CS229477B1 - Způsob výroby alkalických roztoků peroxoaloučenin, zejména peroxidu vodíku, katodickou redukcí kyslíku - Google Patents

Abstract

Vynález patří do oboru technické elektrochemie a řeěí způsob výroby alkalických roztoků peroxoaloučenin, předevěím pero- <, xidu vodíku, katodickou redukcí kyslíku v plynových porézních elektrodách, a použitím sodných elektrolytů. Podetata vy- £ nálezu spočívá v tom, že se do anodového prostoru elektrolyzéru uvádí roztok sodného elektrolytu, například hydroxidu sodného, a do katodového prostoru voda v takovém množství, aby koncentrace sodných iontů v katodovém prostoru byla nižěí než 1,5 mol dm”\

Description

Vynález se týká způsobu výroby alkalických roztoků peroxo- , sloučenin, zejména peroxidu vodíku, katodickou redukcí kyslíku.

Peroxid vodíku se vyrábí buá hydrolýzou elektrolyticky připravených roztoků kyseliny peroxodvojsírové či peroxodvojsíranů, nebo autooxidačními postupy. Alkalické roztoky peroxidu je však možné vyrábět i dalším postupem - katodickou redukcí kyslíku v plynových porézních elektrodách či ve zkrápěném loži (US pat.č. 3 939 201 a 4 118 305). Spotřeba elektrické energie je při tomto postupu několikrát menší než při dosud používaném elektrochemickém způsobu výroby peroxidu přes peroxodvojsÍrány. Výroba peroxidu katodickou redukcí kyslíku se jeví jako zvláště výhodné v případech, kdy lze vznikající alkalické roztoky peroxidu přímo použít, jako například při výrobě bělicích louhů v textilním a papírenském průmyslu, při čištění odpadních vod, apod. Značnou ekonomickou překážkou realizace postupu byla však značná cena hydroxidu draselného či draselných solí, v jejichž roztocích lze peroxid připravovat uvedeným postupem bez nebezpečí vypadávání pevné fáze v elektrolyzéru nebo v katodě. Při použití sodných elektrolytů, které jsou několikrát levnější, je možné katodickou redukci kyslíku provádět jen při nízkých končentracích sodných iontů (při běžných teplotách pod 1 mol dm ), nebol při vyšších koncentracích vypadává v pórech katody pevný peroxid sodíku a katoda se tak mechanicky poškozuje. Použití zředěných roztoků hydroxidu sodného nebo sodných solí je však nevýhodné pro jejich nízkou vodivost, mající za následek vysoké ztráty napětí na elektrolyzéru. Navíc je při nízké alkalitě anolytu poškozována niklová anoda, která díky dalšímu ochuzení elektrolytu o hydroxylové ionty v blízkosti anody ztrácí průběhem anodického vylučování kyslíku pasivitu.

229 477

Uvedené překážky realizace přípravy peroxcsloučenin, zejména peroxidu vodíku, katodickou redukcí kyslíku v plynových porézních elektrodách jsou překonány způsobem podle vynálezu.

ktrolyzéru se uvádí roztok sodného elektrolytu, napříkiad^NauH, a do katodového prostoru se přivádí voda v takovém množství, aby koncentrace sodných iontů v katodovém prostoru byla nižší než 1,5 mol dm“\

Koncentrovaný roztok sodného elektrolytu prochází diafragmou z anodového prostoru do katodového prostoru, kde se ředí vodou na koncentraci přípustnou z hlediska bezpečné činnosti katody (tj. pod 1^5 mol Na⁺ na 1 dm^). Při tomto uspořádání nedochází ke vzniku peroxidu sodíku v pórech katody, který by ohrožoval její činnost. Díky dostatečně vysoké koncentraci hydroxylových iont£ v anolytu nedochází ke ztrátě pasivity niklové anody. Při tomto uspořádání jsou rovněž značně zredukovány napěíové úbytky v anolytu a v diafragmě. Výhody navrženého řešení jsou zřejmé z následujících příkladů provedení způsobu podle vynálezu.

