Способ получения ксантановодорода Советский патент 1981 года по МПК C02F1/46 C25B3/00 C02F1/46 C02F101/30 C02F103/36 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КСЛНТЛНОВОДОРОДА

1

Изобретение относится к получению ксантановодорода, который может быть использован для очистки сточных вод коксохимических производств.

Известны химические способы получения ксантановодорода из отходов коксохимического производства путем разложения роданидов аммония или щелочных металлов разбавленными растворами серной или соляной КИСЛОТЫ, взятых в избытке против стехиометрии при повышенной температуре 1 .

Недостатками этих способов, основанных на использовании роданистых солей сточных вод, является большой расход кислоты и тепловой энергии, низкий технологический выход целевого продукта (8-10% от теоретического) и его загрязненност различными примесями, содержащимися в сточных водах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является, способ получения ксантановодорода из растворов, содержащих 300-350 г/л роданистого аммония, путем длительной обработки этих piacTBOpoB при 70бО С концентрированной серной кислотой, при эквивалентном соотношении роданида и кислоты, равном 1:3,3-3,7, с последуюцей выдержкой при указанной температуре в течение 1-2 ч, охлаждение смеси до 25-30°С, фильтрацией, водной промывкой и сушкой целевого продукта при 11012Q°C 2 ,

0

Недостатком указанного способа является низкий выход целевого продукта.

Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта.

5

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения ксантановодорода путем взаимодействия водного раствора роданида аммония с кислотой, взаимодействие осуществляют электрохимически при 30-50°С

0 и плотности тока 0,05-0,5 А/скГ,исходный раствор роданида аммония подают с концентрацией 3-10 г-экв/л в соотноиении с кислотой, равном

5 1:(О,1-1,5) соответственно.

Технология способа состоит в следующем.

водный раствор, содержали 3,010,0 г-экв/л, например роданистого аммония, при 30-50 С с добавкой ми0

неральной или органической кислоты, в эквивалентном соотношении, соответственно 1: (0,1-1,5), подвергают обработке электрическим полем с плотностью тока «а аноде 0,050,5 А/см

В результате электрохимического разложения водного раствора роданида в прикатодном пространстве происходит образование щелочи или аммиака и выделяется эквивалентное количеств водорода, а в анодном пространстве - роданистоводородная кислота с ее последующей рекомбинацией до ксантановодорода, Процесс происходит оез выделения кислорода и .цианистого водорода. Последний в момент образования окисляется на аноде до цианата, который в растворе при рН-7 гидролитически разлагается до аммиака и углекислоты или, по мере накопления в растворе, также по вергается электрохимическому окислению до конечных продуктов - карбон та и газообразного азота.

При этом под воздействием электрического поля и при низких температурах замедляется десорбция и повышается концентрация роданистоводородной кислоты в растворе, что существенно повышает скорость ее конденсации и выход ксантановодорода.

Ввиду интенсивной адсорбции на аноде ионов CNS, которые оказывают селективное влияние на процесс,снижается прохождение побочных реакций и образование токсичной газовой фазы, повышается перенапряжение и происходит торможение процесса выделения кислорода, вследствие чего последний не выделяется, а окисление ионов сопровождается эффектом деполяризации на аноде, что значительно снижает удельный расход электроэнергии на эту побочную реакцию.

Для предотвращения обратных реакций взаимодействия аммиака и роданистоводородной кислоты целесообраз1:0,1

1:0,3

1:0,75

1:1,5

1:3

но использовать электролизер с диафрагмой или вести процесс электрохимического разложения роданида в ванне без диафрагмы, с добавлением кислоты которая оказывает также частично каталитическое действие на процесс конденсации роданистоводородной кислоты.

Образующийся на аноде в мелкокристаллической форме ксантановодород находится в суспендированном гиде в электролите.

По мере прохождения электролиза часть роданатного электролита -не-;прерывно выводят из электролизера на переработку известными способами для вьвделения из него целевого продукта - ксантановодорода.

Пример 1. 500 мл водного раствора, содержащего 5 г-экв/л роданида аммония (РА) и 7,5 г-экв/л минеральной кислоты (соотношение 1:1,5) вводят в электролитическую проточную ванну с графитовыми электродами и подвергают электрохимическому разложению в течение 0,5 ч, поддерживая анодную плотность тока 0,5 , ,а температуру электролита 40°С. Выход ксантановодорода - 91% к теоретическому.

