SU1584752A3 - Способ получени хлора и гидроокиси натри - Google Patents
Способ получени хлора и гидроокиси натри Download PDFInfo
- Publication number
- SU1584752A3 SU1584752A3 SU782696957A SU2696957A SU1584752A3 SU 1584752 A3 SU1584752 A3 SU 1584752A3 SU 782696957 A SU782696957 A SU 782696957A SU 2696957 A SU2696957 A SU 2696957A SU 1584752 A3 SU1584752 A3 SU 1584752A3
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- membrane
- cathode
- anode
- platinum
- niobium
- Prior art date
Links
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 7
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 229910001902 chlorine oxide Inorganic materials 0.000 title claims 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 37
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 8
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 6
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 241001432959 Chernes Species 0.000 claims 1
- 229910019897 RuOx Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000004962 sulfoxyl group Chemical group 0.000 claims 1
- -1 chlorine Chemical class 0.000 abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 8
- 239000012267 brine Substances 0.000 abstract description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000003518 caustics Substances 0.000 abstract description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 abstract description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract 2
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 abstract 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 abstract 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 11
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 8
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROZSPJBPUVWBHW-UHFFFAOYSA-N [Ru]=O Chemical class [Ru]=O ROZSPJBPUVWBHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 125000000020 sulfo group Chemical group O=S(=O)([*])O[H] 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YJZATOSJMRIRIW-UHFFFAOYSA-N [Ir]=O Chemical class [Ir]=O YJZATOSJMRIRIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002503 iridium Chemical class 0.000 description 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K trichloroiridium Chemical compound Cl[Ir](Cl)Cl DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области электрохимических производств, в частности к способам получени хлора и щелочи, и позвол ет снизить расход электроэнергии. Изобретение касаетс способа получени хлора и гидроокиси натри электролизом хлорида натри в электролизере, разделенном полимерной фторуглеродной катионообменной мембраной, на катодной стороне которой привиты сульфо-и карбоксильные группы, на катодное и анодное пространства. При этом катодной стороне мембраны нанесено покрытие смеси электрокаталитических частиц с фторуглеродным св зующим, вз тым в количестве 15 - 30% от массы смеси, толщиной 15 - 75 мкм и поддерживают концентрацию хлорида натри во врем электролиза в анодном пространстве 2,5 - 5,0 М. 3 табл.
Description
Изобретение относитс к электрохимическим производствам, в частности к способам получени хлора и щелочи.
Целью изобретени вл етс снижение расхода электроэнергии.
Процесс получени хлора происходит в результате электролиза раствора NaCl концентрацией 2,5-5 М в анодной камере, причем предпочтение отдаетс концентрации 5 М.
При электролизе используетс полимерна фторуглеродна катионообменна мембрана, причем на катодной стороне привиты сульфо- и карбоксильные гругг- пы, на катодной стороне мембраны нанесено покрытие из смеси электроката- лнтических частиц с фторуглеродным
св зующим. Электрокатализатор включает восстановленные окиси металлов платиновой группы, таких как рутений, иридий, их смесь. Восстановленные окиси нагреваютс при 350-750°С в течение от 30 мин до 6 ч, причем предпочтительна процедура термической стабилизации осуществл етс в результате нагрева восстановленных окисей в течение 1 ч при температуре 550- 600°С. Соединенный с мембраной анод, содержащий восстановленные окиси рутени , подвергаетс дальнейшей стабилизации в результате смешени его с графитом и/или смешени с восстановленными окис ми других металлов платиновой группы, таких как 1гО
СП
%
сл го
04
(при содержании 5-25% ириди , пред- рочтительным количеством вл етс 5%) или платина, родий и так далее, & также с восстановленными окис ми Металловs таких как титан (с предпочтительным содержанием 25-50% TiO) или с восстановленными окис ми тантала (25% или более). Было также ус- тановлено, что трехкомпонентный сплав из восстановленных окисей титана, рутени и ириди (Ru, Ti, Ir)0x или тантала, рутени и ириди (Ru,Ir,Ta)Ox , Соединенный с мембраной, оказываетс Ьчень эффективным дл получени устойчивого , долговечного анода В случае трехкомпонентного сплава в его состав предпочтительно вход т 5 - 25 мас.% восстановленных окисей ириди , приблизительно 50 мас.% восстановленных окисей рутени , и осталь- ную часть составл ет такой ценный металл, как титан. Вместо титана мо (гут использоватьс другие переходные металлы, такие как ниобий, тантал, |цирконий или гафний. j Сплавы из восстановленных окисей Перечисленных металлов смешиваютс с фторуглеродным св зующим, вз тым в количестве 15-30% от массы смеси.
