Способ получения раствора смеси хлората и гипохлорита магния Советский патент 1991 года по МПК C25B1/26 

Изобретение относится к химическому и электролитическому производству хпор- кислородных соединений, к технологии соединений бора, и может использоваться для получения окислителя, применяемого в частности при очистке от двухвалентного железа технологических растворов производства борной кислоты из бормагниевого сырья

Цель изобретения - упрощение процесса и исключение расхода реагента.

П р и м е р 1. Получают электролизом раствор смеси хлората и гипохлорита магния из раствора хлорида магния в нейтрализованном магнезитом маточнике борной кислоты из бормагниевого сырья при рН 6

На приготовление 1 л исходного раствора берут 110 г кристаллического бишофита с содержанием 45% MgCl2, что соответствует 100 г MgCl2-6H20, 0 93 л маточного раствори борной кислоты, содержащего в виде сульфатов 6,40% МдО, в виде борной кислоты 1,70% В20з и 0,46 г/л Fe2+, и 3,2 г магнезита с содержанием 87,5% МдО Приготовленную растворением смесь заливают в электролизер без диафрагмы с анодом из графита и катодом из титана, и проводят ее электролитическое окисление при плотности тока 10 А/дм2, силе тока 10 А и температуре электролита 35°С в течение 3 ч 20 мин

В результате осуществления электролиза получают 1 л раствора смеси хлората и гипохлорита магния, содержащего 8,3 г/л С ЮЗ. 7,7 г/л ОСГи 0.43 г/л РеЗ в виде взвеси его гидроксида В целевом продукте (растворе) в пересчете нз активный хлор соотношение хлората и гипохлорита рапно 2 1, степень окисления хлора 79 1 % Суммар

JO

ю

Ј

|СЛ xj

ный выход по току хлората и гипохлорита магния, а также железа (III) составляют 72,8%.

Пример.В отличие от примера 1, на приготовление 1 л исходного раствора берут 165 г кристаллического бишофита, что соответствует 150 г МдС бНзОз 0,89 л маточного раствора борной кислоты и 3 г маг- нязита и электролитическое окисление смеси ведут в течение 3 ч 50 мин.

В результате проведения электролиза получают 1 л раствора смеси хлората и гипохлорита магния, содержащего 11,5 г/л СЮч, 7,2 г/л OCI и 0,41 г/л Fe3+ в виде тиеси его гидроксида. В продукте соотно- хлората и гипохлорита равно 3:1. конь окисления хлора - 75%. Суммарной выход по току хлората, гипохлорита и железа (II 1)77,6%.

П р и м е р 3. В отличие от примера 1, ; Г стгюр смеси хлората и гипохлорита пол- учзюг из раствора с большей концентрацией хлорида магния в нейтрализованном Г ог товой рудой маточнике борной кислоты при рН 4,5. На приготовление 1 л исходного к твора (суспензии) берут 144 г кристаллического бишофита, что сответствует 125 г МдСЬ 6Н20, 0,89 л маточного раствора бор- с.)гы и 43 г боратовой руды, содер- -(г-ш рй 5,76% МдО, 18% и 0,6% FeO, и )Л ктролитическое окисление смеси ведут в , ие 4 ч

Б результате проведения электролиза поф,-:зют 1 л раствора суспензии хлората и гипохлсрита магния, содержащего 10,3 г/л СЮз, 5,83 г/л ОС и 0,64 г/л в виде rj ЧРГ,И его гидроксида. В продукте соотношение лора;а и гипохлорита составляет : .- степень окисления хлора 78,5%. Суммарный выход по току хлората, гипохлорита и железа (III)-65,7%.

П р и м е р 4. В отличие от примера 2, электролитическое окисление ведут при 20°С в течение 2 ч 15 мин.

В результате проведения электролиза полумают 1 л раствора смеси хлората и ги- : очлорита магния, содержащего 4,2 г/л СЮз и 10,6 г/л ОСГ. В продукте соотношение хлората и гипохлорита 0,7:1. степень окисления хлора -48,2%. Суммарный выход по току хлората, гипохлорита и железа (III) 85.7%.

