RU2631428C1 - Method for electrochemical synthesis of alkali metal ferrates - Google Patents
Method for electrochemical synthesis of alkali metal ferrates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631428C1 RU2631428C1 RU2016149618A RU2016149618A RU2631428C1 RU 2631428 C1 RU2631428 C1 RU 2631428C1 RU 2016149618 A RU2016149618 A RU 2016149618A RU 2016149618 A RU2016149618 A RU 2016149618A RU 2631428 C1 RU2631428 C1 RU 2631428C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrochemical
- alkali metal
- anode
- cathode
- chambers
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/14—Alkali metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам электрохимического окисления железа для получения реагента-окислителя феррата (VI) FeO4 2-.The invention relates to the field of chemical technology, in particular to methods of electrochemical oxidation of iron to obtain an oxidizing reagent of a ferrate (VI) FeO 4 2- .
Из "Уровня техники" известен способ комплексного получения хлорсодержащих реагентов и феррата натрия с использованием устройства, включающего подключенные к источнику тока хлорный и ферратный электролизный блоки. Элементы устройства подключают к источнику постоянного тока. В анодную камеру из емкости подается соляной раствор, имеющий предельную концентрацию соли. Выделяющийся хлор попадает в сепаратор, где образуется анолит и где происходит всасывание верхней части этого аналита, содержащего наибольшую концентрацию хлора для дальнейшего практического потребления по прямому назначению, т.е. для процесса обеззараживания жидких сред, в частности питьевой или технической воды. Основная химическая реакция, происходящая на аноде: 2Cl--2е-→Cl2From the "prior art" there is known a method for the integrated production of chlorine-containing reagents and sodium ferrate using a device that includes chlorine and ferrate electrolysis units connected to a current source. Elements of the device are connected to a direct current source. A salt solution having a limiting salt concentration is fed into the anode chamber from the tank. The released chlorine enters the separator, where anolyte is formed and where the upper part of this analyte is absorbed, which contains the highest concentration of chlorine for further practical consumption for its intended purpose, i.e. for the process of disinfecting liquid media, in particular drinking or industrial water. The main chemical reaction occurring at the anode: 2Cl - -2 e- → Cl2
В катодной камере, в которую из емкости подается водопроводная вода, происходит выработка раствора щелочи, а из сепаратора происходит отвод за пределы устройства образующегося в процессе электролиза водорода, отделяемого от раствора щелочи. Из сепаратора раствор щелочи подается в анодную камеру. Основная химическая реакция, происходящая в камере:In the cathode chamber, into which tap water is supplied from the tank, an alkali solution is generated, and from the separator, hydrogen generated during electrolysis separated from the alkali solution is removed from the device. From the separator, the alkali solution is fed into the anode chamber. The main chemical reaction taking place in the chamber:
2H2O+2е-→Н2+2ОН- 2H 2 O + 2 е- → Н 2 + 2ОН -
Анодная камера предназначена для выработки феррата натрия, для чего в нее подают из сепаратора щелочь. В сепараторе происходит выделение образующегося в процессе электролиза кислорода и его удаление за пределы устройства. Раствор феррата натрия из сепаратора подают для дальнейшего использования по своему назначению в качестве окислителя и коагулянта (см. патент РФ №162651, кл. МПК С25В 9/08, опубл. 20.06.2016).The anode chamber is designed to produce sodium ferrate, for which alkali is fed into it from the separator. In the separator, oxygen formed during electrolysis is released and removed outside the device. A solution of sodium ferrate from the separator is fed for further use as intended as an oxidizing agent and a coagulant (see RF patent No. 162651, class IPC С25В 9/08, publ. 06/20/2016).
