химический каталог




Перхлораты: свойства, производство и применение

Автор И.Шумахер

ки до содержания около 57% HClOj; хлористый водород отгоняют с паром.

V. Загрязненная хлорная кислота подвергается вакуум-дистилляции в стеклянной или покрытой стеклом аппаратуре, причем образуется продукт высокой чистоты, содержащий 70— 71% НСЮ4. Образующиеся в кубе кристаллы непрореагировав-шего NaC104 удаляются и возвращаются на первую стадию.

Важными особенностями процесса являются: новое устройство кубов и конденсаторов и метод, с помощью которого кристаллы перхлората натрия непрерывно удаляют из производственного цикла. Эту операцию проводят путем свободного осаждения кристаллов из пульпы в барометрической трубе, погруженной в открытый приемник (затвор); отсюда жидкая масса поступает на (Ьильтр для отделения твердого осадка NaC104 и подачи его на первую стадию.

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕРХЛОРАТОВ

Возможные методы

Известно большое количество методов получения перхлоратов, и хотя некоторые из них не имеют промышленного значения, они

Получение перхлоратов

93

могут представить определенный интерес и поэтому перечислены ниже для сравнения с другими методами:

1. Электролитическое анодное окисление водного раствора хлората.

2. Электролитическое окисление хлоридов

3. Термическое разложение хлората с образованием перхлората, хлорида и кислорода.

4. Нейтрализация хлорной кислоты соответствующим основанием или некоторыми металлами.

5. Прямое химическое окисление хлоратов сильными окислителями (озон, персульфаты или двуокись свинца).

6. Воздействие крепких минеральных кислот на хлораты с получением перхлората, хлорида и двуокиси хлора.

7. Естественное окисление природных хлоридов. Электролитическое окисление хлоратов. Электролиз водных

растворов хлоратов является единственным промышленным процессом, применяемым в настоящее время для производства перхлората натрия. Однако в качестве товарного продукта собственно перхлорат натрия используется редко; почти исключительно он применяется как промежуточный продукт для получения хлорной кислоты и других перхлоратов (перхлоратов калия, аммония и лития) путем обменного разложения. Эти процессы описаны в соответствующих разделах данной главы.

История развития электролитического метода производства перхлоратов подробно рассмотрена в главе I. Здесь же кратко перечислены (в хронологическом порядке) наиболее важные технологические усовершенствования этого процесса*:

1898 Ферапер15 сообщил следующие данные о проведении процесса: электролит—5%-ный раствор КС103 или раствор, содержащий до 50% NaC103; выход по току увеличивается с повышением концентрации электролита; раствор—нейтральный или кислый, в щелочном растворе окисление хлората происходит только вначале; при использовании раствора КС103 выходы по току ниже, чем в случае раствора NaC103. Материал анодов—платина. При высокой плотности тока на платиновом, свинцовом, медном, цинковом или никелевом катодах восстановление хлорида не наблюдается; на стальном или кобальтовом катоде происходит быстрое восстановление. Применение низких температур (17—20 °С) дает лучшие результаты, чем работа при выскоих температурах (75 °С); влияние промежуточных температур не исследовано. Плотность тока—до 1660 а1м"\ —98%-ный выход по току достигнут электролизом 50%-ного раствора NaC103B течение 22 ч при плотности тока 830 а1.и2. Рабочее напряжение 4,5 в. Теоретически при силе тока 1 а за 25 ч должны подвергнуться превращению в перхлорат 50 г NaC103. Выделение 03 наблюдается только в конце электролиза.

" Фирма «Pennsylvania Salt Manufakturing Со.» Report, ((Investigation of Methods to Produce Sodium Perchlorate without Use of Platinum*, pt. I, Literature Review; Aug. 31, 1951; Contract No NONR 372(00), Office of Naval Research.

94

Гл. V. Производство хлорной кислоты и перхлоратов

Уинтелер16 проводил процесс при следующих условиях: электролит—насыщенный раствор КСЮ3; результаты применения 20 и 50%-ного раствора NaC103 почти одинаковы, при работе с 5%-ным раствором NaCI03 достигнуты более низкие выходы; по-видимому, существует минимальная концентрация, превышение которой не дает эффекта; при эквивалентной концентрации электролиз раствора КСЮ3 дает такие же выходы по току, как и электролиз раствора NaC103; среда—нейтральная. Материал катодов и анодов—гладкая листовая платина; аноды пз платинированной платины не пригодны. Температура должна быть ниже комнатной; при 50—60 "С достигнуты низкие выходы по току, при 100 °С окисление не наблюдается, при кипении раствора происходит катодное восстановление г.ерхлората. Процесс исследован прн плотности тока 100 , 400 , 800 и 1600 а/м1; установлено, что выходы по току возрастают с увеличением плотности тока; при катодной плотности тока ниже 200 а/м'1 замечено некоторое восстановление. При работе с раствором КС103 напряжение составляет 6 в, а при использовании раствора NaC103—от 4 до 4,5 в. Для проведения электролиза необходимо механическое перемешивание раствора.

