Способ получения карбоната натрияили КАлия Советский патент 1981 года по МПК C25B1/14 

1

Изобретение относится к электрохимическим производствам и может быть использовано для получения карбонатов натрия или калия с низким ссадержанием, хлорида.

Известен способ получения карбоната натрия или калия электролизом хло- . рида соответствунлцего металла в электролизере, разделенном непроточной катионообменной мембраной на анодное и катодное пространство, с подачей двуокиси углерода вкатодное простреХНСТВО tl.

в данном способе используют катионообменную мембрану на основе сополи мера стирола и дивинилбензола, а плотность тока поддерживают 0,015-0,12 А/

см

Недостатком данного способа являет ся высокое содержание хлорида в полу-. чаемом карбонате, которое равно око,ло 0,2% в пересчете на твердый продукт,

Цель изобретения - снижение содер-25 жания хлорида в получаемом продукте.

Поставленнс1Я цель достигается тем, что согласно способу получения карбоната натрия иликалия электролизом хлорида соответствующего металла в 30

электролизере, разделенном непроточной катионообменной мембраной на анодное и катодное пространство, с подачей двуокиси углерода в катодноэ щхэстранство, в качестве мембраны используют пленку тоящиной 0,05-0,2 мм из сополимера, содержащего повт я я шдиеся cTpj7KTypffiJe звенья фopмyJШ

F

1-е - йгг

м CF,- .

(f)n ОзА

где R - группа R-CF-CF,, -0-CFY-C -а,где ft и Y - фтор или -трифторметил А - водород, натрий или калий ;

п - О или 1,

с эквивалентным весом 1100-1300 и электролиз ведут при плотности тока 0, А/см11.

Пример 1. Электролиз проводят в электролизере, сЬдержащем анод диаметре 5 см, котса ый изготовлен из титановой решетки с покрытием из смеси окислов титана и рутения в мольном соотношении 1:1, Катод диаметром 5 см изготавливается в ви- де пластины из нержавеющей стсши, Мембрана в виде пленки толщиной 0,18 мм Для повышения механической прочности, наносится на ткань из тетрафторэтилена. В электролизере расстояние между -cJp- d-pi б-UFt- «iF- о-dF|Объем анодного пространства составляет 335 см, а объем катодного Пространства - 195 см. Электролизер снабжен трубками для подачи рассола, двуокиси углерода и для отвода проду тов электролиза. В качестве исходного электролита используют водный раствор хлористого натрия концентрации 225 г/л, Анолит содержит 0,26 см 85%-ной фосфорной кислоты и имеет рН 2,0. В катодное пространство электролизера подают 12,4 воды. Результаты опытов приведены в табл. 1. В опытах 3,4 и 9 электролиз прово дят при плотности тока 0,32 А/см, а в остальных опытах при плотности тока 0,96 А/см, Пример 2. Проводят прсадесс в тех же условиях, с той разницей, что расстояние между анод см и мембраной - 0,24 см, толщина мембраны составляет 0,09 мм, эквивалентный вес сополимера 1-100,количество водного раствора хлс истого калия, пода ваемого в анодное пространство элект ролизера, составляет 4 , Результаты измерений приведены в табл. 2. Б опытэх 1-7 плотность тока составляет 0,32 А/см, в опыте 80,48 А/см f в опыте 9 - 0,64 опыте 10 - 0,8 А/см. Примерз. Проводят процесс в условиях опыта 3 примера 1, с той разницей, что процесс проводят при плотности тока 0,16 А/ск/. Целевой продукт содержит 0,32 г/л-хлористого калия, -выход по току составляет 90,2%. П р и м е р 4. Проводят процесс в условиях опыта 3 примера 1, с той разницей, что плотность тока поддерж вают 1,16 А/см. Целевой продукт содержит 0,008 г/л хлористого калия а выход по току составляет 90,7%. ПримерЗ. Проводят процесс в условиях опыта 3 примера 1, с той разницей, что в качестве мембраны применяют сополимер с эквивалентным весом 1300 в виде пленки толщиной 0,05 мм, содержащей повторяющиес.я структурные звенья указанных формул где R - фтор, Y -трифторметил, Анатрий и п - 1. Целевой продукт соде жит О,35 г/л хлорида калия, а выход по току составляет 91,5%. мембраной и анодом составляет 0,б2см, между мембраной и катодом - 0,31 см. Сополимер, из которого изготовлена мембрана, имеет эквивалентный вес 1200 и содержит повторяющиеся структурные звенья формул « , П р и м е р 6. Проводят процесс в условиях опыта 3 примера 1, с той, разницей, что в качестве мембраны применяют сополимер с эквивалентным весом 1200 в виде пленки толщиной 0,2 мм, содержащий повторяющиеся структурные звенья указанных формул, где R- трифторметил, Y - фтор, А калий и п- 1. Целевой продукт содержит 0,29 г/л хлорида калия, выход по току - 91,8%. П Р и м е р 7. Повторяют процесс в условиях опыта 3 примера 1, с той разницей, что в качестве мембраны применяют сополимер с эквивалентным весом 120Q в виде пленки толщиной 0,1 мм, содержащий повторяющиеся , структурные звенья указанных формул где п - О , а А - водород. Целевой .продукт содержит 0,42 г/л хлорида , выход по току - 90,6%. Пример8. Проводят процесс в условиях опыта 3 примера 1, с той разницей, что анолит представляет собой раствор хлорида натрия концентрации 225 г/л, а в мембране А означает водород. Содержание хлорида натрия в целевом продукте составляет 0,4 г/л выход по току - 94,7%, выход карбоната натрия - 90,2%. Пример 94 Проводят процесс в УСЛОВИЯХ опыта 1 примера 2, с той раз ницей,что ачолит представляет собой раствор хлорида натрия концентрации 225 г/л, а в мембране А озна-чает натрий. Содержание хлорида натрия в целевом продукте составляет 0,3г/л, выход по току - 93,9%, выход карбоната натрия - 90,5%. При осуществлении предлагаемого способа содержание хлорида в карбонате ниже чем по известному (т.е. менее 0,2 вес.% в пересчете на 100%ный продукт)« При уменьшении толщины мембраны менее 0,05 мм, эквивалентного веса мембраны менее 1100 и плотности тока ниже 0,16 А/см содержание хлорида в карбонате существенно увеличивается до уровня известного способа. Увеличение толщины мембраны выще 0,2 MM,I плотности тока выше 1,16 А/см,а экБивалентного веса мембраны более 1300 вызывает резкое увеличение напряжения на электролизере и делает процесс непригодным для практической реализации.