Существует следующая техническая проблема:There is the following technical problem:
- электроды обоих электролизеров имеют плоские формы, а корпуса представляют коробчатую конструкцию, что приводит к образованию застойных зон в углах корпуса и не обеспечивает равномерного течения электролиза в объеме конструкции, что приводит к повышению электропотребления на единицу получаемого продукта;- the electrodes of both electrolytic cells have flat shapes, and the casing is a box-shaped design, which leads to the formation of stagnant zones in the corners of the casing and does not provide a uniform electrolysis flow in the volume of the structure, which leads to an increase in power consumption per unit of the resulting product;
- получение феррата щелочного металла проводится в две стадии с использованием двух электролизеров.- obtaining alkali metal ferrate is carried out in two stages using two electrolysis cells.
Задача настоящего изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков.The objective of the present invention is to remedy the above disadvantages.
Технический результат заключается в сокращении энергопотребления на единицу продукции и обеспечении получения феррата щелочных металлов в одну стадию путем разложения гидроксидов щелочных металлов в электрохимическом реакторе.The technical result consists in reducing energy consumption per unit of production and ensuring the production of alkali metal ferrate in one stage by decomposition of alkali metal hydroxides in an electrochemical reactor.
Технический результат обеспечивается тем, что способ электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов включает использование устройства для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов, содержащего электрохимические реакторы, каждый из которых имеет анод, катод и ионопроницаемую диафрагму, подключение его к источнику электрического тока. В способе используют устройство для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов с по меньшей мере двумя электрохимическими реакторами, каждый из которых состоит из вертикально расположенного внутреннего анода - цилиндрического стержня на основе железа, внешнего цилиндрического титанового катода и размещенной между ними цилиндрической керамической ионопроницаемой диафрагмой, которые образуют замкнутые объемы анодной и катодной камер электрохимического реактора за счет наличия у него верхних и нижних втулок, имеющих в нижней и верхней частях входы и выходы. При этом нижние входы анодных камер всех электрохимических реакторов соединены с нижним анодным коллектором, в который насосом-дозатором подают раствор гидроксида щелочного металла. Верхние выходы анодных камер всех электрохимических реакторов соединены с верхним анодным коллектором, из которого продукты электрохимического разложения водного раствора гидроксида щелочных металлов проходят через сепаратор, отделяющий газообразную и жидкую фазы продуктов электрохимического разложения. При этом газообразную фазу в виде кислорода отводят в атмосферу, а жидкую фазу, содержащую феррат щелочного металла, отводят для дальнейшего использования. Кроме того, одновременно другим насосом-дозатором через нижний катодный коллектор и нижние входы катодных камер подают раствор гидроксида щелочного металла. Верхние входы катодных камер всех электрохимических реакторов соединены с верхним катодным коллектором, из которого продукты электрохимического разложения подают в емкость сбора католита, где разделяют на газообразную и жидкую фазу, при этом газообразную фазу в виде водорода выводят в атмосферу, а жидкую фазу в виде гидроокиси щелочного металла направляют на вторичную переработку и сливают в емкость рабочего раствора гидроксида щелочного металла. Кроме того, устройство для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов имеет два насоса-дозатора, которые обеспечивают раздельную подачу рабочего раствора гидроксида щелочного металла в анодные и катодные камеры электрохимических реакторов.The technical result is ensured by the fact that the method for the electrochemical synthesis of alkali metal ferrates includes the use of a device for the electrochemical synthesis of alkali metal ferrates, containing electrochemical reactors, each of which has an anode, a cathode and an ion-permeable diaphragm, connecting it to an electric current source. The method uses a device for the electrochemical synthesis of alkali metal ferrates with at least two electrochemical reactors, each of which consists of a vertically located internal anode - a cylindrical rod based on iron, an external cylindrical titanium cathode and a cylindrical ceramic ion-permeable diaphragm located between them, which form closed volumes of the anode and cathode chambers of the electrochemical reactor due to the presence of its upper and lower bushings having lower her and the upper parts of the entrances and exits. In this case, the lower inputs of the anode chambers of all electrochemical reactors are connected to the lower anode collector, into which an alkali metal hydroxide solution is