CS214588B1 - Způsob elektrolytické výroby alkalických roztoků peroxidu vodíku - Google Patents

Abstract

Vynález se týká oboru technické elektrochemie. Technický problém řešený vynálezem je zlepšení ekonomických ukazatelů elektrolytické výroby alkalických roztoků peroxidu vodíku katodickou redukcí kyslíku v porézních uhlíkových elektrodách. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se elektrolyzují smíšené roztoky hydroxidu sodného a hydroxidu draselného, přičemž molárm poměr hydroxidu draselného k hydroxidu sodnému ve výchozím roztoku se pohybuje v rozmezí od 0,2 do 3, s výhodou od 0,5 do 1.

Description

Vynález, se týká způsobu elektrolytické výroby alkalických roztoků peroxidu vodíku katodickou redukcí kyslíku v porézních uhlíkových elektrodách.

Je známo, že alkalické roztoky peroxidu vodíku lze připravovat katodickou redukcí plynného kyslíku v porézních uhlíkových elektrodách (DRP 648,964, US-pat. 2,000,815, 2,091,129, 2,091,130, 2,093,989, čsl. AO 175,863, 192,037). s použitím alkalických hydroxidů či chloridů jako výchozích roztoků. Jestliže se použije dražších roztoků hydroxidu draselného, je možné pracovat' s roztoky o maximální elektrické vodivosti (zhruba 7M-K0H), oož se projeví i nízkým napětím na elektrolyzéru. Použije-li se levnějších roztoků hydroxidu sodného, je nutné pracovat s poměrně zředěnými (zhruba ΙΜ-NaOH při teplotě kolem 20°0) roztoky, něhot z koncentrovanějších roztoků se při vyšších obsazích peroxidu vodíku začínají vylučovat krystalky peroxidu sodíku Na₂O₂.8 H₂O. K jejich vylučování dochází přitom nejprve uvnitř pórů porézní katody, kde v důsledku koncentračních gradientů je jejich 'koncentrace největší. K zabránění vylučování krystalků uvnitř pórů porézní katody, jež má za následek postupné rozrušování katod, je proto nutné volit výchozí koncentraci hydroxidu sodného tak, aby složení vznikajících alkalických roztoků peroxidu vodíku i uvnitř porézní katody leželo v oblasti nenasycených roztoků peroxidu sodíku (viz např. čsl. AO 148,676). Za těchto podmínek je však vodivost roztoků mnohem menší a napětí na elektrolyzéru mnohem větší než při použití roztoků .o maximální vodivosti. To. se projeví nepříznivě v hodnotách ekonomických ukazatelů uvažovaného procesu. .

Uvedené nevýhody podstatnou měrou odstraňuje způsob elektrolytické výroby alkalických roztoků peroxidu vodíku katodickou redukcí kyslíku v porézních uhlíkových elektrodách. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se elektrolýzu jí smíšené roztoky hydroxidu sodného a draselného, přičemž molární poměr hydroxidu draselného k sodnému ve výchozím roztoku se pohybuje v rozmezí 0,2 až 3, s výhodou mezi 0,5 až 1.

Výhodou je, že se za těchto podmínek na jedné straně alespoň zčásti využito mnohem levnější suroviny - hydroxidu sodného, na druhé straně se tímto opatřením zvýší rozpustnost peroxidu sodíku při dané celkové alkalitě roztoku, což umožňuje použít celkově koncentrovanější a tím i vodivější roztoky směsi těchto hydroxidů bez nebezpečí vylučování krystalů Na₂O₂.8 H_aO uvnitř porézní katody. Tím se odpovídajícím způsobem sníží celkové napětí elektrolyzéru. Zvýšení celkové alka' lity výchozího roztoku působí příznivě i na korozní odolnost niklové anody, na níž probíhá vylučování kyslíku.

Výhody předloženého vynálezu jsou zřejmé z následujících příkladů jeho provedení.

Přikladl

Byl elektrolyzován roztok ΙΜ-NaOH v diafragmovém elektrolyzéru s niklovou anodou na vylučování kyslíku a porézní uhlíkovou katodou připravenou podle čsl. AO 192,037 pro katodickou redukci kyslíku na peroxid vodíku při teplotě 20 °O. Při stupni konverze 0,62 a proudovém výtěžku kolem 80 % dosahovalo napětí na elektrolyzéru 2,6 V. Po zhruba 900 hodinách došlo ke ztrátě pasivity niklové anody, která zčernala a nakonec se rozpadla.

Příklad2

Byl elektrolyzován roztok 2M-NaOH za jinak stejných podmínek jako v příkladu 1. Při stupni konverze 0,6 a proudovém výtěžku zhruba 74 % dosahovalo napětí na elektrolyzéru 2,4 V. Během elektrolýzy docházelo k zakrystalování porézní katody a po přibližně 50 hodinách k jejímu rozrušení.

Příklad 3

Byl elektrolyzován roztok ΙΜ-NaOH + 1M-K0H za jinak stejných podmínek jako v příkladu 1. Při stupni konverze 0,6 a proudovém výtěžku 78 % činilo napětí na elektrolyzéru 1,9 V. Provoz elektrolýzy byl trvale bez závad (po více než 3000 hodinách) a .k poruše pasivity niklové anody ani k ucpání porézních katod nedocházelo.

Claims (1)

1. Způsob elektrolytické výroby alkalických roztoků peroxidu vodíku katodickou redukcí kyslíku v porézních uhlíkových katodách, vyznačený tím, že se elektrolyzují smíšené roztoky hydroxidu

   Y N Á L E Z U sodného a hydroxidu draselného, přičemž molární poměr hydroxidu draselného k hydroxidu sodnému ve výchozím roztoku se pohybuje v rozmezí od 0,2 do 3, s výhodou od 0,5 do 1.