FI80075B - Foerfarande foer elektrokemisk oxidation av svavelsyrahaltiga krom(iii)loesningar till krom (vi) loesningar. - Google Patents

Description

Menetelmä rikkihappoisten kromi (III)liuosten hapettami- seksi sähkökemiallisesti kromi(VI)liuoksiksi 1 80075

Keksintö koskee menetelmää rikkihappoisten kromi-5 (III)liuosten hapettamiseksi sähkökemiallisesti kromi- (VI)liuoksiksi.

Typpihappopitoisten, rikkihappoisten kromi(III)-liuosten, joita muodostuu savukaasujen hapettavassa puhdistuksessa, käsittely tuottaa suuria vaikeuksia. Jos 10 elektrolyyttiin jää hapettimen käsittelyn jäljiltä typpihappoa, katodilla syntyy kromi(III)ionien läsnä ollessa vedyn ohella 30 prosenttiin saakka ammoniumioneja. Nämä ammoniurasuolat voidaan poistaa vain työläillä menettelyillä.

15 Jos typpihappo poistetaan täysin systeemistä, kato- direaktiona on vedyn muodostus; vaarana on tällöin kuitenkin se, että katodille saostuu rikkihappoisesta liuoksesta kromia, joka on jälleen palautettava liuokseen.

Tällä järjestelyllä käytännössä saavutettavat kenno-20 jännitteet ovat 4,8 - 6,4 volttia ja niitä ei voida kohottaa suuremmiksi kromilla pinnoittuneen katodin huonontuneen johtavuuden vuoksi.

Keksinnön tehtävänä on tarjota alussa kuvatunlainen menetelmä, jolla toisaalta voidaan välttää tunnettujen 25 menetelmien varjopuolet ja toisaalta vähentää elektrolyysin sähköenergiakustannuksia.

Keksinnön mukainen menetelmä tunnetaan siitä, että elektrolyytti sisältää typpihappoa, rikkihappoa ja kromia siten, että typpihappo toimii katodina käytettävän happi-30 elektrodin redoksvälittäjänä ja että typpihappo regeneroidaan johtamalla happea tai ilmaa katoditilassa olevaan elektrolyyttiin.

2 80075

Keksinnön mukainen menetelmä, jossa vetyelektrodi korvataan huomattavasti positiivisemman elektrodipotenti-aalin omaavalla elektrodireaktiolla, mahdollistaa elektrolyysin sähköenergiakustannusten tuntuvan pienentämisen.

5 Positiivisimpana katodireaktiona on tarjolla kato dinen hapenpelkistys. Hapen pelkistäminen happamissa liuoksissa on kuitenkin kineettisistä syistä hyvin vaikeaa. Happielektrodin toiminta happamassa ympäristössä edellyttää joko kalliita, jalometalleihin pohjautuvia katalyyttejä 10 tai sopivia redoksivälittäjiä. Redoksivälittäjän sisältämän pelkistävän aineen on oltava niin reaktiokykyinen, että elektrolyyttiin liuennut happi pystyy hapettamaan sen uudelleen. Keksinnön mukaisen menetelmän katodireaktioksi valittiin typpihapon pelkistys, koska sen reversiibeli 15 potentiaali +940mVon lähellä happielektrodin potentiaalia. Näissä olosuhteissa saavutettavat kennojännitteet ovat 0,9 - n. 2 volttia. Tämä merkitsee sitä, että elektrolyysin sähköenergiakustannuksia voidaan pienentää n. kolmasosaan.

Muina etuina voidaan todeta se, että prosesseissa, 20 joissa hapetetaan pelkästään nitroosikaasuja typpihapoksi, typpihapon työläs kvantitatiivinen poisto kromirikki-haposta jää pois, ja että reaktio-olosuhteissa eli pontenti-aaliarvoilla, jotka ovat positiivisempia kuin +840 mV/nor-maalivetyelektrodi, typpihappo ei voi pelkistyä ammoniakiksi. 25 Keksinnön erityistunnusmerkin mukaisesti elektrolyy si suoritetaan edullisesti elektrolyyttikoostumuksella, jossa on 20 g/1 - 300 g/1 H2SC>4:ää, 20 g/1 - 200 g/1 HNO^ja ja 20 g/1 - 30 g/1 kromia.

Keksinnön toisen tunnusmerkin mukaisesti katodimate-30 riaalina käytetään edullisesti aktiivihiiltä ja/tai grafiittia .

Keksinnön erään toteuttamismuodon mukaisesti anodi-materiaalina käytetään suuren happiylijännitteen omaavia elektrodeja kuten lyijydioksidia, mangaanidioksidia, tina-35 dioksidia ja/tai näiden yhdistelmiä.

ii 3 80075

Elektrolyysikenno muodostuu tavalliseen tapaan useasta diafragmalla erotetuista, peräkkäisistä anodi- ja katoditiloista, jolloin anodit ja katodit toimivat keksin-napaisina elektrodeina. Elektrolyytti johdetaan vastaavien 5 tuloputkien kautta yksittäisiin katoditiloihin ja sitten anoditiloihin ja poistetaan yhteisjohdon kautta. Ilmaa ja/tai happea syötetään esim. rei'itetyn putken kautta, joka on sijoitettu katoditilojen pohjaan.

Poistuvien kaasujen ylimäärä otetaan imemällä tal-10 teen ja palautetaan kennoihin. Reaktiossa kulunut happi korvataan j atkuvatoimise sti.

Katodeina käytetään joko huokoisia, aktiivihiilestä tai grafiitista valmistettuja kaasudiffuusioelektrodeja tai samasta materiaalista valmistettuja ravisteluelektrodeja.

15 Käytetty poistokaasu, joka voi sisältää vähäisiä määriä katodireaktiossa välituotteina syntyneitä typpioksideja ja joka on tempautunut kaasuvirran mukaan, palautetaan hapettavaan savukaasujen pesuun.

Claims (4)

4 80075

1. Menetelmä rikkihappoisten kromi(III)liuosten hapettamiseksi sähkökemiallisesta kromi(VI)liuoksiksi di- 5 afragmalla jaetussa kennossa syöttäen ilmaa katoditilassa olevaan elektrolyyttiin, tunnettu siitä, että elektrolyytti sisältää typpihappoa, rikkihappoa ja kromia- (III) ja typpihappo toimii katodina käytettävän happielekt-rodin redokskantajana ja että typpihappo regeneroidaan syöt-10 tämällä liuokseen happea tai ilmaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrolyysi suoritetaan edullisesti elektrolyyttikoostumuksella, jossa on 20 g/1 - 300 g/1 H2SO^:ää, 20 g/1 - 200 g/1 HNO^ia ha 20 g/1 - 30 g/1 kromia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katodimateriaalina käytetään edullisesti aktiivihiiltä ja/tai grafiittia.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anodimateriaalina käy-20 tetään suuren happiylijännitteen omaavia elektrodeja kuten lyijydioksidia, mangaanidioksidia, tinadioksidia ja/tai näiden yhdistelmiä. s 80075