RO107135B1 - Procedeu electrochimic de obtinere a bicromatilor alcalini si a acidului cromic - Google Patents

Description

Invenția se referă la un procedeu electrochimie de obținere a bicromaților alcalini și a acidului cromic prin electroliza soluțiilor de monocromat sau bicromat alcalin.

Conform brevetului US nr. 3305463, obținerea bicromaților și a acidului cromic are loc în celule de electroliză în care spațiile electrozilor sunt separate prin membrane schimbătoare de cationi. I λ obținerea bicromaților alcalini se introduc în spațiul anozilor soluții de monocromat alcalin care se transformă întro soluție de bicromat alcalin, ionii alcalini trecând în mod selectiv prin membrană în spațiul catodic.

Pentru obținerea acidului cromic se introduc în spațiile anozilor soluții de bicromat alcalin sau monocromat alcalin sau un amestec de soluții de bicromat și monocromat alcalin, care trec în soluții cu conținut de acid cromic. De regulă, pentru aceste procedee se folosesc monocromat de sodiu și/sau bicromat de sodiu. In spațiul catozilor se obține, în ambele procedee, o soluție alcalină care conține ioni alcalini, care poate să fie o soluție apoasă de hidroxid de sodiu sau o soluție apoasă cu conținut de carbonat de sodiu. Pentru obținerea cristalelor de bicromat alcalin sau de acid cromic, soluțiile formate în spațiile anodice ale celulelor se concentrează, cristalizarea bicromatului putând avea loc de exemplu la 80°C și cea a acidului cromic la 60-100°C. Produsele cristalizate se separă, eventual se spală și se usucă. Ca materiale pentru anozi se pretează, conform DE-A nr. 3020260, anozi din plumb sau aliaje dc plumb. Acestea au dezavantajul că prin coroziune trec în spațiul anozilor ioni de plumb în soluție, ceea ce duce la impurități în bicromații alcalini și în acidul cromic obținuți. Alți anozi adecvați sun! conform DE-A nr. 3020260, așa numiții anozi stabili ca dimensiune care constau dintr-un metal purtător, cum ar fi titanul sau tantalul, cu un strat activ electrocataliticdin metal prețios sau dintrun oxid al unui metal prețios. Totuși acești anozi au mai ales la temperaturi ale electrolizei de peste 60°C și densități de curent anodice de 2-5 kA/na numai o durată de viață limitată în timp, sub 100 zile. Această durată de viață nu este suficientă pentru exploatarea economică a unei instalații electrolitice de obținere a bicromatului alcalin și a acidului cromic.

Scopul invenției constă în punerea la punct a unui procedeu economic pentru obținerea bicromatului alcalin și acidului cromic.

Procedeul electrochimie de obținere a bicromaților alcalini și a acidului cromic constă în electroliza soluțiilor concentrate de mono sau bicromat alcalin într-o celulă de electroliză prevăzută cu un anod, un catod și o membrană care separă spațiile anodice de cele catodice, electroliza având loc sub o densitate de Λ curent de 2...5 kA/m și la o temperatură de 7O...9O°C și elimină dezavantajele procedeelor cunoscute, prin aceea că, în conformitate cu invenția utilizează anozi stabili de titan laminat prevăzuți cu straturi electrocatalitic active conținând platină, iridiu, compuși de platină și iridiu sau aliajele acestora cu care suportul de titan a fost activat prin electroliza topiturilor de săruri ale acestor elemente.

Anozii din metale de suport, care sunt activate prin separarea galvanică a metalelor prețioase și/sau compuși de metale prețioase din topituri cu conținut de sare de metal prețios, se pretează în mod deosebit pentru obținerea de bicromați alcalini și acid cromic. Anozii utilizați în procedeul conform invenției au formă stabilă, sunt confecționați din metale purtătoare și sunt activați prin separarea galvanică a unor metale prețioase din topituri cu conținut de sare de metal prețios.

Sunt preferați în mod deosebit anozii care au pe ei straturi cu platină, iridiu, compuși de platină iridiu sau aliaje din aceste metale, aceste straturi fiind obținute prin electroliza unor topituri de săruri ale acestor metale. Aliajele pot conține și părți de compuși de platină și iridiu, mai ales oxizi. Anozii utilizați în prezenta invenție se remarcă mai ales la temperaturi ale electrolizei de 70 până la 90°C și la densități de curent de 2 până la 5 kA/m^z și printr-o durată de viață de mult peste 100 de zile fără o modificare importantă a tensiunii inițiale a celulei. Folosirea acestor anozi permite o exploatare deosebit de economică a unei instalații de producere abicromatului alcalin și a acidului cromic. Astfel, de exemplu nu mai este nevoie de o schimbare deasă a anozilor legată de o pierdere de producție. în plus, pe baza unei stabilități foarte bune a acestor anozi la temperaturi de peste 70°C, consumul specific de energie al electrolizei este favorabil și constant

Se dau, în continuare, exemple de realizare a invenției.

Celulele de electroliză folosite în exemplele care urmează sunt formate din spații anodice din titan pur și spații catodice din oțel superior.