П р и м е р 5. Получают электролизом раствор смеси хлората и гипохлорита магния из раствора хлорида магния в нейтрализованном магнезитом маточном растворе борной кислоты с предельно высоким содержанием В20з

На приготовление 1 л исходного раствора берут 110 г кристаллического бишофита

с содержанием 45% MgCte. что соответствует 100 г MgCh 6H20, 0,93 л маточного раствора борной кислоты, содержащего в виде борной кислоты 2.43% В203, 0,60% H2SCM

свободной и в виде сульфатов 5,30% МдО, 0.45 г/л Fe2 и 0,26 г/л Fe3+, а также 3,1 г каустического магнезита с содержанием 89% МдО.

Приготовленную растворением смесь,

0 имеющую рН 5,5, окисляют в бездиафраг- менном электролизере, с анодом из графита и катодом из титана, при плотности тока 13 А/дм2, силе тока 10 А и температуре 35 С в течение 3 ч 15 мин.

5В результате электролиза получают i л

целевого раствора смеси хлората и гипохлорита магния, содержащего 9.2 г/л СоОз, 6,8 г/л ОСГ и 0,66 г/л Fe3 в виде взвеси его гидроксида. Соотношение хло0 рата и гипохлорита в пересчете на активный хлор в целевом растворе равно 2,5:1. Суммарный выход по току хлората магния, гипохлорита магния и железа (III) составляет 76,5%.

5Пример 6. В отличие от примера 5,

электролиз проводят при плотности гока 8 А/дм , силе тока 8 А в течение 4 ч.

В результате электролиза получают тоже 1 л целевого растрорз смеси хлората и

0 гипохлорита магния с содержанием 8,2Ь г/п СЮз , 6.7 г/л ОСГ и 0,66 г/л Fe . Соотношение хлората и гипохлоритз в пересчете на г .ктвиый хлор в нем 2,55:1, Суммарный выход по току хлората, гипохлоритг; и железа

5 (HI) 76.2%.

Пример. В отличие от примера 5,

электролиз проводят при плотности тока 12

А/дм , силе тока 12 А в течение 2 ч 50 мин.

В результате электролиза получают так

0 же 1 л целевого раствора смеси хлората LI гипохлорита магния с содержанием 9,0 п СЮз, 7,25 г/л ОСГ и 0,66 г/л Fe3+.

Соотношение хлората и гипохлорита в пересчете на активный хлор в нем 2,3:1.

5 Суммарный выход по току хлората, гипохлорита и железа (111) 74,3%.

Примере. В отличие от примера 5, электролиз проводят при 50°С в течение 3 ч 30 мин.

0 В результате электролиза получают также 1 л целевого раствора смеси хлората и гипохлорита магния с содержанием 9,6 г/л СЮз, Г 3 г/л ОСГи 0,66 г/л Fe34.

Соотношение хлората и гипохлорита о

5 пересчете но активный хлор в нем 2,8:1. Суммарный выход по току хлората, гипохлорита и железа (III) 72,4%.

П р и м е р 9. Получают раствор смеси хлората и гипсхлорита мап.ия предлагаемым способом.

Для приготовления исходного раствора для электросинтеза целевого продукта берут 0,89 л маточного раствора производства борной кислоты из бормагниеоого сырья, содержащего в виде борной кислоты 2,4% В20з, 0,6% H2SO-1 свободной и в виде сульфатов 5,3% МдО и 0,054% FeO. Добавляют в указанный объем маточника 3,2 г каустического магнезита с содержанием 89,0% МдО для нейтрализации свободной кислоты, и растворяют в данном нейтрализованном растворе 165 г кристаллического бишофита с содержанием 45% MgCl2. Получают 1 л исходного электролита состава, г/л: MgCl2 70; НзВОз 41,5; MgS04 164; FeS04 1,3 и рН 5,3.

Приготовленный раствор заливают в электролизер с анодом из графита и каго- дом из титана с рабочей поверхностью по 1 дм2, и обрабатывают при плотности тока 8 А/дм2 (силе тока 8 А), температуре 30°С и напряжении 2,8 - 3,0 В в течение 4 ч 50 мин.