D

гН

1Л

1Л 00

р

оч о

in л

л

(Л

гЧ

VO

см

со а

Tt |Л

«

VO

1Л

гН

о о тЧ

« п

гЧ

CJ

о

о о

о

о

о

мо

г- рVO

гН СГ1г-1OlМ

о

01

fn со

г«

00

00

V0 (Т)

гН

У1

01

о

o

тН

VO гН

1Л VO

%

N

г

CN

«э

1Л

Т

г

VO

V

г«

Cft

1Л Л

:

g

00 00 Q Г

со

г«

п

го VO

ч

tn in гч

о.

о N

о in

in

1Л

г« п

РО

inr -ooinofNi r

(Л r гН « f Я

f jro«TinvDr COO4

о

с да

см I Формула изобретения Спбсоб получения карбоната натрия или калия электролизом хлорида боответствующего металла в электролизере, разделенном непроточной катионообменной мембраной на анодное и катодное пространство, с подачей двуокиси углерода в катодное пространство, отличающийся тем, что,с целью снижения содержания хлорида в получаемом продукте, в качестве мембраны используют пленку толщиной 0,050,2 мм из сополимера, содержащего повторяющиеся структурные звенья формул - . : р CFj - OjA, где т -группа R -СР-СРд -O-CFY-CF -О-, где R и Y фтор или трифторметил; д - водород, натрий или кал11й7п- О или 1, с эквивалентшлм весом 1100-1200 и электролиз ведут при плотности тока 0,16-1,16 А/см. Приоритет от 22,01.75 предоставдан способу, в котором А - водород, Приоритет от 21.07.76 предоставлен 5tioco6y, в котором А - натрий или калий.. источники информадии, принятые во внимание при экспертизе 1. Chem-Techn. 23, 10, s. 607, 1961.