Катодна часть мембраны представл ет собой смесь частиц фторуглерод- ного св зующего с платиновой чернью, которую берут в количестве 0,4 4мг/см . В равной степени могут использоватьс и другие электрокаталитические материалы, такие как палладий , золото, серебро, магний, кобальт , никель, графит, а также восстановленные окислы, которые используютс на анодной части мембранно- электродного блока, толщина катодного сло в блоке составл ет 1 5-75 мкм.
Электролитические ванны с катодами толщиной 12,5-50 мкм из платиновой черни с 15% тефлона работают с выходом по току 80% при получении
5М NaOH, температура электролиза 88 -91°С. При использовании катода толщиной 75 мкм из смеси рутени с графитом выход по току составл ет 54% при получении 5 М раствора гидроокиси натри .
В табл. 1 показана зависимость выхода по току от толщины катода.
Электрод выполнен газопроницаемым , чтобы газы, выделившиес на поверхности раздела между электродом и мембраной, могли выйти наружу, и
5
0
5
пористым, чтобы стало- возможным проникновение воды к поверхности раздела между катодом и мембраной, где образуетс гидроокись натри , и чтобы раствор хлорида натри имел быстрый доступ к мембране и каталитическим участкам электрода.
В качестве мембраны используют катионообменную мембрану, на катодной стороне которой привиты сульфо- и карбоксильные группы. Перфторугле- родные сульфокислотные катионообмен- ные мембраны обеспечивают хороший перенос катиона, устойчивы, характеризуютс высокой термической стабильностью , не подвергаютс воздействию кислот и сильных окислителей. Чем выше концентраци сульфокислотных радикалов , тем больше ионообменна емкость , а следовательно, и способность гидратированной мембраны переносить катионы. Однако по мере увеличени ионообменной емкости мембраны увеличиваетс содержание воды, а способность мембраны отводить соли уменьшаетс . Скорость, с которой едкий натр мигрирует от катода к аноду, таким образом, увеличиваетс с увеличением ионообменной емкост.и. Это приводит к уменьшению выхода по току катода, а также к образованию кислорода на аноде со всеми нежелательными последстви ми, которые сопутствуют этому влению „поэтому предпочтительной ионообменной мембраной,предназначенной дл использовани при электролизе рассола, вл етс слоиста , состо ща из тонкой (2 мм толщиной) пленки с миллиэквивалентным весом, равным 1500, катионообменна мембрана с низким содержанием воды (5-15%), котора характеризуетс высокой способностью отвода соли, присоединенна к 4-миллиметровой или более толстой пленке с высокой ионообменной емкостью (миллиэквивалентный вес равен 1100) при помощи ткани Тефлон. Один тип. такой слоистой конструкции продаетс фирмой Дюпон компани под фирменным наименованием Нафион 315.
