PL160949B1 - Sposób wytwarzania dwutlenku chloru PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 . Sposób wytwarzania dwutlenku chloru na drodze elektrolizy wodnego roztworu chloranu w komorze elektrolitycznej, znamienny tym, ze reak­- cje elektrolizy przeprowadza sie w komorze elektro­- litycznej stanowiacej generator dwutlenku chloru zawierajacej przedzial katodowy z katoda o duzej powierzchni i przedzial anodowy oddzielony od przedzialu katodowego membrana kationowymien- na w taki sposób, ze do przedzialu katodowego doprowadza sie jony chloranowe i jony chlorkowe, a do przedzialu katodowego przenikaja jony wodo­ rowe wytworzone na drodze elektrolitycznej w przedziale anodowym, nastepnie redukuje sie che­ micznie jony chloranowe za pomoca jonów wodo­ rowych i jonów chlorkowych w przedziale katodo­ wym z wytworzeniem dwutlenku chloru, który zostaje odprowadzony jako produkt z komory elektrolitycznej, z równoczesnym prowadzeniem elektrolizy w przedziale katodowym redukujacej. chlor, tworzacy sie równoczesnie z dwutlenkiem chloru, do jonów chlorkowych. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku Jest sposób w/twirzania dwu tlenku chloru w stenie czystym, zwłaszcza nie zawierającego chloru.

Owuulenek chloru Jest powszechnie stosowany jako środek bielący. W znany sposób wytwarzany Jest w wyniku redukcji chloranu sodowego w kwaśnym, wodnym środowisku reakcji. Reakcja, w której tworzy się dwutlenek chloru, przedstawione jest równaniem:

CIO3 ♦ Cl ♦ 2H+—^ClOg + 1/2C1₂ ♦ Η?0 W związku z tym, zazwyczaj wraz z dwutlenkiem chloru wytwarzany Jest chlor.

Znane eą sposoby, w których wytworzony w ten sposób chlor redukuje się chemicznie, np, z zastosowaniem dwutlenku siarki lub metanolu, w wyniku czego tworzę się in situ jony chlorkowe niezbędne w procesie. W sposobach takich jako źródło kwasu wykorzystuje się kwas siarkowy, przy czym powstaje siarczan sodowy jako produkt uboczny.

Zaproponowano również wykorzystanie elektrolitccnnych sposobów wytwarzania dwutlenku chloru. Sposoby te ujawniono w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nrnr 3 904 495, 3 904 496, 3 920 801, 4 308 117, 4 324 635 i 4 456 SIO.

We wszystkich przypadkach, z wyjątkeem ostatniego opisu patentowego, dwutlenek chloru wytwarza się z chlorem z wodnego roztworu chloranu w przedziale anodowym wieloprzedziałwwego elekt roHze™. Według opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Amaeyki nr 4 456 510 w celu wytworzenia dwutlenku chloru, elektrolizie poddaje się wodny roztwór chlorynu sodowego ·

Zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania dwutlenku chloru ne drodze elektrolizy wodnego roztworu chloranu polega na tym, ze reakcję elektrolizy przeprowadza się w komorze elektroi1tycznej stanosiąceJ generator dwutlenku chloru za^ii^re^ęcej przedział katodowy z katodę o dużej po^warzch/ni i przedział anodowy oddzielony od przedziału katodowego rnernmranę katłołowyiiennę w taki sposób, że do przedziału katodowego doprowadza się jony chloranowe i jony chlorkowe, e także do przedziału katodowego przenikają Jony wodorowe wytworzone na drodze elektrolitycznej w przedziale anodowym, następnie redukuje się ^βΐϋοζη^ jony chloranowe ze pomocę jonów wodorowych i Jonów chlorkowych w przedziale katodowym z w/tworzen^^m dwutlenku chloru, który zostaje odprowadzony jako produkt z komory elektrolitycznej, e równoczesnym prowadzeniem elektrolizy w przedziale katodowym redukującej chlor, tworzący się równocześnie z dwutlenkiem chloru, do Jonów chlorkowych. W ten sposób dwutlenek chloru o dużej czystości wytwarza się elektrolitycznie z surowca chloranowego.

