Способ получения растворов ферратов Советский патент 1990 года по МПК C25B1/00 C01G49/00 C25B1/14 

Изобретение относится к способам получения,растворов ферратов натрия формулы Na2Fe04, являющихся окислителями, которые могут быть использованы в качестве отбеливающих средств, для очистки сточных вод, в органическом синтезе в качестве селективных окислителей и т.п.

Целью изобретения является повышение концентрации ферратов. в растворе.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются использование растворов NaOH с концентрацией 1-10 моль/л, плотности, тока 0,6 - 17,5 А/см и анода, активированного в токе MeTajta при 150-200°С.

При использовании растворов NaOH с концентрацией, отличающейся от указанного интервала, цель не достигается. При NaOH i 1 моль/л невозможно даже получить растворы.

содержащие около 4,0 г-зкв окислителя на моль железа. В случае NaOH ,.

-10 моль/л удается синтезировать только растворы, в которых содержание окислителя не превышает указанное в прототипе, 3,97 г-экв окисли- теля на моль железа (К- 3,66-3,97). Величина К численно равна концентрации феррата натрия в растворе в , г-экв/л.

Причина существования указанного интервала плотностей для реализации поставленной цели обусловлена тем, (ЧТО соединения железа в степени окисления более высокой, чем +6, обусловливающие высокое удельное содержание окислителя в растворе, в концентрированных щелочах быстро восстанавливаются, кроме того, с ростом NaOH повышается устойчивость ферратов (VI). Выход за указанный интервал плотностей тока также не позволяет достичь

SS

(Л

с

эо з: :о

поставленной цели. Так, при ,5 А/см количество окислителя понижается, до уровня прототипа. В этом случае происходит разложение соединений железа-окислителя вследствие значительных локальньпс перегревов в прианодном пространстве. При 5- -с.

. 0,6 А/см2 в растворе фиксируется не более 4,0 г-экв окислителя. Это JQ может быть обусловлено процессами, I происходящими в прианодном пространстве, природа которых до настоящего времени не известна.

Установлено, что только активация I в токе метана приводит к достижению поставленной цели. Например, использование такого общеизвестного метода активации (депассивации) как обработка железного анода раствором соляной 0 кислоты не приводит к достижению в растворе концентрации феррата натрия более 4 г-экв/л. Это связано с не- : контролируемой сорбцией ионов С

iкоторые играют роль восстановителя

по отношению к соединениям железа - окислителя на поверхности анода. В качестве возможных активаторов, анода использовали О. г. 5 4 и другие органические газы. Полученные данные свидетельствуют о том, что воспроизводимый положительньш эффект достигается только в случае активации в токе метана. Процесс необходимо проводить при 150-200 С. Если анод активировать при температуре ниже , удельная концентрация окислителя в растворе понижается до уровня прототипа. Повышение температуры активации вьппе верхнего предела (Т iZOO O приводит к дезактивации поверхности и, следовательно, понижению удельного содержания окисли-. теля до уровня прототипа. Время активации анода метаном не оказывает влияния на достижение поставленной цели так при изменении времени активации от 15 до 60 мин не были замечены изменения содержания окислителя в растворе.

Для достижения поставленной цели и устранения в растворе примесей соединений щелочных металлов и Fe (ill) необходимо использовать электролизер, изготовленный из материалов устойчивых к действию щелочей и окислителей. Применение стеклянной и (или) глиняной аппаратуры даже при соблюдении указанных условий не позQ

0

5

воляет получить растворы с аномально высоким содержанием окислителя в растворе.

Предлагаемый способ заключается в том, что в двухкамерный электролизер из фторопластов или металлических сосудов, футерованных полиэтиленом высокого давления с перфорированной диафрагмой из фторопласта, заливают раствор NaOH концентрации 1-10 моль/л. В католит помещают се- ребрянный электрод, а в анолит - плас--/ тину металлического железа, предварительно активированную в токе мета- . на при 150-200°С. Электролизер поме-. щают в ванну с проточной водой для охлаждения анолита до 20-25 С. Систему регулируют так, чтобы плотность тока составляла 0,6-17,5 Л/см, и проводят анодное растворение железа. В результате образуются растворы соединений железа-окислителя, в которых фиксируется от 4,0 до 6,0 г-экв окислителя на 1 моль железа.

Пример 1. Электролизер изготовлен из полиэтилена и фторопластов, диафрагма выполнена из перфорированной фторопластовой пленки. Ано- литом и католитом. служит раствор NaOH концентрации 6 моль/л. В анодное пространство помещают 200 мл раствора щелочи. В качестве анода служит железная пластина с площадью поверхности 4 см (химический анализ анода приведен в табл. 1), катод выполнен из серебра. Активацию анода проводят нагреванием в токе метана при 175°С в течение 30 мин. Электролиз проводят при плотности тока на аноде 1,4 А/см . Время синтеза не превышает 20 мин. В результате получают раствор, содержащий 6,0 г-экв окислителя на моль железа.

.Проведена серия экспериментов по осуществлению предлагаемого способа.

В табл. 2 приведены значения плотности тока, концентрации щелочи, температуры активации анода и количество ок:ислителя в г-экв.

Таким образом, предложенный способ по сравнению с прототипом, который является базовым объектом, позволяет увеличить концентрацию окислителя в растворе до 6,0 г-экв, избежать загрязнения целевого продукта примесями производных Fe (III), силикатом, карбонатом и другими солями натрия, а также уменьшить время

30

35

40

50

55

1604863«

окислителя соединений железа- рия. отличающийся тем.

что, с целью повьшения концентрации

ф .ферратов в растворе, анодное раствореФормулаизобретения ние ведут в растворе, содержащем г„„ « моль/л гидроксида натрия при

, -

Изобретение относится к способам получения растворов соединений железа, являющихся окислителями, и позволяет повысить удельное содержание окислителя в растворе за счет использования в известном способе получения растворов ферритов анодным растворением железа в растворе гидроксида натрия, раствора гидроксида натрия с концентрацией 1-10 моль/л, плотности тока 0,6-17,5 А/см². Причем анод подвергают предварительной обработке метаном при 150-200°С. 2 табл.

Метод

..L™. 1 I

Атомно-абсорбционный 0,15 01

Электронно-зондовый

в.центре зерен ; о,085 - о,088-о 070

на границе зерен , о,064 - о,000-о,053

J.J:..J:L....7 5.1 «.о ,,2 ,.о ,, «.о

Растворение желез- „р«т,«еок„ не происходит, содержание окислителя ниже уровня

прототипа.

Таблица 1

Содержание металлов, %

прототипа.