Catozii sunt confecționați din oțel superior și anozii din titan cu straturi active electrocatalitic. Celula este prevăzută cu o membrană schimbătoare de cationi, distanța dintre electrozi și membrană fiind în toate cazurile de 1,5 mm. In spațiile anozilor se introduc soluții de bicromat de sodiu de diferite concentrații. In spațiile catodice se introduce apă cu o astfel de viteză încât o leșie de sodă caustică de 20% părăsește celula. Temperatura electrolizei este în toate cazurile de 80°C și densitatea de curent este de 3 kA/rrr de suprafață a anozilor și catozii or.

Exemplul 1. Anodul din titan, utilizat în acest exemplu, este prevăzut cu un strat de platină, obținut galvanic umed și este confecționat astfel: un anod din titan laminat cu suprafața din față orientată, respectiv proiectată spre membrană de 10 cm/3,6 cm, se acoperă cu 1,065 g platină pe cale electrolitică, după îndepărtarea prealabilă a stratului de oxid și corodare cu acid oxalic, ceea ce cores4 punde la o grosime a stratului de platină de 2.59 mm față de suprafață proiectată a anodului. Electrolitul folosit conține 5 g/1 PtC14, 45 g/1 (NH4)2HPO₄ și 240 g/1 Na2HPO4.12H?O.

Separarea electrolitică se efectuează în următoarele condiții:

densitatea de curent catodică 1,5 A/dm , temperatura 80°C, durata de separare 2 h, pH-ul = 7,8, anodul este o rețea dc platină, distanța dintre electrozi — 70...75 mm.

Cu acest anod s-a transformat în celula de electroliză descrisă o soluție de bicromat de sodiu cu o concentrație de 900 g/1 Na2Cr2O7.H2O, pe cale electrolitică, într-o soluție de acid cromic. Viteza de introducere a soluției de bicromat de sodiu este astfel aleasă, încât în anolitul care părăsește celula, raportul molar între ionii de sodiu și crom (VI) să fie 0,32. în timpul electrolizei tensiunea celulei crește de la tensiunea inițială de 5 V la 8,5 V, în decurs de 5 zile. Cauza acestei creșteri este distrugerea aproape complectă a stratului electrocatalitic activ de platină.

Exemplul 2. în acest exemplu se. folosește un anod din metal laminat de titan cu un strat de platină/iridiu, obținut prin așa numitul procedeu de prăjire, după cum urmează: un anod din metal laminat din titan având dimensiunile suprafeței de 10 cm/3,6 cm, după îndepărtarea stratului de oxid și corodare cu acid oxalic, se unge cu o soluție conținând HC1 de tetraclorură de platină și tetraclorură de iridiu în 1-butanol, cu ajutorul unei perii. Raportul în greutate dintre platină și iridiu a acestei soluții este de 3,6 la 1. Anodul uns este uscat 15 min la 250°C și apoi este tratat termic într-un cuptor la 450°C, timp de 20 până la 30 de min. Procesul se repetă de 6 ori, tratamentul termic fiind efectuat numai după fiecare a doua treaptă de ungere și uscare. Anodul astfel obținut este prevăzut cu un strat de 18 mg platină și 5 mg iridiu.

Acest anod este folosit la electroliza unei soluții de bicromat de sodiu cu 900 g/1 Na2Cr2O7-2 H2O, care soluție se transformă prin electroliză în acid cromic. Viteza introducerii soluției de bicromat de sodiu este astfel aleasă încât în anolitul 5 care părăsește celula raportul ionilor de sodiu față de ionii de crom (VI) să fie de 0,30 până la 0,73, rapoartele molare modificându-sc în trepte. în timpul electrolizei tensiunea celulei crește în de- 10 cursul a 18 zile, de la 4,7 la 7,8 V.

Cauza acestei creșteri este aceeași ca aceea din exemplul 1, și anume o distrugere aproape complectă a stratului electrocatalitic activ. 15

Exemplul 3. în acest exemplu se folosește un anod din titan laminat cu laturile suprafeței din față de 11,4/6,7 cm, având un strat de platină obținut galvanic din topitură. Grosimea stratului de platină 20 este de 2,5 μτη. Cu acest anod s-a transformat o soluție conținând 800 g/1 Na2Cr2 O7.2H2O, într-o soluție cu conținut de acid cromic. Viteza introducerii soluției de bicromat de sodiu este astfel aleasă 25 încât în anolitul care părăsește celula raportul molar al ionilor de sodiu față de crom (VI) să fie 0,61. în timpul încercării de 150 de zile are loc numai o creștere neînsemnată a tensiunii celulei, de la tensiunea inițială de 4,9 V la 5,0 V, ceea ce arată că stratul activ electrocatalitic s-a menținut în esență același.

Claims (1)

1. Revendicare

   Procedeu electrochimie de obținere a bicromaților alcalini și a acidului cromic, prin electroliza soluțiilor concentrate de mono sau bicromat alcalin într-o celulă de electroliză prevăzută cu un anod. un catod și o membrană care separă spațiile anodice de cele catodice, electroliza având loc sub o densitate de curent de 2...5 kA/m și la o temperatură de 7O...9O°C, caracterizat prin aceea că, utilizează anozi stabili de titan laminat, prevăzuți cu straturi electrocatalitic active conținând platină, iridiu, compuși de platină și iridiu sau aliajele acestora cu care suportul din titan a fost activat prin electroliza topiturilor de săruri ale acestor elemente.