Анод для электрохимических процессов Советский патент 1984 года по МПК C25B11/00 

1 11 Изобретение относится к промьиилен ному электролизу, в частности к процессам органического электросинтеза и очистки сточных вод. Известен способ электрохимическог получения этиленхлоргидрина, являющегося ценным органическим растворителем и исходным продуктом для синте за некоторых полимеров в электролизере с Графитовым анодом lj . Недостатками использования графитового анода в зтих процессах являют ся высокое напряжение на электролизе достигающее 15-20 В, что приводит к разрушению графитовых анодов и быстрому их износу в случае синтеза, например, этиленхлоргидрина и хлорек са. При использовании графитовызс ано дов в процессах очистки сточньпс вод наблюдается также относительно низкая скорость окисления формальдегида на них, приводящая к непроизводитель ным затратам электроэнергии. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является анод для электрохимических процессов с покрытием из смеси окислов неблагородных металлов: и ZrOj обладающий существенньи«1 преимуществами перед графитовьм анодом, на пример, более высокой электрохимичес кой активностью, стойкостью, прочностью и т.д. Как показали проведенные исш 1тания, в процессах органичес кого электросинтеза и очистки сточных вод известный электрод обладает сравнительно высоким потенциалом и невысокой стойкостью 23. Целью изобретения является увеличение стойкости анода и снижение энергозатрат при применении его в процессах органического электросинтеза и очистки сточных йод. Поставленная Цель достигается применением в указанных процессах анода, содержащего титановую основу с нанесенной на нее активной массой из смеси окислов кобальта, никеля и циркония, при следующем соотношении компонентов, мае.%: Окись никеля . 10-20 Окись кобальта 46-56 Окись циркония Остальное Введение в состав активного покрытия окиси никеля в количестве 10-20 мае.% позволяет снизить перенапряжение вьщеления активного хлора который является промежуточным окис7лительным агентом, что приводит к уменьшению напряжения на электролизере. Проведение процесса при низком напряжении, т.е. в более мягких условиях, повьш1ает стойкость анода и уменьшает побочные процессы, такие как осмоление и выделение кислорода, что, в свою очередь, приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта в синтезе. Анод изготавливают следующим образом. Титановую пластину подвергают пескоструйной обработке, обезжиривают, наносят раствор состава, г/л: Кобальт азотнокислый 182 Цирконий азотнокислый 36,2 Никель азотнокисльш 65,9 Анод затем сушат и прокаливают при 420с в течение 15 мин. Операцию нанесеяия раствора, сушки и прокаливания повторяют 6-12 раз до нанесения на титановую основу окисного покрытия в количестве около 10 г/м. При этом содержание окиси никеля в покрытии составляет 10 мас.%, Zr0234 мас.%, мас.%. С целью определения пределов, вводимой добавки окиси никеля в предлагаемом аноде исследуют ряд окисных покрытий с содержанием окиси никеля 5-30 мае.%. Аноды испытывают в уеловиях синтеза хлорекса, в котором из-за высокого напряжения на электролизере условия работы анода являются более тяжелыми. При большом содержании окиси никеля (евяше 20 мас.%) анод при сохранении высокой электрохимической активноети етановитея менее етойким. При содержании окиси никеля 30 мас.% за 200 ч работы при плотности то-ка 0,01 А/ем напряжение на ячейке повьш1аетея с 6,5 до 7,5 В, а при Мсшом содержании окиси никеля (менее 10 мас.%) повьш1аетея начальное напряение на электролизере. При еодержании окиси никеля 5 мас.% напряжение на электрсшизере соста:вляет 7,2 В по сравнению с 6,5 В при содержании окиси никеля, равном 10-20 мас.%. Таким образом, оптимальное содержание окиси никеля в окисном покрытии из смеси .и ZrO составляет 10 20 мас.%.. Пример 1. Анод, состоящий из окислов кобальта и циркония с соержанием окиси никеля 10 мас.% ие-пытывают в процессе синтеза этиленхлоргидрина в 1,5 М растворе NaC при 20°С, плотности тока 0,1 А/см .с подачей этилена в анодное пространство со скоростью 15 л/ч. Напряжение на электролизере составляет 5,8 В и остается постоянным в течение 200 ч испытаний. Выход целевого продукта по току при этом равен 90-92%. Таким образом, введение в состав окисного прокрытия NiO в количестве 10 мае.% позволяет увеличить выход по току на 2-7% снизить напряжение на электролизере на 0,7 В и увеличить стойкость предпагаемого анода по сравнению с известным. Пример 2. Анод из окислов кобальта и циркония с содержанием окиси никеля 20 мас.% испытывают в процессе элейтросинтезй хлорекса в Т,5 М растворе NaC2 в присутствии 15% этиленклоргидрина, температуре , плотности тока 0,1 А/см и по даче этилена со скоростью 7 л/ч. Выход хлорекса по току составляет 55%. При этом напряжение на электро лизере равно 6,5 В и не превьввает бу7 В за 200 ч непрерывной работы. Таким образом, предлагаемый днод по сравнению с-известным обеспечивает значительное снижение напр жения на электролизере: на 30%, что способствует стабильности работы анода во времени и приводит к увели чению стойкости активного покрытия. При этом выход целевого продукта увеличивается. Пример 3. Анод состава, списанного в примерах 1-2, испь1тывают в процессе очистки сточных вод от формальдегида при 20с, плотности то ка 0,05 А/см. Скорость окисления формальдегида составляет 8-10 А-ч на 1 г формальдегида что в 2 раза выше, чем при использовании металле окисного известного анода, и в 5-5,5 раз выше, чем при использовании графитового анода. Металлоокисный анод, содержащий 10-20 мас.% NiO, устойчиво работает в течение 3 мес. при этом напряжение на электролизере не превышает 2,5 В. Таким образом, применение анода, состоящего из металлической подложкй с нанесенным на нее cInoeM активного окисного покрытия на основе и ZrO и окиси никеля в количестве 10-20 мас.% позволяет снизить напряжение электролиза, увеличивает стойкость активного окисного покрытия обладает заметной электрокаталитической и электрохимической активностью. Это позволяет использовать его для целого ряда электрохимических процессов, в частности процессов электросинтеза хлорекса, этилеихлоргидрина и очистки сточлых вод, например, от формальдегида в производстве основания Арнольда.

АНОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, содержапщй титановзпо основу с нанесенной на нее активной маесой, включакнцей окисдш кобальта и циркония, отличающийся тем, что, с целью увеличения стойкости анода и снижения , энергозатрат при применении его в процессах органического электросинтеза и очистки сточных вод, активная масса дополнительно содержит окись никеля при следующем соотношении компонентов, мас,%: Окись никеля . 10-20 Окись .кобальта 46-56 Окись циркония Остальное