Dwutlenek chloru wytwarzany Jest chemicznie w przedziale katodowym zgodnie z równaniem :

NaClC^ + 2H+ + 2Cl“ —*C102 ♦ l/2Cl2 + NaCl + HgO Chlor wytworzony zgodnie z tym równaniem wraz z dwu^Akiem chloru w przedziale katodowym redukuje się elektrolitycznie do jonów chlorkowych tak, ze dwutlenek chloru, produkt odprowadzany z przedziału katodowego, zasadniczo nie zawiera chloru.

Korzystnie stosowane w przedziale katodowym jony wodorowe wytwarza się elektrolitycznie w przedziale anodowym, nstomast stosowane jony chlorkowe w/twarzane są w wyniku redu^Ci tltktłocheilycntj powwstającego chloru a w części dostarczane są jako kwas solny doprowadzany do przedziału katodowego.

W procesie prowadzonym sposobem według wynalazku korzystnie stosuje się Jony wodorowe i jony chlorkowe w przedziale katodowym stanowiące w przypadku jonów wodorowych

160 949 w całości jony przeniesione do przedziału katodowego z przedziału anodowego, a w przypadku jonów chlorkowych w części jony wytworzone w wyniku elektrolitycznej redukcji wytworzonego chloru, a w części jony chlorkowe wytworzone w wyniku elektrochemicznej redukcji chloru doprowadzanego do przedziału katodowego z zewnętrznego źródła.

Również korzystnie proces wytwarzania dwutlenku chloru w generatorze zespala się z elektroiityznyym procesem wytwarzania chlorynu sodowego, w którym dwutlenek chloru wytworzony w przedziale katodowym generatora dwutlenku chloru redukuje się elektiOchemicznie do Jonów chlorynowych z równoczesnym wytwarzaniem na drodze elektroliyycznej chloru, który przesyła się do przedziału katodowego generatora dwutlenku chloru, stanowiącego źródło chloru, e korzystnie proces wytwarzania dwutlenku chloru w generatorze i zespolony z nim elektoochemiczny proces wytwarzania chlorynu łączy się z procesem elektroiitycnyym wytwarzania chloranu sodowego, w którym chlorek sodowy odprowadzany z przedziału katodowego dwutlenku chloru poddaje się elektrolizie z wytworzeniem chloranu sodowego zasilającego przedział katodowy generatora dwuulenku chloru.

Podobnie korzystnie proces wytwarzania dwutlenku chloru w generatorze zespala się z elektroi^t^czym w^^wirzan^^m ługu i chloru, prowadzonym w odrębnej komorze elektrolitycznej, w którym chlorek sodowy stanowiący produkt uboczny z przedziału katodowego generatora dwutlenku chloru poddaje się elektrolizie z wt^tworcez^^m chloru zasilającego przedział katodowy generatora dwutlenku chloru.

Woda wprowadzana jest do przedziału anolitu elektrolizera po wstępnym wypełnieniu kwasem tlenowym. W wyniku elektrolizy prowadzonej w elektrolizerze tworzy się gazowy tlen, który Jest odprowadzany z przedziału anodowego oraz Jony w^t^t^rowe, które migrują przez rnernmranę katoDnow/mienną do przedziału katodowego i stanowią źródło jonów wodorowych biorących udział w zachodzącej w tym przedziale reakcji z wytworzeniem dwuulenku chloru. Na każdy gramoatom chloru redukowanego elektrochemicznie w przedziale katodowym do Jonów Cl” mol jonów H* Jest przenoszony do przedziału katodowego, co zepew^ia 1 mol spośród 2 moi jonów wodorowych i jonów chlorkowych niezbędnych dla ciągłego przebiegu reskeci, w której tworzy się dwutlenek chloru. W związku z tym, aby utrzymać ciągłość procesu wytwarzania dwutlenku chloru do przedziału katodowego należy wprowadzać 1 mol chloranu sodowego, 1 mol Jonów wodorowych i 1 mol jonów chlorkowych.

