Способ получения оксида ванадия(У) Советский патент 1991 года по МПК C25B1/00 C01G31/02 

Изобретение относится к электрохимическому производству неорганических веществ, в частности оксида ванадия (V), электрохимическим способом.

Цель изобретения - упрощение процесса получения оксида ванадия (V).

П р и м е р. В диафрагменный электролизер с платиновым анодом поверхностью 2 см и катодом из стальной пластины поверхностью 10 см наливают водный раствор, содержащий 100 г/л метаванадата натрия. Анодное и катодное пространства разделены керамической диафрагмой.

Электролиз проводят при анодной плотности тока 0,5 А/см2, температуре 20°С, напряжении на электролизере 4 В. Через 0,5 ч в анодном пространстве выделяется осадок оксида ванадия (V) красного цвета. Густую массу пятиокиси ванадия фильтрованием отделяют от раствора, высушивают, а затем взвешивают.

Выход по току полученного оксида ванадия составляет 98,5%.

Идентификацию пятиокиси проводят путем определения температуры плавления и плотности Найденные значения температуры плавления и плотности оксида ванадия (соответственно равны 680°С и 3,37 г/см3.

Электролиз проводят в основном на платиновом электроде. Другие анодные материалы (графит, МпОа) анодно растворяются и трудно определить, выход по току и выделить пятиокись ванадия в чистом виде.

В таблице представлены данные электролиза водных растворов ванадатов натрия и калия на платиновом аноде при различных плотностях анодного тока. Опыты проводят яри комнатной температуре с использованием в качестве катода титана. Материал катода не оказывает влияние на «выход по току оксида ванадия.

Из данных таблицы видно, что независимо от природы ванадата щелочного металла в области плотностей тока 0,1-1 А/см2(1000 - 10000 А/м2) наблюдается мак- симальный выход по току пятиокиси ванадия.

Известен способ получения пятиокиси ванадия гидролизом очищенной хлорокиси ванадия VOCb, представляющую собой подвижную прозрачную жидкость, получаемую хлорированием технической пятиокиси

у

Ё

О

о

Ј

ю

ванадия в токе хлора. Для ускорения хлорирования процесс проводят в присутствии угля при 300 - 350°С. Вместо хлора используют также сухой газообразный хлористый водород в присутствии пятиокиси фосфора в качестве водоотнимающего вещества. При обработке небольшим количеством воды в атмосфере влажного воздуха оксихлорид ванадия VOCI3, гидролизуясь, покрывается красными хлопьями пятиокиси ванадия.

Недостатками известного способа получения пятиокиси ванадия путем разложения соединений ванадия являются многостадийность, применение высоких температур, дополнительных химических реактивов и трудность автоматизации процессов.

При электролизе водных растворов ва- надатов, имеющих рН 8- 12, основной электродной реакцией на аноде является разряд ионов ОН по уравнению реакции

2Н20 + Оа.(1)

По мере уменьшения щелочности раствора происходит разряд молекул hteO:

2Н20-4е 4Н+ + 02.(2)

Подкисление анолита вызывает образование неустойчивых ванадиевых кислот, которые распадаются на оксид ванадия и воду:

2V03 2Н+ V20s + Н20;(3)

2V043 + 6Н+ V20s + 3H20.

(4)

В области высоких плотностей тока, соответствующих высоким потенциалам (,ОВ), параллельно реакциям (1) и (2) происходит окисление ванадат-ионов по уравнениям реакций:

2 V05 - 2 е V2 05 + -4- 02 : (5)

2 V04 - 6 е V2 05 +

JL

2

02 ; (6)

Низкий выход пятиокиси ванадия при плотности тока меньше 0,1 А/см2 связан с тем, что выделяющийся оксид ванадия VaOs частично накапливается на поверхности анода, затрудняет дальнейшее его образование, скорость процесса падает, выход по

току уменьшается. Этот результат приводит к нецелевому затрату электроэнергии.

Кроме того, при низких плотностях тока реакции (5) и (6) не протекают, что также

вызывает уменьшение выхода по току пятиокиси ванадия.

При плотностях тока выше 1.0 А/см2 образующаяся пятиокись ванадия не успевает полностью удалиться от поверхности

анода. Она блокирует поверхность и тем самым затрудняет дальнейшее его образование, скорость процесса падает, выход по току уменьшается. Возникающая концентрационная поляризация приводит к нецелевому затрату электроэнергии.

Предлагаемый способ получения оксида ванадия V20s имеет ряд технико-экономических преимуществ по сравнению с известными. Способ получения оксида ванадия прост в осуществлении, исключает многостадийность, легко управляем.

Предлагаемый способ позволяет полностью автоматизировать процесс выделения оксида ванадия из растворов ванадатов путем регулирования тока. По сравнению с известными предлагаемый способ не требует применения высоких температур, дополнительных химических реактивов, поэтому он менее энерго- и материалоемок.

Испытания предлагаемого способа получения оксида ванадия показали высокую степень чистоты конечного продукта при бо- лее полном использовании исходного сырья.

Формула изобретения Способ получения оксида ванадия (V) путем обработки соединения пятивалентного ванадия, отличающийся тем, что, с

целью упрощения способа, в качестве соединений пятивалентного ванадия используют раствор метаванадата или ортованадата натрия или кальция концентрацией 50 - 200 г/л и обработку ведут электрохимически в

5 анодной камере диафрагменного электролизера при плотности тока 0,1-1,0 А/см2.

Изобретение относится к электрохимическому производству неорганических веществ и позволяет упростить способ получения оксида ванадия (V) путем обработки соединения пятивалентного ванадия. В качестве соединений пятивалентного ванадия используют раствор метаванадата или ортованадата натрия или калия концентрацией 50-200 г/л и обработку ведут электрохимически в анодной камере диафрагменного электролизера при плотности тока 0,1-1,0 А/см2. 1 табл.