Способ электролиза водных растворовСОЕдиНЕНий НАТРия, КАлия или иХ СМЕСи Советский патент 1981 года по МПК C25B1/36 

(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЕДИНЕНИЙ НАТРИЯ, КАЛИЯ ИЛИ ИХ СМЕСИ

Изобретение относится к прикладн электрохимии, конкретно к технологи процесса электролиза водных раство-ров соединений натрия, калия или их смесей с использованием катионообменной мембраны и непроточного металлического катода, проницаемого для натрия и калия. Известен способ электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов с непроточным амгшьгамным катодом, осуществляемый в электролизере с пористой . горизонтальной перегородкой, на которую напит слой ртути. Нижняя часть электролиз ра заполнена раствором соли. В этот раствор помещают анод. Щелочной металл, выделяющийся при электролизе на катоде, растворяется в ртути, об разуя амальгаму. Верхнюю часть электролизера заполняют раствором, в который погружают электрод, являющийся катодом по отношению к амальгамному электроду , и тем самым обеспечивают пер ход щелочного металла из амальгамы в раствор 1 . Известен также способ электролиз водных растворов соединений натрия, калия или их смесей с непроточным ртутным катодом, проницаемым для натрия и калия, размещенным на пористой диафрагме из плетеной пластичной или асбестовой ткани. Раствор соли пропускают под катодом на поверхности анода . Недостатком данного способа является экранирование пор диафрагмы пузырь нами газов-хлора и водорода, что приводит к повышению нгшряжения на ячей ке.. Цель изобретения - снижение напряжения при электролизе. Указанная цель достигается способом электролиза .водных растворов соединений натрия, калия или их смесей с непроточным металлическим катодом, проницаемым для натрия и калия, размещенным на электропроводящей пер,егородке, в качестве которой используют ионообменную мембрану. Для получения растворенного или жидкого хлора при электролизе хлоридов, процесс ведут под давлением 7-70 кгс/см и температуре 15,6-132,. В качестве металлического катода используют преимущественно ртуть,а также используются тонкие пленки серебра, свинца или их сплавы со ртутью, В качестве ионообменной мембраны используют сополимер тетрафторэтилена и винилового эфира общей формулой FSO,2,CFi2 CF50CF(CF7,)CFQ OCF-CF,j Эквивалентный вес предпочитае1 ых сополимеров составляет 950-1350, где эквивалентный вес представляет собой средний молекулярный вес на сульфанильную группу, толщина мембраны 0,0254-0,254 мм. Мембрана может иметь развитую поверхность с рифлениями или впадинами со стороны ртути, что увеличивает поверхность разделамежду мембраной и ртутью и уменьшает количество ртути и электрическое сопротивление между мембраной и ртутью. Мембрана может быть катионообменной, например, при электролизе хлоридов, и анионообменной, например, при электролизе сульфатов. В случае получения жидкого хлора непосредственно в ячейке при электролизе хлоридов, его выводят вместе с анолитом, охлаждают, донасьпцают солью затем подают в сепаратор, где произво дят разделение жидкого хлора и анолита. Часть анолита возвращают в ячей КУ|а другую часть направляют на обесхлоривание и очистку. Хлор из сепаратора поступает на осушку. При получении растворенного хлора в анолите его подают в емкость, до насыщения анолита, где происходит редуцирование давления в результате чего вьаделяется растворенный хлор, который ко денсируют за счет охлсшдения, а затем сушат. П р и м е р 1. Электролиз проводя в ячейке с платинированным титановым анодом с насыщенным раствором хлорид натрия. Мембрана выполнена из сополимера тетрафторэтилена и винилового эфира общей формулой FSOrji CF,jCF, OCF (C ( CFn , полученного с помощью обычного термопластичного способа с последующей конверсией дополнительно сульфанилфторидной группы конечного сополимера, имеющего эквивалентный вес в интервале 950-1350 в кислоту. На мембране размещен слой ртути, дос таточной для полного покрытия мембра ны. Ртуть контактирует с графитовыми элементами и водой. Мембрана имеет площадь около 1 дм, толщину 50 мкм. Рассол пропускают между анодом и мем раной с выводом хлора из ячейки. Воду пропускают над ртутью с выводом раствора щелочи и водорода из ячейки При работе ячейки при атмосферном давлении и расходе рассола 15,9л/мин напряжение на ячейке составляет 4,9В при 50 А и 6,6 В при 80 А. При увели чении расхода рассола до 24,2 л/мин напряжение снижается до 6,0 В при 80 А. Температура-рассола 90,6-96,1C Пример 2. В ячейке, описанной в примере 1, используют мембрану оторую сначала погружают в соляную ислоту, а затем в водный раствор, асыщенный раствор хлорида ртути при 00°С на 24 ч. Затем ртуть в мембране осстанавливают до металлической ртуи при помощи гидроксиламина и ячейа работает с расходом рассола 4,2 л/мин.Напряжение на ячейке 5,6В ри 80 А и 4,6 В пци 50 А. Пример 3. В ячейке,описанной примере 1 , используют мембрану котоую до пропитку ртутью(по примеру 2) сначала пропитывают гликолем. Напряжение на ячейке на 0,2-0,3 В ниже при 80 А, чем при отсутствий гликолевой обработки мембраны. П р и м е р 4. Ячейка с полимерной мембраной толщиной 87,5 мкм работает при 23,9°С и давлении 31,6 кГС/см при расходе рассола 50 . Анод имеет канавки для обеспечения стекания жидкого хлора. В ртуть погружены никелевые электропроводники диаметром 1,59 мм, обернутые графитовой тканью. При напряжении 3,64 В и силе тока 10 А хлор растворяется в рассоле. При увеличении нагрузки до 50 А напряжение сначала возрастает, а затем падает, когда является жидкий хлор, после чегонапряжение устанавливается на значении 5,1 В. Через смотровое стекло видно появление жидкого хлора в виде отдельной фазы. При более высоких температурах и использовании более тонкой мембраны можно работать при .более низком напряжении на ячейке. Формула изобретения 1.Способ электролиза водных растворов соединений натрия, калия или их смеси с непроточным метал- лическим катодом, проницаемым для натрия и калия, размещенным на электропроводящей перегородке, разделяющей катод и анод, отличающийся тем, что, с целью снижения напряжения при электролизе, в качестве перегородки используют ионообменную мембрану. 2.Способ по п. 1отличающ и и с я тем, что, с целью получения растворенного или жидкого хлора при электролизе хлоридов, процесс ведут под давлением 7-70 кгс/см и температуре 15 ,6-132, . 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлического катода используют ртуть. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ионообменной мембраны используют сополимер тетрафторзтилена и винилового

5,7975946

эфира общей формулой CFn OCF. 1. Авторское свидетельство СССР (CF)CF,, CF,j, 51562, кл. С 01 В .1/02, 1937.

Источники информации, 2. Патент США № 2749301,

принятые во внимание при экспертизе кл. 204-98, 1952(прототип.