Alternatywnie, do przedziału katodowego można wprowadzać 1/2 mola chloru wraz z 1 molem chloranu sodowego» W tym przypadku 2 mole jonów H* są przenoszone z przedziału anodowego do przedziału katodowego, aby zaspokoić zapotrzebowanie procesu na jony wodorowe, w którym 1/2 mola chloru wprowadzanego do przedziału katodowego i 1/2 mola chloru wytworzonego w przedziale katodowym ulega redukcci elektrocheylcczej z wytworzeniem 2 jonów chlorkowych.

Sposób według wynalazku został dokładniej z^cer^wany na załączonych rysunkach, z których fig.l przedstawia schemat elektrolizera do wytwarzania dwuulenku chloru, a fig.2 przedstawia schemyaycznie zespolenie elektrolizera do wytwarzania dwuulenku chloru, z e lek troldr etm do wytwarzania chlorynu sodowego, natomiast fig.3 przedstawia schemyaycznie zespolenie elektrolizera do wytwarzania dwutlenku chloru z elektroldeeM do wytwarzania wodorotlenku sodowego i chloru.

Na figurze 1 przedstawiono elektrolizer 10 do wytwarzania dwutlenku chloru. Wodny roztwór chloranu sodowego Jest doprowadzany przewodem 12 do przedziału katodowego 14 elektrolizera 10, w którym znajduje się elektroda. Oo przedziału katodowego 14 wprowadzany jest również przewodem 16 kwas, korzystnie kwas solny.

Stężenie wodnego roztworu chloranu sodowego doprowadzanego przewodem 12 jest na tyle duże, aby zapewnić przy stosowanej szybkości przepływu względnie wysoku stężenie chloranu sodowego w przedziale katodowym 14, zazwyczaj ponad około 5 molowe, a korzystnie około 5 - 6,5 molowe. Zazwyczaj stężenie wprowadzanego roztworu chloranu sodowego jest 3 7 molowe.

W elektrolizerze 10 znajduje się memt>rana katrnnowymilzza 18 oddzielająca przedział katodowy 14 od przedziału anodowego 20, Po wstępnym wypełnieniu kwasem tonowym, zazwyczaj kwasem siarkowym, do przedziału anodowego 20 doprowadza się wodę przewodem 22,

160 949 a Jony wodorowe wytworzone w wyniku elektrolizy anolitu migruję przez membranę kationowymiennę 18 do przedziału katodowego 14. AnolitoWy roztwór kwasu siakkowego recyrkuluje się przewodem 23·

Mig racja Jonów wodorowych przez membranę kato^r^t^w^y^miennę 18 oraz doprowadzanie kwasu solnego przewodem 16 powoddje, że całkowite stężenie kwasu w przedziale katodowym 14 Jest co najmniej około 0,01 normalne, a korzystnie co najmniej około 0,05 normalne.

Tlen wytworzony w procesie elektrolizy w przedziale anodowym 20 Jest odprowadzany z tego przedziału przewodem 24,

W przedziale katodowym 14 chloran sodowy doprowadzany przewodem 12 reaguje chemicznie z jonami wodorowymi i jonami chlorkowymi doprowadzanymi przewodem 16 oraz z Jonami wodorowymi wytworzonymi elektrOchemicznie i przeniesoonymi przez rnemmranę kattonowymlannę, a także z Jonami chlorkowymi wytworzonymi elektrolitycznie w przedziale katodowym 14, z wytworzeniem dwutlenku chloru i chloru, zgodnie z równaniems

NaClC^ + 2H+ ♦ 2Cl~->C10₂ + l/2Cl2 ♦ NaCl + HgO

Połowa niezbędnych jonów wodorowych jest dostarczana przez kwas doprowadzany przewodem 16, a resztę niezbędnych jonów wodorowych stanowię jony wodorowe przeniesione z przedziału anodowego 20.

