FI89785B - Foerfarande foer avlaegsnande av hypokloriter ur en kloratloesning - Google Patents

Description

£ ^ / o O

Menetelmä hypokloriittien poistamiseksi kloraatti1iuoksesta

Keksinnön kohteena on menetelmä hypokloriittien, CIO'-ionien, 5 poistamiseksi ai kaiimetal 1in kloraatti1iuoksesta, esimerkiksi natriumkloraatti1iuoksesta, joka on saatu el ektroiysoimal1 a sanotun ai kailmetal1 in kloridin vesiliuos, esimerkiksi nat-riumkloridi 1iuos, ennen kloraatin kiteyttämistä.

10 Ellei elektrolyysikammiosta tulevaa kloraatti1iuosta jätetä niin sanottuun kehitysreaktoriin ajaksi, joka teollisen tuottamisen kannalta on epätoivottava, sanottuun liuokseen jää kehitysvaiheen jälkeen niin paljon hypokloriitteja, että se aiheuttaa huomattavaa korroosiota kiteyttämieastiassa, joka IS tavallisimmin valmistetaan hiiliteräksestä tai ruostumattomasta teräksestä.

Kloraatti1iuokseen on tunnetusti myös lisätty esimerkiksi rikkianhydridiä, ammoniakkia tai ureaa.

20

Rikkianhydridiä on kuitenkin hyvin vaikea käsitellä, se on luonteeltaan haitallista ja edesauttaa sulfaattien syntymistä, joita samaan aikaan yritetään poistaa elektrolyysi1iuok-sista.

25

Ammoniakki puolestaan voi aiheuttaa kloramiinien muodostumista, jotka taas ovat korroosiota aiheuttavia ja saattavat myös aiheuttaa räjähdyksiä, kuten saattaa tapahtua myös ureaa käytettäessä, kuten tulee esiin EP-patenttihakemuksessa 0266129. 30

Teollisuuden kannalta on siis toivottavaa löytää jokin muu keino kuin aika tai edellä mainitut yhdisteet hypokloriittien poistamiseksi mahdollisimman tarkoin kloraatti1iuoksesta ennen kloraatin kiteyttämistä.

35

Vaikka vetyperoksidi reagoikin tunnetusti CIO' -ionien kanssa, tähän asti ei ole kuvattu menetelmää jälkimmäisten poistamiseksi vetyperoksidia käyttäen ai kaiimetal 1 in kloraatti1iuok-sessa, joka on saatu elektrolysoimal1 a sanotun ai kaiimetal1in 2 ,. .. r, , r .> y / w ϋ kloridi 1iuos yleensä bikromaattimuodossa olevan, esim. nat-riumbikromaatti Nazϋςϋ7 , kuusiarvoisen kromin läsnäollessa, jonka läsnäolo ja säilyminen ovat kloraattimenetelmän kannalta tarpeen, kuten korostaa esimerkiksi jo mainittu EP-patent-5 tihakemus.

Voisi odottaa, että kuusiarvoinen kromi häviäisi, kuten esimerkiksi silloin, kun kloraatti1iuosta käsitellään rikkiyhdisteillä, esimerkiksi vesiliukoisilla rikeillä kuten patent-10 tihakemuksessa FR-2168530.

Olemme keksineet, että näin ei tapahdu, kun käytetään keksinnön mukaista menetelmää, jonka etuna on lisäksi se, ettei sillä ole muita edellä mainittuja haittapuolia.

15

Keksinnön kohteena on siis menetelmä hypokloriittien poistamiseksi vaikuttamatta kuusiarvoiseen kromiin, joka hypoklo-riitien lisäksi on läsnä ai kaiimetal1 ien kloraatti1iuoksessa, joka on saatu elektrolysoimalla sanotun alkalimetallin klo-20 raati n vesiliuos. Menetelmä on tunnettu siitä, että sanottu kloraattiliuos saatetaan kosketuksiin vetyperoksidin kanssa, jota lisätään sellainen määrä, että vetyperoksidin/hypoklo-riittien moolisuhde on 1 tai enemmän, mutta alle 3, huolehtimalla siitä, että käytettävissä olevan vetyperoksidin/hypo-25 kloriittien moolisuhde on 1 tai enemmän.

Keksinnön määritelmässä "käytettävissä olevalla vetyperoksidilla" tarkoitetaan vetyperoksidia, Joka ei kulu kloraattili-uokseen CIO*-ionien poissaollessa. Sama määritelmä pätee jat-30 kossakin.