1902—1903. Леделин11 предложил применять бихрочат в качестве добавки к электролиту в кислой среде.

1903. Эксли18 использовал растворы NaC10s с концентрацией 4—66%. Он установил, что при применении раствора бихромата натрия, содержащего-2 г/л Na2Cr207, катодное восстановление не происходит; повышение щелочности среды приводит к снижению выхода по току. Материал анодов— прокаленная платина (пластины размерами 3X4 см); в случае анодов из платинированной платины выходы по току значительно более низкие. Катоды—из платинированной платины (односторонне работающие пластины, расположенные по обе стороны анода). При низких температурах достигаются лучшие результаты, при 80 °С перхлораты ие образуются; влияние промежуточных температур не изучалось. Пропесс исследован при плотности тока 200—800 а/м2. Если плотность тока достаточно высока, то лишь значительное снижение концентрации хлората в растворе может вызвать заметное снижение выхода по току. Электролиз необходимо проводить при некоторой минимальной величине анодного потенциала (не указан). Количество выделяющегося озона в процессе электролиза возрастает. Выход по току вначале всегда на несколько процентов ниже, чем в дальнейшем.

1912. Алманд1* сделал обзор промышленных методов получения перхлоратов. Описано применение 60—70%-ных слабокислых растворов NaC103. Материал анодов—гладкая листовая платина; высокое перенапряжение, как сообщали, приводит к снижению разряда ионов ОН-. Катоды—стальные. Темпера тура электролиза ниже 10 °С, плотность тока 800 а/м?, напряжение 6,5—7 в; выход по току составляет в среднем 85%, раствор необходимо хорошо перемешивать. Расход электроэнергии на образование 1 кг перхлората натрия равен 3,5 квт-ч.

1919. Опубликованы данные20 по электролитическому окислению растворов КСЮ3 при 27 °С и плотности тока 1500 а!м2.

1920. Уильяме21 составил обзор производственной практики получения перхлоратов. Электролизу подвергались нейтральные или кислые растворы, содержащие 600—700 г/л NaC103; материалом для анодов служила платина, а для катодов—сталь. Температура в начале процесса была 30 °С, затем постепенно повышалась до 45—50 °С. По данным Уильямса, выход по току резко не снижался рплоть до 60 °С. При высоких температурах проявлялись преимущества подкисления раствора и достигались лучшие выходы по энергии; средний показатель—3,5, при 42 °С—3,4, при 59 °С—3,0 (данные Уильямса). Каждой температуре соответствовала определенная равновесная концентрация образующегося при электролизе хлористого натрия (2—3 г/л NaCl при 30 °С и до 4,7 г'л при 59 °С). Плотность тока сначала составляла 4000 — 5000 а/м2, а в конце процесса снижалась до 3000 а1 м-\ напряжение возрастало

Получение перхлоратов

95»

по мере хода электролиза, средний выход по току был выше 85?о. Выделение О наблюдалось только после падения концентрации NaC103 ниже 10 г/л.

3 Книбс с сотр.22. показали, что максимальную электропроводность, которая возрастает с повышением температуры, имеют растворы, содержащие 550—600 г/л хлората, и растворы с концентрацией перхлората 600 г/л. Изучалось влияние температуры и концентрации раствора электролита на разряд попов ОН", С1~, СЮ., и на другие возможные реакции, происходящие на аноде. Установлено, что подкисление раствора необходимо для снижения потерь тока при разряде ионов ОН- и С1~. Обнаружено также, что полное сопротивление перхлоратной ванны гораздо выше в конце, чем в начале процесса, хотя сопротивление электролита может быть неизменным.

1921. Блау с сотр.23 применяли для электролиза растворы, содержащие 60 г/л КС103; материалом для анодов служила платина, а катоды были изготовлены из никеля. Процесс вели при 24—27 °С. При температуре выше 20 °С и низкой плотности тока (1000 а/м2) выходы по току заметно падали. Плотность тока на аноде н катоде была одинакова —1500 а/м2, напряжение составляло 7,4— 8,5 в. Выходы по току возрастали с повышением плотности тока на катоде, а изменение плотности тока на аноде было мало эффективным Перхлорат калия осаждался на анодах даже при высоких скоростях электролита.

1932. Зрхардгп24 сообщил об электролизе растворов, содержа

страница 22
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

Скачать книгу "Перхлораты: свойства, производство и применение" (2.31Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
обучающий центр маникюр педикюр в королеве
видеопроектор в прокат
врпн-н1,8-2-3
узнать стоимость номера автомобиля

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)