

Раствор гуминовых кислот в КОН (0,5 л) концентрацией 2 г/литр наливали в кювету двухкамерного электролизера (каждая из кювет размером 15×7×10 см). В другую кювету наливали 1 н раствор серной кислоты. Кюветы были отделены друг от друга катионообменной мембраной. В кюветы помещали угольные электроды и пропускали через раствор ток плотностью на мембране 0,3-0,4 А/см². Переключение полярности электродов проводили через 15-16 сек. В результате удалось получить устойчивый золь гуминовой кислоты.

Пример 8.

Раствор, содержащий кремниевую кислоту (концентрация 0,5 моль/литр) и гуминовые кислоты (концентрация 2 г/литр), в КОН (0,5 л) наливали в кювету двухкамерного электролизера (каждая из кювет размером 15×7×10 см). В другую кювету наливали 1 н раствор серной кислоты. Кюветы были отделены друг от друга катионообменной мембраной. В кюветы помещали угольные электроды и пропускали через раствор ток плотностью на мембране 0,3-0,4 А/см². Переключение полярности электродов проводили через 15-16 сек. В результате удалось получить устойчивый золь, содержащий кремниевые и гуминовые кислоты.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получать золи кремниевой и гуминовых кислот из их щелочных растворов как в виде индивидуальных золей, так и при совместном присутствии достаточно простым и технологичным методом.

Литература.

1. Попов В.В. Механизм процесса поликонденсации кремниевой кислоты в водной среде. Автореферат канд. хим. наук, М., 1982, с.3.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам получения растворов для мелиорации почв. Способ включает замену катионов солей в водном растворе на ионы водорода путем ионного обмена. Процесс ионного обмена проводят между емкостью с раствором соли и емкостью с раствором кислоты, контактирующими между собой через катионообменную мембрану. Процесс ионного обмена интенсифицируется электролизом. Один электрод помещается в емкость с кислотой, а другой - в емкость с щелочным раствором кремниевых и гуминовых кислот. Полярности электродов переключаются через каждые 5-60 сек. Способ позволяет путем электролиза получить устойчивые гидрозоли кремниевых и гуминовых кислот и их смесей в больших количествах.

Способ получения гидрозолей кремниевых и гуминовых кислот из щелочных растворов их солей ионным обменом, интенсифицированным электролизом, заключающийся в замене катионов солей в водном растворе на ионы водорода путем ионного обмена, отличающийся тем, что процесс ионного обмена проводят между емкостью с раствором соли и емкостью с раствором кислоты, контактирующими между собой через катионообменную мембрану, интенсифицируя процесс ионного обмена электролизом при помещении одного электрода в емкость с кислотой, а другого в емкость со щелочным раствором кремниевых и гуминовых кислот и переключении полярности электродов через каждые 5-60 с.