RU196524U1

RU196524U1 - Устройство для получения щелочного раствора феррата (vi) натрия

Info

Publication number: RU196524U1
Application number: RU2019131255U
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Андреев; Александр Александрович Князев; Алена Олеговна Кузнецова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «Экотех»
Priority date: 2019-10-03
Filing date: 2019-10-03
Publication date: 2020-03-03

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для получения щелочного раствора феррата (VI) натрия электрохимическим способом при комнатной температуре, атмосферном давлении, который может быть использован в качестве дезинфицирующего средства при обработке природных и сточных вод, а также в качестве реагента, интенсифицирующего технологические процессы очистки природных и сточных вод, позволяющего не только корректировать уровень рН обрабатываемой жидкости, но и изменять величину Eh потенциала среды.Устройство содержит ванну с электролитом, снабженную пластинчатыми железными электродами, подключенными к источнику постоянного тока. Устройство дополнительно оснащено неселективными токопроводящими мембранными перегородками, гидравлически разделяющими прикатодные и прианодные зоны электролизера, выполненные в виде листов пластика толщиной 3-5 мм, имеющие сквозные отверстия диаметром 0,2-0,7 мм с суммарной площадью не менее 2% от площади поверхности перегородки, датчиками температуры и охладительными узлами, размещаемыми в объеме анолита. Отношение величины расстояния между электродамик суммарной площади поверхности анодов ∑s(см) не должно превышатьТехнический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в значительном упрощении процесса получения щелочного раствора феррата (VI) натрия и предотвращении возникновения взрывоопасных ситуаций при его проведении.

Description

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для получения щелочных растворов феррата (VI) натрия электрохимическим способом при комнатной температуре и атмосферном давлении, которые могут быть использованы для интенсификации технологических процессов обеззараживания и очистки природных и сточных вод.

Феррат натрия является сильнейшим окислителем, окислительный потенциал которого превосходит потенциалы кислородосодержащих соединений хлора и озона.

Феррат натрия является экологически чистым реагентом, поскольку при его использовании для обработки воды происходит восстановление валентности железа с +6 д о+3, в результате чего образуется нетоксичное соединение гидроксида железа III (ржавчина). Щелочной раствор феррата натрия можно использовать в качестве дезинфицирующего средства при обработке природных и сточных вод, а также в качестве реагента, интенсифицирующего технологические процессы очистки природных и сточных вод, позволяющего не только корректировать уровень рН обрабатываемой жидкости, но и изменять величину Eh потенциала среды.

Известен способ получения феррата (VI) натрия путем взаимодействия пероксида натрия и оксида железа (III), отличающийся тем, что взаимодействие осуществляют в присутствии горючего, в качестве которого используют углерод, вводимый в количестве 1,5-2% от массы взаимодействующих компонентов, причем для приготовления исходной шихты сначала смешивают оксид железа (III) и углерод, затем к полученной смеси добавляют пероксид натрия, а взаимодействие оксида железа (III), пероксида натрия и углерода инициируют локальным разогревом шихты до температуры 500°С [1].

Недостатком данного способа является взрывоопасность и сложность процесса получения феррата натрия, необходимость использования высоких температур.

Задачей изобретения является создание конструкции устройства, позволяющей провести процесс получения раствора феррата натрия при комнатной температуре и атмосферном давлении без использования твердого окислителя, что позволит существенно упростить технологический процесс и избежать возникновение взрывоопасной ситуации.

Для решения указанной задачи устройство, содержащее ванну с электролитом, снабженную пластинчатыми железными электродами, подключенными к источнику постоянного тока, дополнительно оснащается неселективными токопроводящими мембранными перегородками, гидравлически разделяющими прикатодные и прианодные зоны электролизера, выполненные в виде листов пластика толщиной 3-5 мм, имеющие сквозные отверстия диаметром 0,2-0,7 мм, причем суммарная площадь отверстий составляет не менее 2% от площади неселективной токопроводящей мембранной перегородки, охладительными узлами и датчиками температуры, отношение величины расстояния между электродами

к суммарной площади поверхности анодов ∑s_a (см²) не должно превышать значение

На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства для получения щелочного раствора феррата (VI) натрия.

Устройство содержит: ванну с электролитом 1, снабженную пластинчатыми железными электродами, растворимым анодом 2 и катодами 3, подключенными к источнику постоянного тока 7. Устройство дополнительно оснащается неселективными токопроводящими мембранными перегородками 4 толщиной 3-5 мм, имеющими сквозные отверстия диаметром 0,2-0,7 мм, гидравлически разделяющие прикатодные и прианодные зоны электролизера и препятствующие перемешиванию анолита и католита, а также охлаждающими узлами 5, предназначенными для охлаждения анолита, и датчиками температуры 6.

Устройство работает следующим образом:

Положительный электрический потенциал от источника постоянного тока 7 подводится к железному пластинчатому аноду 2, а отрицательный потенциал - к железным пластинчатым катодам 3. Под действием электрического тока, проходящего через объем электролита на аноде протекает реакция:

При этом на катоде протекает параллельная реакция, сопровождающаяся выделением газообразного водорода

Суммарное уравнение реакции образования феррата натрия

Fe+2NaOH+2H₂O→Na₂FeO₄+3Н₂↑

Неселективные токопроводящие мембранные перегородки 4 препятствуют перемешиванию объема анолита и католита и предотвращают процесс электрохимического восстановления образовавшихся феррат ионов на катоде

Температура анолита в течение всего процесса получения щелочного раствора феррата (VI) натрия контролируется датчиками температуры 6 и поддерживается охладительными узлами 5.

По окончании процесса электрохимического синтеза щелочного раствора ферррата натрия (VI) источник постоянного тока 7 отключается, и содержимое катодных и анодных камер сливается из объема электролизера.

Источники информации:

1. Патент RU 2356842 С1 МПК C01G 49/00 C01D 13/00. Способ получения феррата (VI) натрия. Опубликовано 27.05.2009. Бюл. №15.

Claims

Устройство для получения щелочного раствора феррата (VI) натрия, содержащее ванну с электролитом, снабженную пластинчатыми железными электродами, подключенными к источнику постоянного тока, отличающееся тем, что в него дополнительно введены неселективные токоподводящие мембранные перегородки, гидравлически разделяющие прикатодные и прианодные зоны электролизера друг от друга, выполненные в виде листов пластика толщиной 3-5 мм, имеющие сквозные отверстия диаметром 0,2-0,7 мм, причем суммарная площадь отверстий составляет не менее 2% от площади неселективной токопроводящей мембранной перегородки, при этом в анодных камерах размещен охладительный узел и датчик температуры, отношение величины расстояния между электродами
(см) к суммарной площади поверхности анодов
не должно превышать значение
.