Способ получения щелочи Советский патент 1988 года по МПК C25B1/46 

со

СП

СО

Изобретение относится к электролитическому производству щелочей электролизом растворов карбонатных свойств щелочных металлов.

Цель изобретения - удещевление способа за счет исключения применения дефи- цитных материалов.

Пример 1. Осуществляют электролиз ра- створа карбоната натрия по известному способу при плотности тока 0,2 кА/см, 90°С в электролизере на 10 А с титановым корпусом, стальным сетчатым катодом с катионообмен- ной мембраной, стальным катодом и титано- платиновым анодом.

Подают в анодное пространство раствор соды с содержанием 4,0 г-экв/л Ыа2СОз и выводят обедненный анолит с содержа- нием 3,9 г-экв/л Ыа2СОз+0,1 г-экв/л NaHCO, В катодное пространство подают воду в количестве 20 г/ч и выводят раствор щелочи с содержанием 5 г-экв/л NaOH. Выход щелочи по току равен 86%, напряжение на электролизере равно 4,0 В.

Пример 2. Осуществляют электролиз в лектролизере на 10 А с титановым корпу- JCOM, стальным сетчатым катодом и с насо- |санной на него асбестовой диафрагмой и гитано-платиновым анодом. В анодное про- странство подают раствор с содержанием i,0 г-экв/л Ма2СОз, который фильтруется jepe3 диафрагму к катоду, и выводят из катодного пространства католит. Электролиз

5

0

проводят при плотности тока 0,1 А/см и 90°С. Католит содержит 4,0 г-экв/л NagCOa, щелочи в нем нет, и выход щелочи по току равен нулю.

Пример 3. Осуществляют получение щелочи в лабораторном электролизере на 10 А с титановым корпусом, стальным сетчатым катодом с насосанной на него асбестовой диафрагмой и диафрагмой, расположенной между анодом и катодной диафрагмой, из трех листов асбестовой бумаги и титано- платиновым анодом. Электролизер питается раствором с содержанием 4,0 г-экв/л карбоната натрия, который подается в меж- диафрагменное пространство электролизера.

Электролиз проводят при 90°С и плотности тока 0,1 А/см. Из анодного пространства выводят обедненный анолит с содержанием 2,26 г-экв/л Ма2СОз+0,44 г-экв/л NaHCOa, из катодного пространства выводят раствор электролитической щелочи с содержанием 2,5 г-экв/л NaOH-)-1,9 г-экв/л Na2CO3 и водород. Анодный газ содержит 78% О2 + 13% СО2. Выход щелочи по току равен 90%, напряжение 4,1 В.

Пример 4. Осуществляют получение щелочи в том же электролизере, как в примере 3. Режим работы электролизера и показатели его работы приведены в табл. 1 (питающий раствор - 4,0 г-экв/л Na2CO3, 90°С, 0,1 А/см).

Таблица 1

Изобретение относится к электролитическому производству щелочей и позволяет удешевить способ за счет исключения применения дефицитных материалов. По данному способу щелочь получают электролизом раствора карбоната щелочного металла в электролизере с двумя фильтрующими диафрагмами на основе асбеста, расположенными между анодом и катодом. Раствор -98, ЧИ итияет ринозом а в диенвор карбоната щелочного металла подают в меж- диафрагменное пространство и он фильтруется через ближнюю к аноду диафрагму и через катодную диафрагму - к катоду. Из анодного пространства выводят обедненный анолит в виде смешанного раствора основной и кислой углекислых солей щелочного металла. Из катодного пространства выводят электролитическую щелочь - смешанные раствор щелочи и карбоната щелочного металла. На аноде выделяется кислород, анодный газ содержит кислород и двуокись углерода. На катоде выделяется водород. Процесс ведут таким образом, что концентрация получаемой щелочи поддержи, вается в пределах 0,9-2,5 г-экв/л, а анолит содержит суммарно 2,2-4,0 г-экв/л Ма2СОз + NaHCOs или 1,4-8,0 г-экв/л К2СОз+КНСОз. 1 3. п. ф-лы, 2 табл. € (Л

Пример 5.. Осуществляют получение ка- ;|иевой щелочи в том же электролизере, как в примере 3, при питании его раство- fjoM карбоната калия с содержанием

8 г-экв/л К2СОз. Условия эксплуатации и 55 показатели его работы даны в табл. 2 (питающий раствор - 8 г-экв/л К2СОз, 90°С, 0,1 А/см).

Из примеров 4 и 5 видно, что при суммарной концентрации карбоната и бикарбоната в анолите ниже 2,2 г-экв/л для процесса получения натриевой щелочи и 1,4 г-экв/л для получения калиевой щелочи отмечается рост напряжения на электролизере в связи со снижением электропроводности анолита и ростом анодного потенциала.

Верхний предел по концентрации карбоната и бикарбоната ограничен растворимостью соответственно 4,0 г-экв/л Na2CO3 и 8,0 г-экв/л К2СОз.

При концентрации щелочи ниже 0,9 г экв/л растет напряжение на электролизере вследствие уменьшения электропроводности пропитывающего катодную диафрагму католита и увеличения падения напряжения в диафрагме. При концентрации щелочи выще 2,5 г-экв/л происходит снижение выхода щелочи по току вследствие усиления миграции гидроксильных ионов из катодного простран

Таблица 2

0

5

0

5

ства в направлении к аноду с потерей щелочи по этой причине.

Формула изобретения

Способ получения щелочи электролизом раствора карбоната щелочного металла в электролизере с разделенными электродными пространствами, отличающийся тем, что, с целью удещевления способа за счет исключения применения дефицитных материалов, процесс ведут в электролизере с двумя фильтрующими диафрагмами при подаче раствора карбоната в междиафрагменное пространство, при поддержании концентрации щелочи в католите 0,9-2,5 г-экв/л и суммарном содержании карбоната и бикарбоната в анолите 2,2-4,0 г-экв/л при электролизе карбоната натрия или 1,4- 8,0 г-экв/л при электролизе карбоната калия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют диафрагму на основе асбеста.