Wytworzony chlor ulega redukcji w warunkach elektoochemicznych panujących w przedziale katodowym 14, selektywnie w stosunku do znajdujęcego się w tym przedziale dwutlenku chloru. Wytworzone w ten sposób Jony chlorkowe stanowię połowę jonów chloru niezbędnych w chemicznej reduk^i chloranu. Reszta jonów chlorkowych dostarczana jest przez kwas solny doprowadzany przewodem 16 lub przez inne dogodne, zewnętrzne źródło jonów chlorkowych, takie jak chlorek sodowy.

W zależności od warunków elektronicznych w przedziale kat odowym jony chlorkowe mogę powstawać bezpośrednio z wytwarzanego chloru w wyniku redu^ci elektrochemicznej, zgodnie z równaniem;

1/2 C-2 + e »C1 albo pośrednio w wyniku reduk^! chemicznej jonem Jhlotztowyb wytwarzanym elektιochemlcznia z dwutlenku chloru, zgodnie z równaniem;

CIO- + e —»C10 _^_ ć | ά t______

1/2 CL + C10₂' 3C10₂ + Cl

W tym ostatnim przypadku powstawanie jonów chlorynowych reguluje się tak, aby zapobiec dalszej elektroliymeznej redukcci chlorynu, w której niepotrzebnie powstaje chlor.

Można mierzyć stężenie chloru w strumieniu wytworzonych gazów odlotowych w przewodzie 26, przy czym do regulacji tego stężenia chloru wykorzystuje się pręd przykładany do elek t rolizera.

Doprowadzanie Jzlo(^anJ sodowego przewodem 12 oraz jonów chlorkowych przewodem 16, a także elektoochemiJcza powstawanie jonów chlorkowych powotuJe, ze stosunek jonów chlorynowych do chlorkowych w przedziale kat odowym 14 wynosi zazwyczaj co najmniej 1 ; 1, a korzystnie od około 2 : 1 do około 4 ; 1.

Potencjał elektoodowy orzykładany do katody jest bardziej dodatni niż -IV w odniesieniu do nasyconej elektrody kal^omelowej /NEK/ przy pomiarze na przewodzie zasilajci^ katodę, a równocześnie oard^i.ej ujemny niz potencjał przy obwodzie otwartym w zazwyczaj panujęcych warunkach, wynoszęcy korzystnie około -O,2V. P^tei^ttcał elektoodowy katody w odniesieniu do potencjału roztworu mierzy się na przewodzie catilaJJtmb w analogiczny sposób, jak w przypadku płaskiej elektrody płytowej. Z elektrodę, takę jsk zastosowana w elektrolizerze, w sposób swoosty jest związany rozrzut potencjału w strukturze tak, ze rzeczywisty potencjał będzie zalezał od miejsca pomiaru i może być bardziej ujemny niz -IV NEK.

Przedział katodowy 14 Jest korzystnie utrymmywany w podwyższonej temperaturze w celu zwiększenia szybkości tworzenia się dwutlenku chloru. Zazwyczaj temperatura jest wyzsza o^d około ⁵0°^ a Ikorzystnie wynosi o^ko^ło 60 - 70°C.

160 949

Alternatywnie, do przedziału katodowego 14 można doprowadzać chlor zamiast Jonów wodorowych i Jonów chlorkowych wprowadzanych przewodem 16, w celu przeprowadzenia selektywnej redukeci do Jonów chlorkowych w połączeniu z selektywną redukcje wytworzonego chloru, W tym przypadku zwiększa sią zasilanie anolitowe tak, aby zapewnić dwukkotnie większą migracją Jonów wodorowych przez inefnmraną 18 i w ten sposób spełnić całkowite zapotrzebowanie na Jony wodorowe w przedziale katodowym 14,

Owutlenek chloru wytworzony w reakcji chemicznej, zasadniczo nie zawierający chloru, odprowadza sią z przedziału katodowego 14 Jako strumień produktu gazowego przewodem 26, Taki strumień dwuulenku chloru można dalej wykorzystać. Jak to opisano np. w odneesieniu do rozwiązania przedstawionego na fig.2.

