Способ электрохимического восстановления и окисления жидкостей Советский патент 1933 года по МПК C25B1/00 C25B9/06 

Восстановление и окисление веществ с помощью электролиза ограничено целым рядом условий, связанных с механиз-мом самого электролиза. Воздействие на данное вещество данного электрода, например, воздействие катода с выделяющимся на нем водородом, невозможно без одновременного нахождения втом же растворе, или хотя бы в другом растворе, с ним соприкасающемся (через диафрагму), противоположного электрода-анода с происходящим на нем обратным процессом окисления. Разделение диафрагмой предохраняет данное вещество от действия противоположного электрода и предохраняет также данный раствор от смешения со вспомогательным раствором за диафрагмой, но только до известной степени; в то же время диафрагма берет на преодоление ее сопротивления обычно значительно больше электрической энергии, чем ее требует сам электролиз. Самое прохождение электрического тока, неизбежна связанное с движением переносящих его ионов, влечет за. собой не предотвратимое никакими диафрагмами проникновение тех или других ионов из катодного пространства в анодное, или из анодного в катодное. Это неизбежное проникновение ионов вызывает собой всевозможные осложнення как самого электролиза, так и дальнейшей обработки веществ. Указанные осложнения, вызываемые гальваническим переносом ионов, усугубляются проникновением веществ через поры диафрагмы прямой диффузией, а также осмотической диффузией растворителя, особенно, когда электролиз должен вестись не в разбавленных водных растворах. Вследствие этого является весьма затруднительным, особенно в массовом производстве, проведение электрохимического восстановления или окисления веществ, хотя и яв.1уяющихся сильными и быстро действующими деполяриаторами, но хорошо растворимыми тольо в органических растворителях, тем более, что электролизу может подвергаться только раствор, обладающий прежде всего достаточной проводимостью тока. Предлагаемый способ электрохимического окисления и восстановления, имеюий целью устранить все указанные затруднения, основан на следующих явлениях. Основное явление заключается в ом, что даже при обыкновенной температуре выделенный на электроде водород проникает внутрь металла электрода и иффундирует на его противоположную поверхность. Этот диффундирующий сквозь

металл электролитический водород сохраняет свое электрохимически активное состояние и при соприкосновении на противоположной поверхности электрода с достаточно быстро действующим деполяризатором вступает в реакцию. Скорость этой диффузии, например, через металл тюлладий, вполне достаточна для возможности осуществления на противоположной стороне электрода практического восстановления какого-либо растворенного вещества.

Основываясь на этих явлениях можно осуществить электрохимическое восстановление и окисление, совершенно независимое от движения ионов внутри растворов, а также от действия противоположного электрода и притом в отсутствии диафрагмы.

Вещество, подвергаемое электрохимическому действию, например, восстановлению, помещается в среде, наиболее благоприятной для его реакции с электрическим водородом так, чтобы раствор его соприкасался с поверхностью тонкой пластинки из металла, в котором диффузия электролитического водорода происходит с большей скоростью, при чем эта тонкая пластинка совершенно герметично для жидкостей отделяет собой данный, например восстанавливаемый, раствор от какого-либо другогораствора с противоположной стороны пластинки.

Согласно схеме на чертеже, восстанавливаемый раствор находится в сосуде , в стенках которого герметично вделаны тонкие, например 0,01-0,02 мм толщиной, пластинки К из палладия. Этот сосуд может быть сделан весь, или только боковые стенки его, из тонкой жести палладия, укрепленной от прогиба с помощью

более прочной и жесткой сетки из того

.-,-ь

же или другого материала. Сосуд . помещен внутри другого сосуда В, в котором находится раствор электролита, например, серной кислоты и т.п. В сосуде В находится электрод А, служащий например анодом, катодом же служит палладие вая жесть К.

При прохождении элекрического тока поверхность катода К, обращенная в сосуд В, поляризуется водородом, который, продиффундировав сквозь электрод, реагирует на поверхности, обращенной в сосуд , с восстанавливаемым веществом, являющимся деполяризатором.

Таким образом, в предлагаемом способе осуществляются основные принципы электролиза-поляризации электрода током и деполяризация его реагирующим веществом - с той, однако, принципиальной особенностью, что при обычном электролизе поляризация и деполяризация происходят на одной и той же поверхности, в предлагаемом же способе эти процессы разделены с помощью диффундирующего сквозь металл водорода и локализованы на двух противоположных поверхностях электрода. Благодаря этой особенности предлагаемого способа и должны быть устранены указанные выше затруднения обыкновенного электролиза.

В качестве электродов, в зависимости от условий, могут быть применены различные металлы и их сплавы, например палладий, олово, алюминий и др.

На фактор, определяющий собой в каждом отдельном случае практически целесообразную применимость предлагаемого способа, именно скорость, с которой при данной величине поверхности электрода можно вести электролиз, влияют многие причины, как-то: скорость диффузии водорода, т.-е. состав металла и толщина электрода, температура, степень поляризации электрода, т.-е. плотность тока; скорость реакции деполяризатора, т.-е. кинетические свойства его; его окислительно-восстановительный потенциал; действие катализаторов, как внутри раствора данного вещества, так и на поверхности так или иначе препарированного электрода и пр.

При реакции окисления поверхность электрода, обращенная внутрь сосуда , соответственно восстановительному потенциалу находящегося в сосуде Ё окисляемого вещества, будет поляризована водородом, на противоположной же поверхности (внутри сосуда В), поляризуемой электрическим током анодно, будет происходить теперь деполяризация водорода, именно окисление его в воду.

Автор указывает (ссылаясь на опыты), что при толщине электродной пластинки из палладия в 0,02 мм) она может быть практически доведена до 0,05 мм и при температуре 25° С скорость электролиза

может вполне удовлетворять обычным практическим требованиям.

Автор отмечает следующие преимущества предлагаемого способа. Подвергаемая электрохимическому воздействию жидкость в сосуде Е не приходит ни в какое соприкосновение с жидкостью в сосуде В и с растворенными в ней веществами (см. чертеж). Практически это значит, что по окончании электролиза в этой жидкости могут содержаться только оставшееся исходное вещество и продукты его обработки и не может бь1ть никакого загрязнения обрабатываемого раствора веществами или ионами из вспомогательного раствора, а также никакого исчезновения веществ, ионов или. например, органического растворителя из обрабатываемого раствора.

Кроме того, согласно схеме на чертеже, подвергаемую действию электролиза, жидкость не проходит и не должен проходить электрический ток. Вследствие этого, по

предлагаемому способу можно подвергать электрохимическому воздействию со всеми преимуществами (невнесение посторонних веществ) такие вещества и в таких растворителях, растворы которых совершенно не Проводят электрический ток, лишь бы растворенное вещество проявляло при благоприятных условиях (температура, катализаторы) достаточную способность деполяризации.

Предмет изобретения.

Способ электрохимического восстановления и окисления жидкостей, отличающийся тем, что обрабатываемую жидкость при помощи тонкостенного металлического электрода, например, из палладия, проницаемого для электролитачески выделяющегося газа и непроницаемого для жидкocтeй отделяют от раствора служащего для прохождения тока.

f