supplied by a metering pump. The upper outputs of the anode chambers of all electrochemical reactors are connected to the upper anode collector, from which the products of electrochemical decomposition of an aqueous solution of alkali metal hydroxide pass through a separator that separates the gaseous and liquid phases of the products of electrochemical decomposition. In this case, the gaseous phase in the form of oxygen is discharged into the atmosphere, and the liquid phase containing alkali metal ferrate is diverted for further use. In addition, at the same time, another alkaline metal hydroxide solution is supplied by another metering pump through the lower cathode collector and the lower inputs of the cathode chambers. The upper inlets of the cathode chambers of all electrochemical reactors are connected to the upper cathode collector, from which the products of electrochemical decomposition are fed to a catholyte collection tank, where they are separated into a gaseous and liquid phase, while the gaseous phase in the form of hydrogen is discharged into the atmosphere, and the liquid phase in the form of alkaline hydroxide metal sent for recycling and poured into the capacity of the working solution of alkali metal hydroxide. In addition, the device for the electrochemical synthesis of alkali metal ferrates has two metering pumps that provide a separate supply of a working solution of alkali metal hydroxide in the anode and cathode chambers of electrochemical reactors.
Сущность настоящего изобретения поясняется следующими иллюстрациями:The essence of the present invention is illustrated by the following illustrations:
На фиг. 1 представлен электрохимический реактор.In FIG. 1 shows an electrochemical reactor.
На фиг. 2 представлена гидравлическая схема установки для электрохимической обработки раствора гидроксида щелочного металла (в частности калия или натрия).In FIG. 2 is a hydraulic diagram of an apparatus for electrochemical treatment of an alkali metal hydroxide solution (in particular potassium or sodium).
На иллюстрации отображены следующие конструктивные элементы:The following structural elements are displayed in the illustration:
1 - анод,1 - anode,
2 - катод,2 - cathode,
3 - диафрагма,3 - aperture
4 - катодная камера,4 - cathode chamber,
5 - анодная камера,5 - anode chamber,
6 - анодная втулка,6 - anode sleeve,
7 - катодная втулка,7 - cathode sleeve,
8, 9 - клеммы,8, 9 - terminals
10 - анодные штуцеры,10 - anode fittings,
11 - катодные штуцеры.11 - cathode fittings.
В способе используют устройство для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов, которое включает по меньшей мере два (от двух до двенадцати) электрохимических реактора. При этом каждый электрохимический реактор состоит из внутреннего цилиндрического стержня на основе железа анода 1, внешнего трубчатого титанового катода 2 и размещенной между ними трубчатой керамической ионопроницаемой диафрагмы 3. Нижние и верхние концы электродов 1, 2 и ионопроницаемых диафрагм 3 закрыты катодными и анодными втулками 6, 7, благодаря которым образованы замкнутые анодная и катодная камеры 4, 5. Камеры 4, 5 имеют сверху и снизу отдельные анодные входные и выходные штуцеры 10 и катодные входные и выходные штуцеры 11. На контактные клеммы 8, 9 подается электропитание.The method uses a device for the electrochemical synthesis of alkali metal ferrates, which includes at least two (from two to twelve) electrochemical reactors. Moreover, each electrochemical reactor consists of an inner cylindrical rod based on iron anode 1, an external
Нижние входы анодных камер 4 всех электрохимических реакторов штуцерами 10 соединены с нижним анодным коллектором, а верхние выходы анодных камер 4 всех электрохимических реакторов соединены штуцерами 10 с верхним анодным коллектором, верхние входы катодных камер 5 всех электрохимических реакторов соединены катодными штуцерами 11 с верхним катодным коллектором, а нижние входы катодных камер 5 всех электрохимических реакторов соединены катодными штуцерами 11 с нижним катодным коллектором. Кроме того, анодные и катодные камеры 4, 5 выполнены с возможностью раздельной подачи в них рабочего раствора гидроксида щелочного металла с помощью двух насосов-дозаторов.The lower inputs of the anode chambers 4 of all electrochemical reactors are connected by
Выполнение устройства с электродами и мембранной цилиндрической формы с возможностью раздельной подачи в анодную и катодную камеры 4, 5 рабочего раствора гидроксида щелочного металла с помощью двух насосов-дозаторов исключает образование застойных зон в реакторе, что обеспечивает равномерное течение электролиза в объеме конструкции всего устройства.The implementation of the device with electrodes and a cylindrical membrane shape with the possibility of separate feeding into the anode and cathode chambers 4, 5 of the working solution of alkali metal hydroxide using two metering pumps eliminates the formation of stagnant zones in the reactor, which ensures uniform electrolysis flow in the design volume of the entire device.