Ионообменна мембрана изготавливаетс посредством вымачивани в каустике (от 3 до 8 М) в течение 1 ч дл закреплени содержани ,воды в мембра- $ не, свойств ионопереноса и превращени ее в сульфонатную форму. В случае слоистой мембраны, соединенной тканью Тефлон, может оказатьс желатель-
0
5
0
5
0
ным очищать мембрану или ткань Тефлон посредством ее промывки обратны потоком 70%-ной HNOij в течение 3-4 ч
Дл изготовлени электрЪдов используютс окиси металлов платиновой группы (рутени , ириди ) с восстановленными окис ми таких переходных металлов, как титан или графит, либо без них, которые соедин ютс с частицами катионообменной мембраны с образованием пористых, газопроницаемых каталитических электродов, которые получают в результате термического разложени смешанных солей металлов в присутствии или отсутствии избытка солей натри , т.е. нитратов, карбонатов и т.д. Одним из методов получени этих материалов вл етс метод получени платины посредством использовани термически разлагаемых галоидных соединений ириди , титана или рутени , т.е. солей этих металлов , таких как хлористый иридий, хлористый рутений или хлористьй титан. В качестве примера можно привести получение двойного сплава (рутени , ириди )Ох, когда тонко измельченные соли рутени и ириди смешиваютс одна с другой в одинаковой массовой пропорции рутени и ириди как того требует образуемый сплав. В эту смес добавл етс избыточное количество нитрата натри или эквивалентных солей щелочного металла, после чего смесь сплавл етс в кварцевой чашке при 500-600°С в течение 3 ч. Остаток тщательно промываетс с целью удалени наход щихс в нем нитратов и галоидных соединений. Полученна суспензи смешанных и сплавленных окисей восстанавливаетс при комнатной температуре посредством метода электрохимического восстановлени или в результате пропускани через смесь пузырьков водорода. Полученный продукт тщательно высушиваетс , рамалываетс и просеиваетс через нейлоновое сито Обычно после просеивани частицы имеют диаметр, равный 3,7 мкм.
Сплав из восстановленных окисей рутени и ириди затем подвергаетс термической стабилизации в результате нагрева в течение 1 ч при 500 - 600°С. Электрод образуетс при смеше- нии восстановленных, термически стабилизированных окисей металлов платиновой группы с политетрафторэтиле- новыми частицами Тефлон (один под
10
15
20
25
55
ход щий тип этих частиц продаетс фирмой Дюпон конпани под фирменным наименованием Тефлон Т-30).
Восстановленные окиси металлов платиновой группы могут смешиватьс , с провод щим носителем, таким как графит, карбиды переходных металлов, переходные металлы, дл улучшени устойчивости и уменьшени использовани дозировок благородных металлов (0,5 мг/см ). В случае использовани графито-рутениевой смеси порошкообразный графит смешиваетс с 15-30% по массе графито-тефлоновой смеси. Восстановленные окиси металлов смешиваютс со смесью графита - Тефлона .
В табл.2 приведены данные по потреблению электрической энергии и эффективности тока (токова отдача) в зависимости от толщины катода, св занного с мембраной.
Как можно видеть из табл.2, толщина 75 мкм представл ет собой порог, за которым потребление электрической энергии быстро возрастает. Оптимальной толщиной вл етс 25 мкм. Данные, касающиес процентного содержани 30 фторированного св зующего вещества в катодном слое, не ниже 15%, в противном случае электроды имели бы не- приемлемо короткий срок службы (возможно из-за механической нестабильности ), и не выше 30%, так как в противном случае напр жение чейки было бы очень высоким (более 4,5 В) из-за чрезмерной гидрофобности и недостаточной электропроводности электрода , св занного с мембраной.
В табл.3 приведены данные по напр жению на ванне в зависимости от выполнени катода и анода.
Из данных табл.3 видно, что напр - .е жение в электролитической ванне 1, в которой электроды полностью соединены , почти на 1 В напр жени в контрольной электролитической ванне 6, в которой электроды совсем не соеди- 50 нены. Электролитические ванны 2 и 3 смешанного типа с присоединением катода и электролитические ванны 4 и 5 смешанного типа с присоединением анода показывают результаты приблизительно на 0,4-0,6 В хуже по сравнению с результатами, полученными дл электролитической ванны с полностью соединенными электродами, но на 0,3-0,5 В лучше по сравнению с изве35
40
стными процессами, осуществл емыми в электролитической ванне без соединени каких-либо электродов.