В процессе электросинтеза на аноде происходит разряд анионов хлора с образованием в растворе хлората и гипохлорита млгния и частичным выделением из электролизера газообразного хлора, окисление катионов железа (II) до железа (hi), а также частичное разложение молекул воды с выделением газообразного кислорода На катоде происходит разряд катионов водорода с выделением газообразного водорода. При этом осадка гидроксида магния на кзтоде и в объеме электролита не образуется

В результате электролитической обработки получают 1 л раствора смеси хлората и гипохлорита магния, содержащего, г/л: Мд(СЮз)2 13,2: MgfCIOfc 9.1; МдС12 45- Мдз(ВОз)2 7,8; НзВОз 36,4; MgSO/, 16 ; FeOHSO i 1,4; с суммарным выходом по току хлората, гипохлорита и железа (III) 78,0%. В продукте в пересчете на активный хлор соотношение хлората и гипохлорита разно 2,35:1 и степень превращения (окисления) хлора от хлора общего 75,8%. Выход потоку выделяющегося хлора составляет 17%.

При м е р 10. Получают раствор хлората магнпч известным способом

В отличие от примера 9, для приготовления исходного раствора для электросинтеза целевого продукта берут 0,90 л воды, и растворяют в ней 165 г кристаллического бишофита с содержанием 45% MgCfe. Пол- v-iaiOT 1 л исходное электролита, содержа- щ . Ю 70 г/л MgCl2, pH 5,3. Электролиз пг,.)водят в том же электролизере и при тех /кэ условиях и продолжительности, что и в примере 9, осуществляя лишь дополнительно непрерывное интенсивное механическое перемешивание раствора.

В процессе электролиза на аноде происходит разряд анионов хлора с выделени- 5 ем из электролизера газообразного хлора и частичным образованием в растворе хлората и гипохлорита магния, а также частичное разложение воды с выделением газообразного кислорода. На катоде происходит в ос10 новном разложение молекул воды и частично разряд катионов водорода с выделением газообразного водорода и выпадением осадка гидроксида магния на рабочей поверхности. Напряжение на электролизе5 ре составляет 6-7 В. (Без перемешивания электролита электролиз прекращает через 1,5 ч из-за повышения напряжения до 10 - 12 В и низкого нарастающего во времени падения силы тока).

0В результате электролитической обработки получают 1 л конечного раствора, содержащего 6,4 г/л Мд(СЮз)2; 1.8 г/л Мд(СЮ)2 (в пересчете на активный хлор соотношение хлората и гипохлорита 7,2;1 при

5 степени окисления хлора 31,3%) и 22,4 г/л MgCl2, с суммарным выходом по току хлората и гипохлорита 32,0%. Выход по току выделяющегося хлора составляет 63,0%. Количество образующегося осадка Мд(ОН)2

0 26,3 г (0,68 г/А.ч.).

Для получения раствора и гипохлорита магния предложен элекipo- лит, представляющий собой раствор смеси хлорида магния и нейтрализованного маг5 мезитом или боратовой рудой сульфат кого маточника производства борной кислотн из бормагниево( з сырья

Электоолиг содержит, г/л: MgCl2 6H20 ЮС - 150: MgCl2 47 - 70; НзВОз 30 - 60;

0 MgSCM 170 20; СаЗОз 0,5 - 0,8, и имеет рН 4,5- 6.

Концентрации хлорида магния в пределах 100 - 150 г/л MgCl2-6H20 обеспечивают прм предлагаемых услопиях электролиза

5 получение растсоров смесей хлората ч гипохлорита магния с соотношением их в пересчете на активный хлор (2 - 3.3): 1 и степенью окисления хлора 75- 80% с выходом по гоку 65-85%.

0При концентрациях ниже 100 г/л MgCl2

«6Н20 особенно ниже 80 г/л, наряду с окис лением ионов хлора происходит заметное выделение кислорода Выход по току активного хлора падает до 50 - 60% и резко воз5 растают потери графитового анода (хотя степень окисления хлора в этом случае может быть достигнута высокая -80% и бол ее) Концентрат--ч выше 150 г/л MgCl2 6H20, несмотря на достигаемый высокий выход по току хлората и гипохлорита (857 и более)

менее целесообразны, так как снижаются степень окисления хлора и соотношение хлората и гипохлорита в получаемом продукте, особенно при низких температурах

(соответственно до примерно 50% и 0 7:1 при

2 О С).