Odpadowy chlorek sodowy z produkeci dwiulenku chloru odprowadza sią z przedziału katodowego Jako roztwór wodny przewodem 28. Taki wodny roztwór chlorku sodowego można przesłać do elektrolizera chloranu w celu przekształcenia go na drodze elektrolitycznej w wodny roztwór chloranu sodowego, która zawraca sią do przedziału katodowego 14. Stanowi on co najmniej cząść chloranu sodowego doprowadzanego przewodem 12.

Katodą stosowaną w przedziale katodowym 14 etanowi elektroda o dużee, ukaztałCwanej powierzchni zapewwńającej kontakt elektrrlitzc^ny i umoHlwiający długi czas kontaktu miądzy reagentami.

Określenie duża powUeΓzchnia w odniesieniu do katody dotyczy elektrody kontaktuJąceJ sią z elektroliem wystarczająco dużą powlerzchnią w porównaniu z jaj wymiarami fizycznymi. W elektrodzie znajdują sią szczeliny, przez które przepija elektroO©, dziąki czemu m ona dużą powierzchnią kontraktu z elektrolieem.

Katoda o dużej powierzchni może być typu przepływowego, gdy elektroda uformowana Jest z elektripreuwodręcjgo mt^eriału porowatego, np. z warstw tkaniny elektroprzewrdzęcej, a elektrolit przepływa przez tą strukturą porowatą zasadniczo w kierunku równoległym do kierunku przepływu prądu, w czasie gdy poddawany Jest elektrolizie, dziąki czemu może stykać sią z dużą powlθrzcheią siatki tworzącej elektrodą. Katoda o dużej powierzchni może być również typu opływowego, gdy elektrodą stanowi upakowane złoże indywidualnych cząstek elektropzeowodrącyzh, a elektrolit przepija przez to upakowane złoża w kierunku zasadniczo pros^^pady^ do kierunku przepływu prądu w czasie, gdy poddawany Jest elektrolizie, dziąki czemu może oe stykać sią z dużą pn^Werzchnią elekti-oprzewodzących cząstek w upakowanym złożu.

Elektroda może być wykonana z mtt^t^ria^u o niskim eadnapiąciu lub korzystnie o wysokim nadneapęciu, a zwłaszcza z grafitu, w przypadku reakeci Clg—sCl*. Z elektrochemii piedom, że nadnapięcij elektrody względem reek^! elektrOchemicznej Clj/Cl odnosi sią do zależności miądzy ioteecjajθm irzytoroftyo do elektrody i potencjβjom równowagowym podtrzymuJącym reakcją elektrocheoccreą z dającą sią zaakceptować szybkością. Oeóli potenccał elektrody Jest zbliżony do potencjału równowagowego, to uważa sią, że n8dnapięclj elektrody jest niskie, podczas gdy o wiele bardziej ujemny potenccał jest niezbądny w celu znacznego zmoeejtzjnca szybkośic, uważa sią, że nadnappęcie elektrody jest ογβ^ΐβ.

Materiały do wytwarzania takich elektrod o niskim nadnappąciu są znane c ttrsruane w o stałych wymiarach. Elektrody takie zazwyczaj zawierają nośnik z tytanu, cyrkonu, tantalu lub hafnu, z powłoką elektroprzewrdzącę, którą może stanowić neal szlachetny, np. platyna, stop me^lu szlachetnego, ep. stop platyny z irydem, tenem np.

tlenek rutenu lub dwiulenek tytanu, platyncan, np. platyeian litowy lub platynie wapniowy, albc mieszaniny dwóch lub więcej takich moteΓlałów. Dowolny z tych mai^riałi^w można zastosować jako otijlai konstrukcyjny katody o niskim nadnnppęciu.