Установка содержит предпочтительно два электрохимических реактора Р1-Pi. Анодные камеры электрохимических реакторов P1-Pi верхними штуцерами соединяются с коллектором анодным верхним КАВ, а нижними штуцерами - с коллектором анодным нижним КАН.The installation preferably contains two electrochemical reactors P 1 -P i . The anode chambers of the electrochemical reactors P 1 -P i are connected with the upper fittings to the collector by the anode upper CAB, and the lower fittings are connected to the collector by the anode lower CAS.
Катодные камеры электрохимических реакторов P1-Pi верхними штуцерами соединяются с коллектором катодным верхним ККВ, а нижними штуцерами - с коллектором катодным нижним ККН.The cathode chambers of electrochemical reactors P 1 -P i are connected by upper fittings to the upper cathode cathode collector and lower fittings to the lower cathode cathode collector.
Перед подачей электропитания для электрохимической обработки раствора гидроксида щелочного металла анодные и катодные камеры электрохимических реакторов P1-Pi заполняют этим раствором через нижние коллекторы КАН и ККН с помощью насосов-дозаторов НД1, НД2.Before applying power to the electrochemical treatment of the alkali metal hydroxide solution, the anode and cathode chambers of the P 1 -P i electrochemical reactors are filled with this solution through the lower collectors KAN and KKN using metering pumps ND1, ND2.
Продукты электрохимического разложения из анодных камер реакторов через коллектор анодный верхний поступают в сепаратор газ-жидкость СГЖ и разделяются там на газообразную фазу (кислород, который поступает в атмосферу) и жидкую фазу, содержащую феррат щелочного металла и FeO4 2-, направляемый для дальнейшего использования в качестве коагулята.The products of electrochemical decomposition from the anode chambers of the reactors through the upper anode collector enter the SGH gas-liquid separator and are separated there into a gaseous phase (oxygen that enters the atmosphere) and a liquid phase containing alkali metal ferrate and FeO 4 2- , sent for further use as a coagulate.