Kun halutaan määritellä vetyperoksidimäärä, joka kuluu muihin yhdisteisiin kuin hypokloriitteihin, esimerkiksi metalli-io-neihin, voidaan käyttää kloraatti1iuosta kuten keksinnössä-35 kin, mutta josta C10'-ianit ovat kvantitatiivisesti käytännöllisesti katsoen hävinneet 1ähtökloraatti1iuoksen tarpeeksi pitkän kehitysajan ansiosta.

. Γ · ' Γ •'. ' -ν ϋ

Keksinnön kannalta ei yleensä ole tarpeen, että käytettävissä olevan vetyperoksidin ja hypokloriittien moolisuhde olisi enempää kuin 1,1.

5 Kun kloraatti1iuokseen lisätään vetyperoksidia enemmän kuin tarvitaan, jotta käytettävissä olevan vetyperoksidin/hypoklo-riittien moolisuhde olisi 1,1, aina arvoon 3 moolia lisättyä vetyperoksidia per moolia hypokloriitteja, ei ole huomattavissa haitallista vaikutusta kuusiarvoiseen kromiin, vaikka 10 kloraatti1iuos ja siihen lisätty vetyperoksidi jätetään seisomaan 5-10 kertaa pidemmäksi aikaa kuin tavallisesti <5 minuuttia tai vähemmänkin).

Vetyperoksidia käytetään vesiliuoksen muodossa, voidaan käyt-15 tää esimerkiksi 50-painoprosenttista vetyperoksidi 1iuosta.

Keksinnön mukainen menetelmä on teolliselta kannalta natrium-kloraatin valmistuksessa erityisen kiintoisa silloin, kun kloraattivesiluos, josta hypokloriitit halutaan poistaa, on 20 edellä mainitun kaltaisesta kehitysaltaasta tullutta.

Liuos voi sisältää esimerkiksi, litraa kohden* 200-700 g, usein 500-600 g natriumkloraattia, 100-200 g natriumklori di a, 0,2-10 g, usein noin 3-6 g natriumbikromaattia (Na, Cr;07 > , 25 määrä, jossa ClCT-ionien määrä vastaa noin 0,1-1,5 g* aa NaClO.

Lämpötila ja pH-arvot, joissa Cl O"-ionien poistaminen toteutetaan, ovat käytännöllisesti katsoen samat kuin kehitysreakto-rista tulevassa kloraatti1iuoksessa yleensä. Esimerkiksi, 30 pH-arvo, jota on edullista pitää mahdollisimman tasaisena, sijoittuu välille 5,5 -7 ja lämpötila voi vaihdella paljonkin, välillä 40-80 "C, usein välillä 60-70 Z.

Reaktori, jossa hypokloriitit hävitetään, saisi 1uonnol1ises-35 ti mieluiten olla sellainen, jossa on sekoitin ja ilma-aukko. Reaktori voi olla esimerkiksi jotain vahvistettuun polyvinyy-likloridiin pohjautuvaa materiaalia.

4

• ·· '* ' Γ - ./ ' w J

Keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä käytännöllisesti katsoen kaikki hypokloriitti saadan poistetuksi, lopullinen CIO*-ionien pitoisuus, ilmaistuna NaClOina, on yleensä alle noin 10 mg/1, hyvin usein jopa alle 2 mg/1.

5

Hypokloriitti-ionien häviämisen sujumista voidaan seurata kloraatti1iuoksen redoxreaktio potentiaaliarvoja, jotka mitataan käyttäen kaiomelielektrodi a referenssielektrodina ja platinaelektrodia mittaukseen.

10

Sanonnalla, ettei hypokloriittien poistaminen vaikuta kuusi-arvoiseen kromiin tarkoitetaan, että kromin vaienssiarvoltaan 6* häviäminen on merkityksetöntä, yleensä alle 0,01 usein alle 0,001*/..

15

Seuraavat esimerkit, jotka ovat suuntaa-antavia, eivät rajoittavia, kuvaavat keksinnön mukaista menetelmää, tässä jatkuvatoimisena toteutuksena.

20 Esimerkki 1

Natriumkloraatti1iuos, joka on saatu elektrolysoimalla nat-riumkloridin vesiliuos natriumbikromaatin muodossa olevan kuusiarvoisen kromin läsnäollessa, ja joka on sen jälkeen seissyt 3 tuntia kehitysreaktorissa, sisältää litraa kohden: 25 500 g natriumkloraattia, 150 g natriumkloridia, 0,26 g hypokloriitteja eli CIO*-ioneja, ilmaistuna NaClOina, ja 4 g nat-riumbikromaattia Na, Cr£ 7. Liuos ei sisällä C10-ionien lisäksi yhdistettä, joka selvästi aiheuttaisi vetyperoksidin hajoamista.