Elektrolizer 10, w którym wytwarza sią na drodze elektroltycczeej duitljejk chloru trrtr'^jo -..celuj uynetarkt, ncze być dowotnej, rdpowiedne ej konesTukccj. Zazwyczaj elektrolizer podzielony Jest na przedziały anolitu 20 c katolitu 14 meinmraną lonrutojeną 16, zazwyczaj oemOΓanę xattonouyocjneę tak, aby ułatwić przenoszenie jonów wodorowych i zapobiec oddziaływaniu gazłu wytworzonych na anodzie, zazwyczaj tlenu, z dwuuleekeem chloru rraz irrzjtrul elektrorcdul^ccc na katodzie. Anoda elektrrllzera może być wykonana z drwotnego, odpowiedniego οορ^^^ elektropreowodzącegr, np. z grafitu lub Me^^u.

160 949

Na figurze 2 przedstawiono zespolenie generatora dwutlenku chloru 10 przedstawionego na fig.l z elektrolizrrem do wytwarzania chloranu 30 oraz elektrolizera do wytwarzania chlorynu 32. Zgodnie z tye rozwiązaniem chlorek sodowy jako produkt uboczny przesyłany Jest przewodem 28 do elektrolizera do wytwarzania chloranu 30, w którym chlorek sodowy jest poddawany elektrolizie z wytworzeniem chloranu sodowego, który jest zawracany przewodem 12 do generatora dwutlenku chloru 10. Wodór będący produktem ubocznym elektrolizy w elektrolizerze do wytwarzania chloru 30 jest odprowadzany pr^^wod^m 34.

Dwutlenek chloru wytworzony w generatorze 10 jest przesyłany pr^^w^od^m 26 do przedziału katodowego 36 elektrolizera 32 do wytwarzania chlorynu. Chlorek sodowy Jest doprowadzany przewodem 38 do przedziału anodowego 40 elektrolizera 32 do wytwarzania chlorynu. W wyniku elektrolizy w przestrzeni anodowej powstaje chlor, podczas gdy jony sodowe migrują poprzez mernmranę katlonowymienną 42 oddzielającą przedział anodowy 40 od przedziału katodowego 36. W przedziale katodowym dwutlenek chloru doprowadzany przewodem 26 tworzy jony chloryrnwe. W efekcie roztwór chlorynu sodowego odprowadza się przewodem 44 z przedi^i-ału katodowego 36.

Wyczerpany roztwór chlorku sodowego w przedziale anodowym 40 Jest zawracany przewodem 46. Chlor powssały w przedziale anodowym 40 jest przesyłany przewodem 48 do przedziału katodowego 14 generatora dwutlenku chloru 10. W przeciwieństwie do rozwiązania przedstawionego na fig.l wszystkie jony wodorowe i Jony chlorkowe niezbędne do katodowego wytwarzania dwutlenku chloru są wytwarzane in situ w przedziale 14 z chloru doprowadzanego przewodem 48 i dostarczane w wyniku migracji jonów wodorowych. Osiąga się to poprzez zwiększenie ładunku doprowadzanego do elektrolizera z 1 do 2 F/mol wytwarzanego dwutlenku chloru. Cały proces między generato^m dwutlenku chloru 10 i elektroHi^m 32 do wytwarzania chlory nu /reorrtycznle/ nie wymaga wprowadzania dodatkowych ilości jonów wodorowych i/lub jonów chlorkowych, gdyż całość jonów wodorowych i/h^b jonów chlorkowych niezbędna w generatorze dwutlenku chloru dostarczana jest przez układ i nie ma potrzeby odprowadzania chloru. Dalsze zespolenie z elektrolir^m do wytwarzania chloranu daje układ, do którego doprowadza się Jedynie chlorek sodowy i energię, a z którego odprowadza się jedynie chloran sodowy, wodór i tlen.

Modyfikacja rozwiązania przedstawionego na fig.2 obejmuje przesyłanie chlorynu sodowego z komory anolitu 40 elektrolizera 32 do (wytwarzania chlorynu, do elektrolizera 30 do wytwarzania chloranu. Ponadto kwas podchlorawy, który ewentualnie znajduje sią w strumieniu 34 gazu odlotowego-wodoru, można w<ropolić i zawrócić do przedziału katodowego generatora dwutlenku chloru 10.