Продукты катодного разложения раствора электролита из катодных камер электрохимических реакторов P1-Pi через коллектор катодный верхний ККВ поступает в сепаратор ЕК, где разделяются на газообразную фазу (водород, который выделяется в атмосферу) и жидкую фазу, содержащую водный раствор гидроксида щелочного металла, которая подается на вторичную переработку и сливается в емкость с рабочим раствором гидроксида.The products of the cathodic decomposition of an electrolyte solution from the cathodic chambers of P 1 -P i electrochemical reactors through the collector the upper cathode cathode discharge pump enters the separator EC, where they are separated into a gaseous phase (hydrogen that is released into the atmosphere) and a liquid phase containing an aqueous solution of alkali metal hydroxide, which fed to recycling and discharged into a container with a working solution of hydroxide.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016149618A RU2631428C1 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Method for electrochemical synthesis of alkali metal ferrates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016149618A RU2631428C1 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Method for electrochemical synthesis of alkali metal ferrates |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2631428C1 true RU2631428C1 (en) | 2017-09-22 |
Family
ID=59931115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016149618A RU2631428C1 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Method for electrochemical synthesis of alkali metal ferrates |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2631428C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103014746A (en) * | 2013-01-06 | 2013-04-03 | 东北电力大学 | Device and process for preparing liquid ferrate through electrolysis method |
RU160773U1 (en) * | 2015-09-08 | 2016-03-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | INSTALLATION FOR INTEGRATED PRODUCTION OF CHLORINE-CONTAINING REAGENTS AND SODIUM FERRATE |
RU162651U1 (en) * | 2015-11-09 | 2016-06-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | DEVICE FOR INTEGRATED PRODUCTION OF CHLORINE-CONTAINING REAGENTS AND SODIUM FERRATE |
-
2016
- 2016-12-19 RU RU2016149618A patent/RU2631428C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103014746A (en) * | 2013-01-06 | 2013-04-03 | 东北电力大学 | Device and process for preparing liquid ferrate through electrolysis method |
RU160773U1 (en) * | 2015-09-08 | 2016-03-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | INSTALLATION FOR INTEGRATED PRODUCTION OF CHLORINE-CONTAINING REAGENTS AND SODIUM FERRATE |
RU162651U1 (en) * | 2015-11-09 | 2016-06-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | DEVICE FOR INTEGRATED PRODUCTION OF CHLORINE-CONTAINING REAGENTS AND SODIUM FERRATE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5640266B1 (en) | Electrolyzed water production apparatus and electrolyzed water production method using the same | |
KR101640592B1 (en) | Apparatus for producing hydrogen-dissolved drinking water and process for producing the dissolved drinking water | |
CN103060834B (en) | A kind of technological process of electrolytic sulfite | |
EA013774B1 (en) | Device for the electrochemical treatment of the water and the water solutions | |
CA3073862C (en) | Alkali-metal chloride solution electrolyser | |
CN107253782A (en) | A kind of ferrikinetics electrochemistry Fenton method for treating water and device | |
WO2007046730A2 (en) | Water electrochemical processing device | |
JP4597263B1 (en) | Electrolyzed water production apparatus and electrolyzed water production method using the same | |
RU160773U1 (en) | INSTALLATION FOR INTEGRATED PRODUCTION OF CHLORINE-CONTAINING REAGENTS AND SODIUM FERRATE | |
CN106976894B (en) | A kind of method that lithium chloride electrotransformation directly prepares lithium carbonate | |
RU2631428C1 (en) | Method for electrochemical synthesis of alkali metal ferrates | |
CN102925919A (en) | On-line addition device for three-dimensional electrode electrochemical oxidation ferrate solution | |
CN201809447U (en) | Columnar membrane electrolytic tank for electrolyzing gold from cyanided pregnant solution | |
JPH11226576A (en) | Method and apparatus for treating wastewater | |
RU2644771C1 (en) | Method for producing hypochlorous acid solution | |
RU51613U1 (en) | DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL TREATMENT OF WATER OR AQUEOUS SOLUTIONS | |
CN203754820U (en) | Chlorine dioxide compound disinfectant generator | |
RU171421U1 (en) | ELECTROCHEMICAL REACTOR FOR PRODUCING ANODIC OXIDATION PRODUCTS OF ALKALI OR ALKALINE EQUIPMENT CHLORIDES | |
RU2614450C1 (en) | Electrochemical module cell for treatment of electrolyte solutions | |
RU2637506C1 (en) | Installation for electrochemical decomposition of aqueous solutions of chlorides | |
RU2100286C1 (en) | Method of disinfecting water | |
RU2454489C1 (en) | Electrochemical cell for treatment of electrolyte solutions | |
RU169435U1 (en) | Installation for the complex production of chlorine-containing reagents and sodium ferrate | |
CN110158112B (en) | Electrochemical oxidation IO3-Conversion to IO4-By electrolysis of | |
RU196524U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING ALKALINE SOLUTION FERRAT (VI) SODIUM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE4A | Change of address of a patent owner |
Effective date: 20180119 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191220 |