Создание процесса получени хлора из рассола, гораздо превосход щег известные процессы, стало возможным в результате реагировани рассольного анолита и водного католита на каталитических электродах, непосредственно присоединенных и заделанных в поверхность катионообменной мембраны , с выделением на аноде хлора, а на катоде водорода и каустика с высокой степенью чистоты. Благодар этому устройству каталитические участки на электродах пр мо контактируют с мембраной и кислотообменны- ми радикалами в мембране, позвол создать более эффективный по отношению к напр жению процесс, в котором необходимый потенциал ванны оказываетс значительно лучше (по 1 В или более) по сравнению с известными процессами . Использование в высшей степени эффективных катализаторов из восстановленной окиси благородного металла, соединенной с фторированным углеводородом, а также катализаторов из восстановленной окиси благородног металла, соединенной с фторированным углеводородом и графитом, характеризующихс низкими перенапр жени ми, еще более увеличивает эффективность этого процесса.
Процесс электролиза протекает в электролизере с подачей раствора хлорида натри концентрацией 2,5-5 М, причем предпочтение отдаетс 5-мол р ному раствору, так как выход по току увеличиваетс пр мопропорциональ- но увеличению концентрации.
В табл.2 имеютс данные о 73%-ном выходе по току дл толщины катодного сло 50-75 мкм и 54%-ном выходе по
току дл катодного сло толщиной 75 мкм. При этом значение 75 мкм дл Толщины катодного сло вл етс граничным , за которым выход по току всегда ниже, т.е. пор дка 50-60%. Когда толщина катодного сло равна 75 мкм, выход по току может быть более или менее удовлетворительным, что характерно дл предельных значений. Например, в табл.1, приведены два значени выхода по току (78 и 54%) дл двух катодных слоев, имеющих толщину 75 мкм. Известньй электролизер имеет , следующие параметры: 4,2-4,4 В, 90°С, 3000 А/м Ч При этом условии потребление (расход) электроэнергии в известном устройстве составл ет 3500 кВт-ч/т NaOH.
Потребление электроэнергии дл предлагаемого технического решени составл ет 2300 - 3300 кВт.ч/т NaOH и дает по максимуму экономию электроэнергии пор дка 200-1200 кВт(ч/т NaOH.
0
Claims (1)
- Формула изобретениСпособ получени хлора и гидроокиси натри электролизом хлорида натри в электролизере, разделенном полимерной фторуглеродной катионообменной мембраной, на катодной стороне которой привиты сульфо- и карбоксильные группы, на катодное и анодное пространства , отличающийс тем, что, с целью снижени расхода электроэнергии, на катодной стороне мембраны нанесено покрытие из смеси электрокаталитических частиц с фтор- углеродным св зующим, вз тым в количестве 15-30% от массы смеси, толщиной 15-75 мкм и поддерживают концентрацию хлорида натри во врем электролиза в анодном пространстве 2,5 - 5 М.Платинова чернь50-7564Платинова чернь25-5075Платинова чернь12,5785% платиновойчерни на графите757815% оксида рутенис графитом7554Т а б л и ц а 14,0 3,1 5,53,0 5,0ПоказателиЗначение показателей при толщине св занного с мембраной катода, мкм (mils)Выход по току, %78Потребление электроэнергии при 3,3 В в качестве среднего напр жени , кВт.ч2796с мембраной) Экран из платинированного ниоби (не соединенный с мембраной)КиОк - графит (соединенный с мембраной)RuOx (соединенный с мембраной )Экран из платинированного ниоби (не соединенный с мембраной)Таблица27354572660298840403820ТаблицаЗчернь (сбеди- мембраной)ниоби (не соеди- мембраной) ниоби (не соеди- мембраной) ниоби (не соеди- мембраной)3,43,5 3,3 3,8
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US85895977A | 1977-12-09 | 1977-12-09 | |
| US05/922,316 US4224121A (en) | 1978-07-06 | 1978-07-06 | Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1584752A3 true SU1584752A3 (ru) | 1990-08-07 |
Family
ID=27127492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU782696957A SU1584752A3 (ru) | 1977-12-09 | 1978-12-08 | Способ получени хлора и гидроокиси натри |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA1137022A (ru) |