Пример 2. Получение ксантановодорода проводят в условиях, аналогичных примеру 1, только водный раствор роданида аммония берут с коцентрацией 10 г-экв/л, при эквивалентном соотношении с кислотой 1:3, а плотность тока поддерживают равной 1,5 А/см при 50°С.

Пример 3. Получение ксантановодорода проводят так же, как в примере 1, с той лишь разницей,что водный раствор роданида берут с концентрацией роданида 2 г-экв/л,в соотношении с кислотой 1:0 ,-5.

В табл.1 приведены эксперименталные данные, характеризующие оптималный интеовлл плотности тока.

Таблица 1

Опыты проведены при исходной концентрации РА 8 г-экв/л, температуре электролиза 40-50°С и среднем напряжении на ванне 4,0 в.

Из результатов, представленных в таблице, видно, что оптимальной плотностью тока на аноде является 0,05-0,5 А/см, а эквивалентное соотношение роданида и кислоты в растворе-1: (О ,1-1,5). При увеличении анодной плотности тока и большом

Опыты проведены при анодной плотности тока 0,05 А/см, эквивалентном отношении роданистого аммония и кислоты 1:0,5 и концентрации роданистого аммония 4 г-экв/л.

Как видно из табл.2, проведение электролиза при 30-50°С обеспечивает получение ксантановодорода с выходом 85-91%, повышение температуры электролиза против указанной влечет за собой снижение выхода вследствие высокой летучести роданистоводородной кислоты.Температура электролита ниже 30°С нерациональна из-за снижения растворимости роданидй и электропроводности систекы и, соответственно, повышения напряжения и низкой производительности процесса.

Кроме того, из данных табл.2 следует, что применение минергшьных или органических кислот при электрохимическом получении ксантановодорода не оказывает существенно влияния не выход продукта.

В табл.3 представлены результаты электрохимического разложения роданидов и зависимость выхода ксантановодорода от их содержания в растворе при 50°С, плотности тока 0,5 А/см и эквивалентном соотношении роданид-кислота 1:0,75.

избытке серной кислоты выход целевого продукта резко снижается; что указывает на усиливающиеся побочные реакции. При уменьшения плотности тока выход ксантановодорода г ало изменяется, но при этом снижается производительность процесса.

В табл.2 приведены эксперимен- , тыльные данные, характеризующие оптимальный интервал темпеоатур.

Таблица 2

85,4 88,7 89,9

83,1 88,4 89,3

Таблица 3

85,4

86,1

85,2 90,5

5 87,6 88,3

91,0 90,8

10

Как свидетельствуют данные табл.3, концентрация роданида в растворе оказывает значительное влияние на выход целевого продукта; при содержании его менее 3 Г-ЭКЕ/Л . выход снижается, что объясняется ма-. лой концентрацией роданистоводородной кислоты, образующейся в анодном пространстве, с повышением концентрации роданида при оптимальной плотности тока 0,1-0,5 А/см растет и концентрация роданистоводородной кислоты, а, следовательно, повы 1ается выход ксантановодорода.

В табл.4 приведены данные,подтверждгиощие преимущества предлагаемого способа.

Таблица 4

51-60 85-91 3,3-3,7 0,1-1,5

Сопостайление показателей процесса получения ксантановодорода по предлагаемому и известному способу, приведенное в табл.4, показывает.

что основное преимущество предлагаемого метода состоит в увеличении выхода готового продукта до 85-91%, против 51-60% в известном способе, при одновременном снижении расхода кислоты в среднем в 2-3 раза и прак-. тически при отсутствии вредных выбросов в виде токсичной газовой фазы.

Формула изобретения

Способ получения ксантановодорода включающий взаимодействие водного раствора роданида аммония с кислотой отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, взаимодействие осуществляют электрохимически при 30-50°С и плотности тока 0,05-0,5 А/сМ,исходный раствор роданида аммония подают с концентрацией 3-10 г-экв/л и в соотношении с кислотой, равном 1:(0,11,5) соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Кокс и химия № 9, 1971, с. 32-35 (ПРОТОТИП).