Příklad 1

Laboratorní elektrolyzét pro přípravu peroxidu obsahoval poo rézní uhlíkatou katodu o účinné ploše 400 cm , do níž byl uváděn čistý kyslík, niklovou anodu, na níž se vylučoval kyslík a filtrující diafragmu z porézního PVC. Elektrolyt - 2M roztok hydroxidu sodného - byl přiváděn do anodového prostoru, procházel filtrující diafragmou a po obohacení peroxidem v katodovém prostoru vytékal z elektrolyzéru. Elektrolyzérem procházel proud 20 A, teplota byla 20 °C. Při průtoku elektrolytu 0,25 1 -1 dm h byla průměrná koncentrace peroxidu ve vytékajícím elektrolytu cca,» 1,2 mol úm^ (což odpovídá stupni konverze hydroxylových iontů na perhydroxylové 0,6) a proudové výtěžky se pohybovaly v rozmezí 75 - 85 #· Napětí na elektrolyzéru bylo

2,3 V. Po cca. 20 h provožu však došlo k destrukci porézní uhlíkaté katody vylučující® se peroxidem sodíku.

Příklad 2

Při stejném experimentálním uspořádání jako v příkladu 1 byl do elektrolyzéru uváděn IK roztok hydroxidu sodného rychlostí

-1 · τ

0,47 dar h « Při koncentraci peroxidu v katolytu 0,6 mol dm'·’ (tj, při etupni konverze 0,6) byly proudové výtěžky peroxidu 75 až 80 % a napětí na elektrolyzéru se pohybovalo v rozmezí 2,7 až 3,1 V, Při této koncentraci elektrolytu nedocházelo k praskání katody, takže mohla být v provozu po několik tisíc hodin. Naproti tomu životnost niklové anody byla nízká : vzhledem ic ochuzení anolytu o hydroxylové ionty probíhající anodickou reakcí (na 0,2 - 0,4 M OH“) činila jen 100 - 200 h, a poté docházelo k jejímu rozpadnutí za vzniku hydroxidů a oxyhydroxidů niklu.

Příklad 3

Do anodového prostoru elektrolyzéru byl uváděn 5M NaOH při 3 -1 průtoku 0,094 dm h · Elektrolyt protékal diafragmou do katodového prostoru, do nějž byla přiváděna destilovaná voda (0,42 dm h ). Výsledná koncentrace louhu v katolytu byla

-3 -3

0,9 mol dm a koncentrace peroxidu 0,54 mol dm . Proudové výtěžky peroxidu činily v průměru 75 napětí elektrolyzéru bylo jen 2,0 - 0,1 V. Při tomto uspořádání byla elektrolýza prováděna po více než 1600 hod, aniž došlo k destrukci katody nebo k rozpuštění niklové anody.

Příklad 4

Do anodového prostoru elektrolyzéru byl přiváděn ekvimolární roztok hydroxidu a křemičitanu sodného (2,1 I.I + 2,1 Li) —3 rychlostí 0,065 dm h . Do katodového prostoru byla přivádě3 —1 na destilovaná voda rychlostí 0,485 dm h · Celkový proud při elektrolýze byl pouze 10 A, přičemž napětí na elektrolyzéru činilo v průměru 2,2 V. D elektrolyzéru vytékal roztok o složení 0,25 Li NaOH + 0,25 M NagSiO^ + 0,25 Ι·1 ^2θ2 odpovídá stupni konverze 1,0). Proudové výtěžky peroxidu byly 74 fr·

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   229 477

   Způsob výroby alkalických roztoků peroxosloučenin, zejména peroxidu vodíku, katodickou redukcí kyslíku v plynových porézních elektrodách, vyznačený tím, že do anodového prostoru elektrolyzéru ee uvádí roztok sodného elektrolytu, například hydroxidu sodného, a do,katodového prostoru se přivádí voda v množstv /*** ^/^cónc entr ac < sodných iontů v katodovém prostoru