Na figurze 3 n^s^owam zespolenie generatora dwutlenku chloru 10 z elektrolizei^^m do wytwarzania ługu i chloru 50. W tym przypadku chlorek sodowy stanowiący produkt uboczny waz z nleprrrraglowanym chloranem sodowym kieruje się przewodem 28 do przedziału anodowego 52 elektrolizera 50 do wytwarzania ługu i chloru. Elektrolit kieruje się przewodem 54 do przedziału katodowego 56 elektrolizera 5C do wytwarzania ługu i chloru, oddzielonego od przedziału anodowego 52 katlonowymirttą 58.

Chlor wytworzony w przedziale anodowym 52 kieruje się w postaci roztworu wodnego w nirprzeregoo^^Γ^i^e chloranie sodowym przewodem 60 do przedziału katodowego generatora dwutlenku chloru 10. Wonylotlrtrk sodowy odzyskuje się Jako produkt z przedziału katodowego 50 przewodem 62, a wodór stanowiący produkt uboczny odprowadza się przewodem 64.

Ogólny proces zachodzący w rozwiązaniu przedstawionyra na fig.3 można wyrazić równanlem:

N₂0 + NaClO₃ ♦ 2e—eClO₂ + NaOH + l/202 + 1/2H2 Zużywając chloran sodowy i energię uzyskuje się dwutlenek chloru, oodylotlrtek sodowy, tlen i wodor. Wodoc^t lenek sodowy jest przydatny w innym miejscu w pa p i e r n i, a gazy stanowiące produkt uboczny można wypuścić.

Sposob według wynalazku ilustruje następujący przykład.

Przykład. Dośwwadczalny elektrolizer zestawiono w sposób przedstawiony na fig.l. Zastosowano konwennconalny elektrolizer MP z Electrocoll AB zmodyfikowany tak, aby θ

160 949 można w nim było zainstalować elektrodę uformowaną przez wstawienie filcu grafitowego /Union Carbide Corporation/ do przedziału katodowego· Elektrolizer podzielony był na przedziały anodowy i katodowy remrrany katlonowyrlenny /NAFION 120/· Powierzchnia mernmra2 ny wynoolła 1 dr z tym, że oceniono iż powierzchnia katody jest w przybliżeniu 100 - 1000 razy większa od powierzchni remrrany. 3ako anodę zastosowano odporny na wydzielający się tlen i trwały wymiarowo elektrodę.

Przedział katodowy zasilono 8,626 molami chloranu sodowego, 2,356 molami chlorkusodowego i 1,536 molami HCl. Dako anolit zastosowano 6n Oo katody przyłożono potencja^ł około -°,7V wz^ględem ^NEK. ^ektrolizę ^prz^y gęstości prydlu 1^,97 ^kA/m? prowadono przez 4 ^godziny w temperaturze ⁷°⁰C. ^Odcie^k z Icomory ^kato^dowe^j zawiera^{ł 7},65⁹ NaCl⁰?

i 3,548 moi NaCl. Analiza wykazała, ze gazy odlotowe zawierały 0,626 mola CIO? i 0,068 mola Cl?. Dwutlenek chloru o czystości 90,2% otrzymano z wydajnościy chemiczny 82,2%.

Claims (8)

1· Sposób wytwarzania dwutlenku chloru na drodze elektrolizy wodnego rtztwtru chloranu w komorze elektrolitycznej, znamienny tym, ze reakcję elektrolizy przeprowadza slę w komorze elektrolitycznej stanowiącej generator dwutlenku chloru zawierającej przedział katodowt z katodę o dużej powierzchni 1 przedział anodowt oddzielony od przedziału katodowego membraną katoonowtmiennę w taki sposób, że do przedziału katodowego doprowadza slę Jont chloranowe i Jony chlorkowe, a do przedziału katodowego przenikaję Jony wodorowe wytworzone na drodze elektrolitycznej w przedziale anodowtm, następnie redukuje się chemicznie Jont chloranowe za pomocę jonów wodorowych 1 jonów chlorkowych w przedziale katodowym z wytworzeniem dwutlenku chloru, który zostaje odprowadzony jako produkt z komort elektroli tycznej, z równoczesnym prowadzeniem elektrolizt w przedziale katodowym redukujęcej chlor, tworzęct się równocześnie z dwutlenkiem chloru, do jonów chlorkowych.

2. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że stosowane w przedziale katodowym jont wodorowe wytwarza się elektrolitycznie w przedziale anodowtm, natomast stosowane Jont chlorkowe wytwarzane sę w wyniku redukcji elektcochemicznej powstajęcego chloru, a w części dostarczane sę jako kwas solnt doprowadzany do przedziału katodowego.

3. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, ze stosuje się Jont wodorowe i jont chlorkowe w przedziale katodowym stanowięce w przypadku Jonów wodorowtch w całości jont przeniesione do przedziału katodowego z przedziału anodowego, a w prztpadku jonów chlorkowtch w części jont w/twoi^zone w wyniku elektrolitycznej redukcci wytworzonego chloru, a w części Jont chlorkowe wytworzone w wyniku elekttochemlącnea redukeci chloru doprowadzanego do przedziału katodowego z zewnętrznego źródła.

4. Sposób według zestrz.3, znamienny tym, że proces wytwarzania dwutlenku chloru w generatorze zespala się z elektroiłtyczy/m procesem wytwarzania chlorynu sodowego, w którym dwutlenek chloru wytworzony w przedziale katodowym generatora dwutlenku chloru redukuje się elektoochemicznie do Jonów chlorynowtch z równoczesnym wytwarzaniem na drodze elektrolitycznej chloru, którt przesyła się do przedziału katodowego generatora dwutlenku chloru, stanowiącego źródło chloru, a korzystnie proces dwutlenku chloru w generatorze i zespolony z nim elekttochθblczny proces wytwarzania chlorynu łęczy się z procesem elekti^oii^tycntm wytwarzania chloranu sodowego, w którym chlorek sodowt odprowadzany z przedziału katodowego dwutlenku chloru poddaje się elektrolizie z wt^twtrcez^^m chloranu sodowego zasilajccego przedział katodowy generatora dwutlenku chloru.

5. Sposób według zastrz.3, znamienny tym, ze proces wytwarzania dwutlenku chloru w generatorze zespala się z elektroiłtycnnmrn wytwarzaniem ługu i chloru, prowadzonym w odrębnej komorze elektrolitycznej, w którym chlorek sodowy stanowiący produkt uboczny z przedziału katodowego generatora dwutlenku chloru poddaje się elektrolizie z wytworzeniem chloru catilaJCcegt przedział katodowy generatora dwutlenku chloru.

6. Sposób według zas^z.!, znamienny tym, ze stosuje się stężenie jonów chloranowych w przedziale katodowym co najmniej 5-molowe, korzystnie około 5 - 6,5 molowe, przy korzystnym stosunku jonów chloranowych do chlorowych wynoszącym od około 2 : 1 do około 4 : 1 oraz przy całkowitej kwasowości odpowiadajęcej stężeniu co najmniej około 0,01 normalnemu, korzystnie około 0,05 normalnemu.

7. Sposób według castΓz.l, znamienny tyrn, ze stosuje się temperaturę katoli.tu w przedział bodowym co na.jmniej o^ko^ło 5⁰°C, a Iwr^stnie oltoło ⁶⁰ - ⁷0°C ·

6. Sposób według cestΓz.l, znamienny tym, ze do katody przykłada się potencjał elektoodowy bardziej dodatni ηιζ -IV względem zatnctzej elektrody kalomelowej, mierzony przy przewodzie zasilają/mm doprowadzającym prąd do trójwymiarowej katody oraz

160 949 bardziej ujemny niż potencjał obwodu otwartego w panujących zazwyczaj warunkach, wynoszący korzystnie około -0,2V.

9. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że Jony chloranowe wprowadza się do przedziału katodowego w postaci wodnego roztworu chloranu sodowego o stężeniu około 3-7 molowym.