Концентрации 30 - 60 г/л НзВОз; 170 - 220 г/л MgSCM и 0,5 - 0,8 г/л CaSCM обуславливаются применением на 1 л приготовляемой исходной смеси для электролиза 0,85 - 0,93 л маточника борной кислоты, содержащего в пересчете на оксиды 5,3 - 6,4% МдО, 1,7-2,4% В.ОзидоО,6% H2S04 и имеющего плотность 1,1 г/см , При другом объеме взятого маточника изменится в ту или иную сторону от оптимальной концентрация MgCl2-6H20 в электролите. Снизить же содержание борной кислоты и солей магния и кальция в электролите путем разбавления маточного раствора или приготовляемой смеси водой нельзя по условиям основного производства - борной кислоты, в котором полученный раствор смеси хлората и гипохлорита магния в последующем используется. Что касается исключения образования осадка Мд( на катоде, то для него достаточно в два раза меньшего содержания борной кислоты в электролите.

рН 4,5 - 6 является оптимальным для проведения электролитической обработки. Меньшие значения рН неприемлемы, так как исключает присутствие необходимых для образования гипохлорита и хлората анионов ОН в электролите. рН выше 6 (до 7) применимы, но менее целесообразны, поскольку в этом случае потребуется дополнительное подкисление раствора в процессе электролиза.

Таким образом применение данного способа позволяет упростить технологию и аппаратурное оформление процесса получения раствора смеси хлората и гипохлори- тэ магния за счет исключения раздельного их приготовления по сложной многостадийной технологии и последующего смешения

(растворения) с ликвидацией стадий упарки раствора хлората натрия, кристаллизации твердого хлората натрия, высокотемпературного взаимодействия хлората натрия с плавом хлорида магния (бишофита) с получением твердого хлората магния, получения раствора каустической щелочи и газообразного хлора из раствора хлорида натрия в диафрагменном электролизере, хлорирования раствора каустической щелочи, а также перевода раствора гипохлорита натрия в раствор гипохлорита магния с помощью хлорида магния. Кроме того исклю- чается потребление хлорида натрия и сокращается потребление хлорида магния

на получение хлората и гипохлорита магния; повышается устойчивость получаемого (в форме хлората и гипохлорита магния) активного хлора и степень окисления хлора (т.е. относительного содержания активного хлора) при исключении присутствия примеси бихромата натрия в целевом продукте (растворе).

Формула изобретения Способ получения раствора смеси хлората и гипохлорита магния, включающий г ектролиз растворов хлоридов металлов с использованием нерастворимого анода, отличающийся тем. что, с целью упрощения процесса и исключ,чня расхода реагентов, электролизу подвергают раствор, содержащий 47 - 70 г/л хлорида магния, 30 - 60 г/л борной кислоты, 170 - 220 г/л сульфата магния, 0,5 - 0,8 г/л сульфата кальция и имеющий рН 4,5 6.0, и электролиз ведут при плотности тока 8 - 12 А/дм2 и 20 - 50°С.

Изобретение относится к химическому и электролитическому производству хлор- кислородных соединений, к технологии соединений бора и используется для получения окислителя, применяемого, в частности, при очистке от железа (П) технологических растворов производства борной кислоты из бормагниевого сырья. Целью изобретения является упрощение процесса и исключение расхода реагентов. Сущность изобретения заключается в прямом электролитическом окислении раствора хлорида магния предпочтительно в виде бишофита, содержащего 47 - 70 г/л хлорида магния, 30 - 60 г/л борной кислоты, 170 - 220 г/л сульфата магния и 0 5 - 0 8 г/л сульфата кальция, при рН 4,5 - 6 в бездиафрагмен- ной ванне с нерастворимыми анодом . ри плотности тока 8-12 А/дм2 и температуре 20 - 50°С, с получением в в пересчете на активный хлор соотношения хлората и гипохлорита до (2-3)1 и их содержания до 75 - 80% от общего хлора