30 Tähän liuokseen, joka virtaa jatkuvasti, lisätään jatkuvalla syötöllä vetyperoksidin vesiliuosta, joka sisältää 50 paino'/, vetyperoksidia, niin että vetyperoksidin/hypokloriittien moolisuhteeksi saadaan 1.

35

Vetyperoksidi lisäys tehdään juuri ennen kuin kloraatti1iuos johdetaan reaktoriin, jossa hypokloriitit poistetaan ja jossa sekoitus tapahtuu reaktorin sisällön ulkoisen kierrätyksen avulla.

i 5 K1oraatti1iuos, johon vetyperoksidi 1iuos on lisätty, viipyy poistoreaktorissa 2 minuuttia, lämpötila on 70 °C ja pH 5,8.

5 Poistoreaktorieta lähtevä kloraatti1iuos, josta kloraatti myöhemmin erotetaan kiteyttämällä, sisältää litraa kohden alle 2 mg hypokloriittia ilmaistuna NaClOsna, ja bikromaatin muodossa olevasta alunperin kuusiarvoisesta kromista vain 0,006 V. on muuttunut.

10

Esimerkki 2

Toistetaan esimerkki 1, mutta lisätään kloraatti1iuokseen vetyperoksidia sellainen määrä, että vetyperoksidin/hypoklorii-ttien moolisuhteeksi tulee 1,1.

15 CIO--ionit häviävät yhtä tehokkaasti kuin esimerkissä 1, mutta kromia, joka ei ole muodossa Cr4* reaktorista poistuessaan, on alle 0,01 ’/. natriumbikromaatin muodossa olevasta Cr4*tn lähtö- määrästä.

20

Esimerkki 3

Saadaan samantapaiset tulokset kuin esimerkissä 1 ja 2 kun toimitaan samoin kuin niissä, mutta käytetään kloraatti1iuos-ta, joka sisältää litraa kohdent 605 g natriumkloraattia, 105 25 g natriumkloridia, 5 g natriumbikromaattia ja 1,3 CIO'-ioneja ilmaistuna NaClOina, poistoreaktorissa, jossa lämpötila on 68 °C, pH 6 ja viipymisaika 6 minuuttia.

Esimerkki 4 30 Natriumkloraatti1 luokseen, joka on koostumukseltaan samanlaista kuin esimerkissä 1, mutta sisältää myös yhdisteitä, joiden tiedetään hypokloriitin poissaollessa hävittävän osan sanottuun liuokseen lisätystä vetyperoksidista, pannaan vetyperoksidia sellainen määrä, että vetyperoksidin/hypokloriit-35 tien.moolisuhteeksi tulee 2 ja käytettävissä olevan vetyper— oksidin/hypokloriittien moolisuhteeksi 1,1.

Toimitaan muutoin samoin kuin esimerkissä 1, mutta annetaan kloraatti1iuoksen, johon vetyperoksidi on lisätty, seistä 20 40 minuuttia. Lopputulos on hypokloriitti-ionien häviämisen ja

Cr4*-ionien säilymisen kannalta samaa luokkaa kuin esimerkissä 1.

Claims (6)

1. Menetelmä hypokloriittien, CIO-ionien, poistamiseksi, vaikuttamatta niiden kanssa läsnäolevaan kuusiarvoiseen kromiin, alkalimetallikloraattiliuoksesta, joka on saatu 5 elektrolysoimalla sanotun alkalimetallin kloridin vesiliuos, tunnettu siitä, että sanottu kloraattiliuos saatetaan kosketuksiin vetyperoksidin kanssa, jota siihen lisätään sellainen määrä, että vetyperoksidin/hypokloriittien moolisuhteeksi tulee vähintään 1, muttei yli 3, varmistaen, 10 että käytettävissä olevan vetyperoksidin/hypokloriittien moolisuhde on 1 tai yli 1.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että vetyperoksidi lisätään kloraattiliuokseen 15 kloraattiliuoksen kehitysvaiheen jälkeen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vetyperoksidi lisätään kloraattiliuokseen, joka sisältää C10'-ioneja, ilmaistuna NaClOma, lit- 20 raa kohden 1,5 g tai sitä vähemmän.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hypokloriittien poistaminen toteutetaan pH-arvon ollessa 5,5 - 7.

... 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, : tunnettu siitä, että hypokloriittien poistaminen toteutetaan lämpötilan ollessa 40-80 °C.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytettävissä olevan vetyperoksidin/hypokloriittien moolisuhde ei ole yli 1,1. i w b 7