Электрохимический способ получения катализатора для окисления диоксида серы Советский патент 1993 года по МПК B01J37/34 B01J23/16 

Изобретение относится к способам получения катализаторов для окисления диоксида серы и может быть использовано для обработки отходящих газов.

Активным катализатором для окисления диоксида серы являются соли марганца преимущественно с валентностью марганца выше двух.

Известен способ получения катализатора диоксида серы, в котором раствор сульфата марганца в серной кислоте предварительно окисляют озоном. Применение озона в промышленности представляет серьезные проблемы для обеспечения техники безопасности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ Получения катализатора, в котором рас- |гвор сульфата марганца в серной кислоте подвергают электролизу с целью получения ионов марганца со степенью окисле- ния выше двух с использованием в качестве электродов либо платины, либо платинированного титана. На электроды

накладывают разность потенциалов 1,5-3 В. Концентрация используемого раствора двухвалентного марганца составляет 16,9 г/л в 36,5% серной кислоте. При использовании в качестве катализатора электрохимически активной частицы Мпп+ (п 2) - концентрация 18,5- 91 г/л - окисление S02 происходит с эффективностью 99,5%. Недостатком способа является использование дорогостоящей платины.

Целью изобретения является получение катализатора с повышенной активностью и удешевление способа.

Это достигается тем, что предложенный способ включает электролиз сернокислых растворов сульфата марганца (II) при наложении разности потенциалов 1,5-3 В с электродами из углеродных материалов.

Отличительным признаком предложенного способа является использование в качестве анода угольных материалов.

В качестве углеродных материалов используют: пирографит. стеклоуглерод, уголь

Ё

VI

ю о

N3 ь СЛ

спектральный, графитированная и активированная угольная ткэйи.

Нами установлено, что при этом происходит не только Замена платины на гораздо более дешевый материал, ной обеспечивается увеличение активности;катализатора, Дл я ха ра кте рйсти ки кото рой и сир л ьзу ют от- ношёнйе концентрации окисленного мар- ганца к концентрации исходной соли двухвадентнЬгб маргаИца,-; ; ; : ; ;; : ; Г.СШк рофЬто етр чёст показано, что

&. результате УЗлектролиза образуется ион трехвалентного марган ца. Количество ионо в трехвалентного марганца в растворе определяли на спектрофотометре при длине ВОЛНЫ 390 НМ. :; , ;:;:: д., ; V --:/.,.:

. Зависимость активности процесса от /материала анода приведена втаблице.; : ; ; Приведенные результаты относятся к времёйи накопления 30 мин. Достигаемая в результате процесса электролиза концент- рафя катализатора трехвалентного марганца,;более чем достаточна для обеспечения степени окисления диоксида серы, близкой к 100% (по прототипу при концентрации SOa 400-10000 ррм количество марганца необходимое для очистки,составляет. 1В-64 мг/л, при этом достигается степень (Очистки:газа выше 99%). V ; ;; : / -: ; :t;v/: Таким образом, использование прёдлр- женйбго спЬсрба позволяет не только До- битьсй удешевления процесса за счет Применения в качестве анода углеродсодер- жащих материалов, но и увеличить актив- ; ность катаяизатора на порядок. : ::;:: П р и мер 1; Электрохимическое йкис- ленйе сульфата двухвалентного марганца приводят в ячейке с разделенным анодным й катодным пространствами, работающей/ по трехэлёктродной схеме. В качестве элек- ат|)6да сравнения используют водородный

электрод в растворе электролита фона. ; Анодом служит анизотропный пирографит, катодом - платиновая пластинка. Последовательность операций следующая. В рабо- ; Чую часть ячейки заливают раствор 55%-ной сернбйкислоты в количестве 25 мл, который продувают инертным газом; В этом раство

ре исследуемый электрод выдерживают при заданном потенциале 1,5 В до тех пор, пока фоновый ток не Достигает стационарного значения. Затем в рабочую часть ячейки при заданном заранее потенциале вводят 25 мл предварительно продутого инертным газом раствора MnSCu в 55%-ной серной кислоте; концентрация сульфата марганца в этом растворе 30,2 мг/л, что при смешивании с рас- твором серной кислоты, находящейся в ячейке (25 мл) дает концентрацию 15,1 г/л. Иакопле- ние окисленного марганца продолжаютЗО мин (раствор интенсивно вишневого цвета), после

чего раствор анализируют с помощью спектро- фотометра на содержание окисленного марганца. Концентрация окисленного марганца в этом случае составляет 0,3624 г/л. ::, . П р им е р 2. Электрохимическое ркис ение марганца проводят в той же ячейке и в тех же условиях; что и в предыдущем опы- iei только в качестве рабочего электрода используют стеклбуглёрод. Последователь-- ность операций, потенциал, время накопления и метод анализа конечного раствора те же, что и в предыдущем опыте. Концентрация; окисленного Марганца составляет в

этом случае 0,1431 т/л. -К. / ,,,VJ;;-;....;: ,: . Прим ер 3. Электрохимическое Ькис- ленйе марганца проводят на аноде из угля

спектральный для хлорного электролиза в Условиях, полностью аналогичных двум предыдущиЦ опытам. Конечная крнцентрация марганца составляет в этом случае

.ОД827т/л..;- .:. ,

п р и м е р 4 (по прототипу). Окисление сульфата марганца проводят в электролизере (объем 80 мл), катодная и анодная части которого разделены ионообменной мембра- ной с платиновым титаном в качестве анода

и платиновой решеткой в качестве катода.

Между электродами приложен потенциал 2±0,2 В. Пропускание азота обеспечивает перемешивание раствора. Электролиз длится 30 мин, в процессе бесцветный вначале раствор приобретает цвет красной вишни, что служит указанием на окончание процесса. Конечная концентрация окисленного марганца составляет 0,018-0,064 г/л.

Сущность изобретения: продукт-катализатор - трехвалентный ион марганца получают электролизом при разности потенциалов 1,5-3 В между катодом из платины и анодом из углеродного материала. Характеристика: повышенная активность катализатора при степени окисления диоксида серы, близкой к 100%, возрастает на порядок. 1 табл.

г ; ф о р мул а и з о б ре т е н и я

Электрохимический способ получения

.Катализатора для окисления диоксида серы

путем электролиза сернокислого раствора

.сульфата марганца с катодом из платины и

анодом из токопроводящего материала при наложении разности потенциалов 1,5-3,0 В, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью и удешевления способа, в качестве анода используют углеродный материал.