SU1242550A1 - Электролизер дл получени ионогенных химических соединений - Google Patents

Description

t1

Изобретение относитс  к области химии и может быть использовано дл  одновременного получени  широкого ассортимента химикатов в приборостроении , радиоэлектронике и хими- ческой промьшленности.

Целью изобретени   вл етс  повышение степени использовани  сырь  при одновременном обеспечении возможности расширени  ассортимента полу- чаемых соединений, а также сокращение времени на проведение процесса.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство имеет корпус 1 кольце- образной формы, внутри которого кон- центрично помещена ванна 2 с возможностью импульсного вращени  в горизонтальной плоскости, В корпусе 1 и в ванне 2 в радиальном направлении размещены непроницаемые дл  ионов . перегородки 3 и 4. Кроме того, в корпусе 1 концентрично размещена ионитова  мембрана 5 марки МК-100, образующа  вместе с мембраной 5 и стенками корпуса I камеры 6 и 7. Во всех камерах 6 помещено по одному графитовому аноду 8, заключенному в чехол из катионообменной мембраны МК-100. В камерах 10 размещено по одному графитовому катоду 9, наход щемус  в чехле из анионообменной мембраны МА-100.

Соседние по линии радиуса камеры 7 и 10 ванны соединены коленообраз- ной съемной трубкой П (электролитическим ключом), в которую помещена анионообменна  мембрана МА-100. Трубка 1 заполнена дистиллированной водой и опущена, концами в растворы ка- Мер 7 и 10. Импульсное вращение ванны 2 обеспечиваетс  шаговым электромотором 12, ось которого соединена металлическими штангами 13 с корпусом ванны 2. Все электроды питаютс  от внешнего источника - посто нного гока,

Электролизер работает следуюпщм образом.

Во все ионитовые чехлы (ИЧ) и во все камеры 7 средней ванны, и в ко- ленообразные трубки заливают дистиллированную воду, во все камеры 6 и 10 крайних ванн заливают разные по химическому составу водные растворы исходных ионогенных соединений: А Х , и т.д. - в камеры 6;

,

.

fmR S

и т.д. - в каC Z +D E К Z

меры 10.

Включением шагового электромотогг ра 12 поворачивают ванну 2 таким образом , чтобы ее камеры с исходными соединени ми остановились напротив камер с нужными исходными соединени ми в камерах 6, которые могут образовать в камерах 7 средней ванны необходимый ассортимент новых химических ионогенных соединений: А, , , и т.д., которые .образуютс  при включении электродов 8 и 9 во всех камерах крайних ванн. Процесс ведут до достижени  необходи мой концентрации целевых ионогенных соединений.

Одновременное образование новых химикатов происходит в результате протекани  в камерах электрохимических ионообменных реакций

А Х +В У A Y +X +B

C E +Zr+D

.

Камер 6, 7 и 10 в каждой ванне может быть по меньшей мере три, а верхний предел количества этих камер может достигать в каждой ванне 15-20 ограничива сь лишь конкретными решени ми: практических задач производства и целесообразными экономически максимальными габаритами промьшшен- ного электролизера и максимальным количеством необходимого ассортимента получаемых химикатов.

При количестве камер от трех и более в каждой ванне с разными ис- кодными ионогенными соединени ми в камерах каждой из крайних;ванн количество возможных сочетаний ионов с образованием новых ионогенных соединений в камерах средней ванны резко возрастает, т.е. возможно в одном электролизере одновременно получать широкий ассортимент различных новых химикатов - ионогенных химических соединений.

в предлагаемом электролизере в способной импульсно вращатьс  многокамерной ванне 2 все камеры вьтолне- ны съемными, идентичными друг другу и взаимозамен емыми. Число камер во всех трех ваннах одинаково по количеству , будучи равным числу загруженных в каждую из крайних ванн исходных соединений. Благодар  такой конструкции путем простого вращени  ван- ны 2 или механической перестановки

их в случае необ одимости на способной к вращению опорной раме ванны с гнездами дл  камер возможно одновременно получать большой набор новых соединений.

Так, например, из исходных соединений АХ

+ VC ZV

,

щихс  в четырех анодных камерах,

наход - и Нтисходных соединений В X , , , наход щихс  в четырех катод- ньк камерах (чертеж), можно получить одновременно следущие четыре новых соединени , не переставл   камеры местами: , , , , а

10

внутренней 80 см. Объем камер элек ролизера с четырехкамерными ваннам 350 см у внешней ванны, 300 средней ванны, 280 см у внутренне ванны. Диаметр съемной коленообраз ной трубки 2 см. Растворы исходны соединений готов тс  на дистиллиро ванной воде.

Начальное напр жение посто нног тока на клеммах ванн 120 В, конечн напр жение 80-90 В. Величина тока 0,2-0,3 А.

В четыре -камеры внешней ванны з литы на 0,75 объема 0,1 н. раствор

путем дополнительной перестановки ка-15 соединений NaCl, KNO,, LiF, CsOH;

мер на опорной раме ванны 2 (ванна 2 фактически состоит из р да самосто тельных камер), можно последовательно за один технологический процесс получить по четыре новых соединени  и дополнительно еще 12 новых соединений:

20

,

,

,

, , , , , , , ,

а в четыре камеры внутренней ванны 0,1 н. растворы соединений , NaCl, NaOH, RbCl. Начальное напр ж ние 120 В, конечное 80 В. Продолжи тельность электролиза 6 ч. После окончани  процесса в четырехкамер средней ванне одновременно получен с 96-98%-ным выходом по веществу новые ионогенные соединени  NaBr, КС1, LiOH, CsCl. Соединением раств ров из камер внешней и внутренней ванн дополнительно получены с теми же выходами по веществу новые соед нени  , NaNO,, NaF, RbOH.