| SU (1) | SU1584752A3 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2330124C2 (ru) * | 2003-03-24 | 2008-07-27 | Элтек Систимс Копэрейшн | Способ электролиза водных хлорно-щелочных растворов, электрод для электролиза хлорно-щелочного раствора и способ изготовления электролитного электрода |
| RU2366761C1 (ru) * | 2008-05-21 | 2009-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технологический центр "Аурум" | Способ электролитического получения щелочи |
| RU2366762C1 (ru) * | 2008-05-21 | 2009-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технологический центр "Аурум" | Способ получения едкого натра |
| RU2446235C2 (ru) * | 2006-10-11 | 2012-03-27 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Катод для электролитических процессов |
-
1978
- 1978-10-31 CA CA000315519A patent/CA1137022A/en not_active Expired
- 1978-12-08 SU SU782696957A patent/SU1584752A3/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент US 3773694, кл. 204-98, опублик. 1973. в * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2330124C2 (ru) * | 2003-03-24 | 2008-07-27 | Элтек Систимс Копэрейшн | Способ электролиза водных хлорно-щелочных растворов, электрод для электролиза хлорно-щелочного раствора и способ изготовления электролитного электрода |
| RU2446235C2 (ru) * | 2006-10-11 | 2012-03-27 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Катод для электролитических процессов |
| RU2366761C1 (ru) * | 2008-05-21 | 2009-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технологический центр "Аурум" | Способ электролитического получения щелочи |
| RU2366762C1 (ru) * | 2008-05-21 | 2009-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технологический центр "Аурум" | Способ получения едкого натра |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1137022A (en) | 1982-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4224121A (en) | Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane | |
| US4191618A (en) | Production of halogens in an electrolysis cell with catalytic electrodes bonded to an ion transporting membrane and an oxygen depolarized cathode | |
| US4210501A (en) | Generation of halogens by electrolysis of hydrogen halides in a cell having catalytic electrodes bonded to a solid polymer electrolyte | |
| US4333805A (en) | Halogen evolution with improved anode catalyst | |
| US4209368A (en) | Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in a cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a porous membrane/separator | |
| US4457823A (en) | Thermally stabilized reduced platinum oxide electrocatalyst | |
| US4311569A (en) | Device for evolution of oxygen with ternary electrocatalysts containing valve metals | |
| EP0040031B1 (en) | Anode catalyst and generation of oxygen | |
| US5076898A (en) | Novel electrodes and methods of preparing and using same | |
| US4276146A (en) | Cell having catalytic electrodes bonded to a membrane separator | |
| US4299675A (en) | Process for electrolyzing an alkali metal halide | |
| GB2071157A (en) | Catalytic electrode and combined catalytic electrode and electrolytic structure | |
| JPH0125836B2 (ru) | ||
| US4956061A (en) | Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane | |
| US4772364A (en) | Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane | |
| US4749452A (en) | Multi-layer electrode membrane-assembly and electrolysis process using same | |
| US4752369A (en) | Electrochemical cell with improved energy efficiency | |
| US4402806A (en) | Multi layer ion exchanging membrane with protected interior hydroxyl ion rejection layer | |
| SU1584752A3 (ru) | Способ получени хлора и гидроокиси натри | |
| US4871703A (en) | Process for preparation of an electrocatalyst | |
| US4360416A (en) | Anode catalysts for electrolysis of brine | |
| JP3538271B2 (ja) | 塩酸電解装置 | |
| EP0039608B1 (en) | Halogen evolution with improved anode catalyst | |
| HU180463B (hu) | Eljárás halogének és alkálifém-hidroxidok előállítására alkálifém-halogenidek elektrolízise útján | |
| US4569735A (en) | Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane |