Способ получения бихроматов щелочного металла и/или хромовой кислоты Советский патент 1993 года по МПК C25B1/00 

Изобретение относится к технологии получения хромата и хромовой кислоты, в частности, к способу электролитического получения бихромата щелочного металла и/или хромовой кислоты.

Целью изобретения является повышение выхода по току при электролитическом получении бихроматов щелочных металлов и/или хромовой кислоты.

Поставленная цель достигается в способе получения бихроматов щелочных металлов и/или хромовой кислоты путем электролиза моно- и/или бихромата щелочного металла.при повышенной температуре с использованием катионитовой диафрагмы на .основе перфорированного полимера с сульфоксильными группами, и последующего выделения соответствующего целевого продукта путем кристаллизации, причем в

катодную камеру подают водную фазу и из нее отводят содержащий щелочные ионы водный раствор, за счет того, что в качество водной фазы в катодную камеру подают водный раствор, содержащий моно- и/мли бихромат и/или карбонат щелочного металла.

Вводимый в катодную камеру водный раствор может еще содержать хромовую кислоту..

Предпочтительно вводят в катодную камеру содержащий хромат щелочного металла раствор, в котором 70-95% хромата представляют собой ионы бихромата, а 5- 30% - ионы монохромата.

Подобные растворы получают, например, при получении раствора бихромата щелочного металла из раствора монохромата щелочного металла подкисления двуокись углерода под давлением.

00

о о

к ю

со

Если водный раствор не содержит ионов хромата, но лишь ионы карбоната, то в нем могут также содержаться гидроокись и/или гидрогенкарбонат щелочного метал: ла. Подобные растворы получают тем, что в ячейки вводят воду или разбавленный, содержащий щелочные ионы раствор в катодной камере или же к этому раствору после отвода из катодной камеры прибавляют двуокись углерода.

Отводимый из катодной камеры раствор имеет значение рН 4 - 14, предпочтительно 6-7,5.

Предлагаемый способ осуществляют, как правило, при температуре и при плотности тока 2- 5 кА/м2.

Нижеследующие примеры поясняют способ и его положительный эффект.

Используемые в примерах электролизеры включают анодные камеры, выполненные из чистого титана, и катодные камеры, выполненные из нержавеющей стали. В качестве диафрагмы используют содержащую сульфоксилые группы катионитовую диафрагму на основе политетрафторэтилена, выпускаемую американской фирмой. ДюПонт под названием Нафион 324 и Нафион 430, причем Нафион 324 представляет собой двухслойную диафрагму, а Нафион 430 - однослойную диафрагму.

Катоды выполнены из нержавеющей стали, а аноды - из титана и снабжены упомянутым в примерах электрокаталитическим покрытием. Расстояние между электродами и диафрагмой во всех примерах равно 1,5 мм. В катодные камеры подают растворы бихромата натрия, содержащие 800 г/л Na2Cr20 2 НаО и дополнительно еще 200 част./мил. кальция. Скорость подачи выбирают так, чтобы в выходящем из ячеек анилите устанавливалось соотношение ионов натрия к хрому (VI), равное 0,6,

Соответствующий целевой продукт выделяют известным образом путем упарива- ния и кристаллизации из анолита.

В катодные камеры ячеек подают или воду или содержащий бихромат натрия раствор.

Температура электролиза составляет во всех примерах 80°С и плотность тока - 3 кА/м проецированной передней поверхности анодов и катодов, причем эта поверхность составляет 11,4 см 6,7 см.

Пример 1. В этом примере однослойную диафрагму Нафион 430 используют для разделения анодной и катодной камер. Анод выполнен из титана и снабжен содержащим

окись иридия электролитическим покрытием.

В катодную камеру подают раствор бих- ромата натрия, содержащий 800 г/л 5 Na2Cr2U7 2 и 200 част./милл. кальция. Скорость подачи при этом выбирают так, чтобы выходящий из ячейки католит имел значение рН, равное 6,5-7,0. При этом во время опыта, длящегося 9 дней, устанавли- валось неизменяющееся среднее напряжение ячейки 4,2 В. Средний выход по току составляет 63,5%.

Сравнительный пример. Повторяют пример 1 с той разницей, что 5 в катодную камеру подают воду с такой скоростью, что из электролитической ячейки выходит 10%-ный натриевый щелок.

При продолжительности электролиза 9

дней устанавливается среднее напряжение

0 в электролитической ячейке 4,2 В. Средний

выход по току за этот период составляет

38%.

Сравнение данных по выходу по току примера 1 и сравнительного примера под- 5 тверждает достижение поставленной цели. Примеры 2-5. В этих примерах используют аноды из титана, снабженные нанесением путем гальванизации из расплава платиновым покрытием, причем в примерах 0 2 и 3 .используют двухслойную диафрагму Нафион 324, а в примерах 4 и 5 - однослой- ную диафрагму Нафиона 430.

В качестве католита при этом получают: пример 2: 20%-ный натриевый щелок путем 5 подачи воды в катодную камеру (сравне- ние:согласно прототипу); примеры 3 и 4: содержащий хромат раствор со средним значением рН 6,5 путем подачи раствора бихромата натрия, со- 0 держащего 800 г/л 2 N20 и 200 част./милл. кальция.

пример 5: содержащий хромат раствора со средним значением рН 13,4 путем подачи раствора бихромата натрия, содержащего 5 600 г/л Ыа2Сг20 2 Н20 и 200 част./милл. кальция.

Результаты опыта сведены в таблице. Сравнение примеров 2 и 3 подтверждает достижение поставленной цели и в случае 0 использования двуслойной катионовой диафрагмы. Кроме того, результаты примеров 3-5 показывают, что при использовании однослойной диафрагмы вместо двухслойной может достигаться значительно меньшее 5 напряжение электролитической ячейки при высоком выходе по току.

Пример 6. Повторяют пример 1 с той

разницей, что в катодную камеру подают

. раствор, содержащий 70% ионов бихромата

и 30% ионов монохромата. При этом во время 9-дневного опыта устанавливается среднее напряжение 4,1 В при выходе по току 63,9%.Пример 7. Повторяют пример 1 с той разницей, что в катодную камеру подают раствор, содержащий 95% ионов бихромата и 5% ионов монохромата, и опыт проводят в течение 29 дней. При этом среднее напряжение составляет 4,6 В при выходе по току 64%.

Пример 8. Повторяют пример 1 с той разницей, что подаваемый в катодную камеру раствор содержит еще хромовую кислоту, причем опыт проводят в течение 30 дней. При этом среднее напряжение составляет 4,1 В при выходе по току 63%.

Пример 9. Повторяют пример 1 с той разницей, что подаваемый в катодную камеру раствор содержит 19% смеси карбоната натрия и бикарбоната натрия. При этом среднее напряжение составляет 4,4 В при выходе по току 58%.

Пример 10. Повторяют пример 1 с той разницей, что подаваемый в катодную каме- ру раетвор содержит 22% смеси карбоната натрия и бикарбоната натрия. При этом среднее напряжение 4,4, В при выходе по току 64%. .

В примерах 1-5 подаваемый в катодную камеру водный раствор содержит 80%

ионов бихромата и 20% ионов монохромата. Формула изобретения

1. Способ получения бихроматов щелочного металла и/или хромовой кислоты электролизом раствора моно- или бихромата щелочного металла при повышенной температуре с использованием катионообменной мембраны на основе перфорированного полимера с сульфокислотными группами с подачей в катодную камеру водный фазы и выводом из анодной камеры целевого продукта с последующим его выделением кристаллизацией, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода по току, в качество водной фазы в катодную камеру подают водный раствор монохромата и/или бихромата и/или карбоната щелочного металла.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в катодную камеру подают раствор, содержащий 70-95% ионов бихромата и 5- 30% монохромата.

3. Способ по пп.1 и2,отличающи и с я тем, что в катодную камеру подают раствор, дополнительно содержащий хромовую кислоту.

4. Способ по п. 1,отличающийся тем, что при подаче в катодную камеру раствора карбоната щелочного металла он дополнительно содержит гидроокись или бикарбонат щелочного металла.

Изобретение касается способа получения бихроматов щелочных металлов и/или хромовой кислоты путем электролиза раствора моно- или бихроматов щелочного металла при повышенной температуре с использованием катионитовой диафрагмы на основе перфорированного полимера с сульфокислыми группами. Последующее выделение соответствующего целевого продукта путем кристаллизации. В катодную камеру подают водную фазу и из нее отводят содержащий щелочные ионы водный раствор, В качестве водной фазы в катодную камеру подают водный раствор, содержащий монохромат и/или бихромат, и/или карбонат щелочного металла. Изобретением достигается повышение выхода по току при электролитическом получении бихроматов щелочных металлов и/или хромовой кислоты. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.