Таким образом, из вз тых исходных четырех катионов и четырех анионов можно получить в камерах средней ванны шестнадцать новых ионогенных соединений , а из п ти катионов и п ти анионов разной природы соответственно можно получить 25 новых ионогенных соединений, из шести разных по природе катионов и шести разных анионов можно получить уже 36 новых соединений и т.д., т.е. число новых соединений, получаемых в предлагаемо электролизере, равно произведению числа исходных катионов и анионов, участвующих во встречном электрохимическом синтезе. Помимо образующихс  новых соединений в камерах средней ванны противоионы исходных соединений , накапливающиес  в камерах крайних ванн, также могут быть ис- - пользованы дл  получени  новых ионогенных соединений путем физического смешени  растворов из камер крайних ванн, спускаемых через донные краны в емкости-смесители, расположенные под электролизером, т.е. в предлагаемом электролизере возможно осуществление безотходной технологии со lOOZ-ным использованием исходного сырь .

Оптимальные габариты лабораторно- го электролизера: диаметр каждой из трех ванн 4 см, длина окружности внешней ванны 120 см, средней 100 см

внутренней 80 см. Объем камер электролизера с четырехкамерными ваннами: 350 см у внешней ванны, 300 средней ванны, 280 см у внутренней ванны. Диаметр съемной коленообраз- ной трубки 2 см. Растворы исходных соединений готов тс  на дистиллированной воде.

Начальное напр жение посто нного тока на клеммах ванн 120 В, конечное напр жение 80-90 В. Величина тока 0,2-0,3 А.

В четыре -камеры внешней ванны залиты на 0,75 объема 0,1 н. растворы

0

5

0

,

5

0

а в четыре камеры внутренней ванны - 0,1 н. растворы соединений , NaCl, NaOH, RbCl. Начальное напр жение 120 В, конечное 80 В. Продолжительность электролиза 6 ч. После окончани  процесса в четырехкамерной средней ванне одновременно получены с 96-98%-ным выходом по веществу новые ионогенные соединени  NaBr, КС1, LiOH, CsCl. Соединением растворов из камер внешней и внутренней ванн дополнительно получены с теми же выходами по веществу новые соединени  , NaNO,, NaF, RbOH.

Дл  получени  тех же соединений в известном устройстве потребовалось ввести дополнительный электролизер с габаритами, аналогичныг 1и габаритам предлагаемого электролизера, причем на проведение процесса потребовалось 24 ч, т.е. в четыре раэа больше времени , чем в предлагаемом электролизе- ре.

Перестановкой камер внутренней ванны с новыми загрузками соединений , NaCl,NaOH, RbCl и соединением растворов из камер крайних ванн получены в Предложенном элект ролизере.. с 6-98%-ными выходами по веществу дополнительно восемь соединений.

В табл. 1 представлены сравнительные экспериментальные данные по получению ионогенных химических соединений в предложенном и известном электролизерах. Во всех опытах использовались водные растворы исходных ионогенных соединений с концентрацией 0,1 г/экв. Выход по веществу в предложенном электролизере 97-98%, в известном 87-90%.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с известным позвол ет повысить степень использовани  сырь  и одновременно

S12425506

обеспечивает возможность получени Кроме того, оно позвол ет значительширркого ассортимента получаемыхно сократить врем  на проведение проионогенных химических соединений.цесса получени  таких соединений.

Предлагаемый В камерах внелшей ванны:

KY, НаНО,, , КЬВг

& камерах внутренней вак

ны: НаОН, RbCl, LiF, Csl

Исходна  раздел ема  смесь катионов: К, На , ИН,Rb

Исходна  раздел ема  смесь анионов: ОН, СГ , F, 1

В камерах вкешнеЛ ванны: CaClj, NaF, RbBr, CsCl

В камерах внутренней ванны KNO,, , MgCl.HI

спаре«-

Исходна  раздел ема  смесь катионов: Са, N , ЙЪ , Cs

Исходна  раздел ема  смесь анионов; N0, Вг, Cl, I

Редактор Л, Гратилло

Составитель В. Банников

Техред Л.Олейник Корректор Л. Пилипенко

Заказ 3671/28 Тираж 615Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предпри тие , г. Ужгород, ул. Проектна , 4

100

S.9

КОН, ИаС1, NH F, НЫ

50

23.6

ЮО 6,5

.Ca(NO,),, ,НаБ:г, RbCl, Csl

50

32,5

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНОГЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, имеющий корпус кольцеобразной формы, в котором концентрично размещена ионитовая мембрана, а в радиальном направлении - непроницаемые для ионов перегородки, образующие вместе с мембраной и стенками корпуса камеры, графитовые электроды в ионитовых чехлах, источник постоянного тока, о тличающийся тем, что, с це- лью повышения степени использования сырья при одновременном обеспечении возможности расширения ассортимента получаемых соединений, а также сокращения времени на проведение процесса, электролизер дополнительно снабжен ванной кольцеобразной формы, помещенной концетрично внутри корпуса с возможностью импульсного вращения в горизонтальной плоскости, при этом в радиальном направлении в ней размещены непроницаемые для ионов перегородки , совмещенные по радиусу с перегородками корпуса и разделяющие ее на камеры, в которые помещены графитовые электроды в ионитовых чехлах, соседние по линии корпуса камеры ванны и камеры внутри корпуса соединены ' электролитическими ключами, в которые помещены ионообменные мембраны.

   f