Способ определения концентрации щелочного металла в потоке амальгамы Советский патент 1989 года по МПК G01N27/46 

Изобретение относится к электрохимическим производствам едких щелочей и хлора электролизом хлоридов щелочных металлов на ртутном катоде и может быть быть использован в других процессах с (11Трименением амальгам щелочных металлов.

Цель изобретения - упрощение способа и повышение точности определения.

На чертеже представлены экспериментальные зависимости скорости разложения амальга1« 1 и падения напряжения в катоде короткозамкнутого элемента от концентрации натрия: кривая А - зона контроля скорости разложения диффузией натрия в амальгаме; кривая Б - зона контроля скорости разложения амальгамы натрия кинетикой выделения водорода на катоде короткозамкнутого элемента.

На чертеже приняты следующие обозначения: амальгама I; короткозамкну- тый элемент 2.

При погружении катода в поток амальгамы, например во входном кармане электролизера для получения каустической соды и хлора, на амальгаме происходит ионизация натрия, а на катоде - выделение водорода с образованием гидроксильных ионов. При этом через катод от зоны короткого закыкания с амальгамой натрия до

участка, где происходит выделение водорода, протекает ток, величина которого равна скорости разложения амальгамы натрия. Таким образом, измеряемое вольтметром падение напряжения на катоде является величиной, пропорциональной скорости разложения амальгамы натрия. Надежный контакт между катодом и амальгамой натрия возникает при погружении катода на глубину не менее 8 мм, а выделение водорода на катоде локализуется вблизи границы раздела фаз амальгама - раствор. При этом при низких концентрациях амальгамы натрия скорость ее разложения лимитируется диффузией натрия в амальгаме, а при более высоких - кинетикой выделения водорода на катоде. Катод для рассматриваемых целей, должен представлять собой однородньй по сечению стержень любого профиля и выполняется из химически стойкого в растворе щелочи и амальгаме материала с низким перенапряжением водорода, не смачиваемого амальгамой натрия. Подходящими материалами для изготовления катода являются графит, карбиды титана, вольфрама и др.

Протяженность зоны А, в которой сила тока в короткозамкнутом элементе 1 и измеряемое падение напряжения в нем и прямо пропорциональны концентрации натрия в амальгаме, определяется величиной перенапряжения водоро - да на материале катода. Дпя расширения этой зоны, для которой характерна более высокая точность измерения, необходимо применять катоды с низким перенапряжением водорода, например карбиды переходных металлов. Дпя области более высоких концентраций амальгамы натрия наклон прямых указанных зависимостей меньше и погрешность измерения здесь выше (зона Б). Скорость разложения амальгамы натрия возрастает с увеличением температуры и в широком диапазоне концентрации ионов натрия в растворе остается постоянной. Поэтому для практических целей необходима калибровка датчика во всем диапазоне измерений концентрации амальгамы натрия независимым методом (например, аналитическим). Поскольку разложение амальгамы натрия локализуется вблизи границы раздела фаз , амальгама - раствор, то на показания датчика не влияют глубина погружения катода в амальгаму (более 8 мм) и раствор (более 3 мм). В процессе измерения происходит разложение амаль гамы натрия, скорость которого пропор циональна концентрации натрия в амаль гаме и периметру катода короткозамк- нутого элемента. В силу этого пр й определении концентрации щелочного металла

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

в отде;1ьнои порции амальгамы значение падения напряжения в катоде пропорционально коонцеитрации натрия в амаль-. гаме в данный момент времени.В потоке амальгамы ртутного электролизера изменение концентрации натрия вследствие разложения амальгамы на катоде датчика ничтожно мало.

Предлагаег-ай способ определения концентрации щелочного металла в потоке амальгамы реализуют следующим образом.

Пример. В поток амальгамы во входном- кармане ртутного электролизера для получения каустической соды погружают круглый графитовый стержень, нижний и верхний концы которого соединены проводниками с милливольтметром. Стержень обработан солями молибдена для снижения перенапряжения водорода. Показания милливольтметра в зависимости от концентрации натрия в амальгаме, значения которой определяют аналитически, представлены на чертеже. Погрешность измерения предлагаемым способом концентрации натрия в потоке амальгамы при 70-90 С составляет ±5%.

Использование предлагаемого способа определения концентрации натрия в потоке амальгамы позволяет без отбора проб осуществлять непрерывный контроль концентрации натрия в амальгаме путем вывода измеряемой величины падения напряжения в катоде на пульт управления с записью показаний на диаграммной лентео Возможно использование датчика и в качестве сигнализатора допустимой величины концентрации натрия в амальгаме. Формула изобретения

Способ определения концентрации щелочного металла в потоке амальгамы ртутных электролизеров дпя получения едких щелочей и хлора путем разложения амальгамы в короткозамкнутом элементе, отличающий- 1С я тем, что, с целью упрощения и повьпиения точности, в поток амальгамы погружают катод, выполненный в виде стержня с постоянным сечением из материала с низким перенапряжением водорода, и между погруженным и выступающим из амальгамы концами катода определяют падение напряжения, по величине которого определяют концентрацию щелочного металла.

0,000 CNal, % пас.

Изобретение относится к электрохимическим производствам едких щелочей и хлора электролизом хлоридов щелочных металлов на ртутном катоде. Целью изобретения является упрощение и повышение точности измерения концентрации щелочного металла в потоке амальгамы. В поток амальгамы погружают катод постоянного сечения с низким перенапряжением водорода и между погруженным и выступающим из амальгамы концами катода определяют падение напряжения, величина которого пропорциональна концентрации щелочного металла. 1 ил.

Редактор С.Лисина

Составитель И,Рогаль Техред Л.Сердюкова

Заказ 7633/38

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г-. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Корректор С.Черни

Подписное