химический каталог




Перхлораты: свойства, производство и применение

Автор И.Шумахер

электродов48 увеличивается с повышением температуры от 40 до 65 °С.

Из сказанного выше можно сделать вывод, что рабочую температуру перхлоратноп ванны следует поддерживать в пределах 35—50 °С.

Скорость циркуляции электролита через ванну будет меняться с изменением условий ее работы. Во всех перхлоратных ваннах необходимо отводить тепло для обеспечения требуемой температуры. Большинство промышленных ванн оборудовано охлаждающими змеевиками (составляющими часть корпуса ванны), которые могут служить также катодами ванны. За счет белее быстрой циркуляции раствора через ванну отвод тепла из нее повышается. В общем случае высокие плотности тока, низкие рабочие температуры (менее 30 °С) и малое содержание хлората (менее 100 г 1л) благоприятствуют пропусканию электролита через ванну с большой скоростью; справедлива также обратная зависимость.

Даже в самых ранних работах по электролизу хлората натрия указывается на проведение процесса в нейтральном или слабокислом растворе во избежание разряда ионов ОН-. Леделин17 получил патент на поддержание нещелочной среды в перхлорат-ной ванне. Книбс и Палфримен22 поддерживали низкую концентрацию гидроксильных ионов, уменьшая таким образом их разряд и влияние на плотность тока. Уильяме21 отметил преимущества периодического добавления кислоты, только прн высокой температуре (40—60 °С). В промышленных перхлоратных ваннах применяют слабокислый электролит: рН = 6,6—6,8.

Выход по току в перхлоратной ванне с анодами из гладкой платины и содержащей более 100 г!л NaC103 составляет' 90% и выше. Согласно Эрхардту24, выход по току составлял 95%, а по данным Уильямса21—85%. Книбс и Палфримен22 нашли, что выход по току повышается с понижением температуры. Ими достигнут выход по току 93% при 30 °С и 83% при 60 °С. Шумахер48 получил выход по току 90% при содержании хлората 90—100 г!л и 70% при концентрации 5—90 г!л NaC103. В общем случае выход по току быстро падает при уменьшении содержания хлората натрия ниже 100 г!л. В конце электролиза наблюдается выделение озона15» 18>21, что приводит к снижению выхода по току. В работах, опубликованных в последнее время, указывается, что высокие выходы по току (более 90%) в производстве перхлората натрия62'63 могут быть также получены при использовании анодов из двуокиси свинца.

Получение перхлоратов

105

Превращение хлората в перхлорат практически является полным. Некоторое количество хлората может быть потеряно вследствие разложения, если для поддержания нужного рН слишком быстро вводят концентрированную соляную кислоту. Хлор-ион, поступающий в виде соляной кислоты, превращается в хлоратный и затем в перхлоратный анионы. Поэтому для определения степени истинного превращения хлорида и хлората в перхлорат необходимо учитывать, что к раствору (содержащему NaCl и NaC103), который поступает на питание ванн, добавляют соляную кислоту для корректировки рН электролита.

Технико-экономические показатели производства перхлората натрия зависят частично от количества платины, потерянной в ванне. Разрушение платины происходит вследствие химической коррозии (преобладающий процесс) и путем эррозии. Платина, разрушаемая в результате коррозии, не обязательно должна находиться в электролите, удаляемом пз электролизера в растворенном состоянии; часть ее может содержаться в шламе, выгружаемом из ванны. Можно предполсжить, что коррозия возникает на гранях кристаллов платины, где наблюдается наибольшая концентрация загрязняющих примесей. Когда материал на гранях химически разрушается, твердые кристаллы платины отделяются и попадают в шлам. Шумахер48 сообщил, что расход платины на 1 пг готового перхлората натрия равен 5,6 г, по данным фирмы «1. G. Farbenindustrie, A. G., Bitterfelcb24'53, расход платины на 1 m перхлората калия составлял 3 г. Гейтман заявил (пат. США 28256243), что степень регенерации платины, потерянной в ванне для получения перхлората натрия, равна 91,9%.

По вопросу о фактических потерях платины при эксплуатации ванн опубликовано очень мало работ. По данным Шумахера48, при повышении температуры от 40 до 65 °С потеря платины увеличивается. Он также сообщил об увеличении потери платины при возрастании плотности тока с 3100 до 4600 а/м2. Филип и Морган68 установили, что с ростом содержания хлорида в электролите потери платины увеличиваются.

Падение напряжения е перхлоратной ванне зависит главным образом от четырех факторов: расстояния между анодом и катодом, типа и концентрации солей в электролите, плотности тока на аноде и температуры электролита. В целом суммарное падение напряжения на ванне возрастает при: а) увеличении расстояния между анодами и катодом; б) высоком содержании аниона перхлсрата и низком содержании иона СЮ~ в электролите, в) повышении анодной плотности тока и г) понижении температуры. В дополнение к этому падение напряжения в ансде (вследствие его омического сопротивления и сопротивления соединения анода с токоподводящими шинами) и условия токоподвода к катодам

106 Гл. V. Производство хлорной кислоты и перхлоратов

оказывают влияние на общее падение напряжения на ванне. Благодаря возможности более близкого расположения электродов в малой лабораторной ванне падение напряжения на ней обычно ниже (5—6 в), чем падение напряжения на промышленной ванне {6,5—7 в).

Расход электроэнергии для перхлоратной ванны прямо пропорционален падению напряжения на ней и выходу по току. Согласно Эрхардту24, расход электроэнергии на образование 1 кг перхлората натрия равен 3 квш-ч, а по данным Алманда19— 3,5 квш-ч. Шумахер48 сообщил, что для получения 1 кг NaC104 требуется 4,4 квш-ч (переменный ток); сюда входит и расход электроэнергии для питания двигателей^ вспомогательного оборудования процесса (вентиляторы, насосы, центрифуги и др.). Очевидно, что конструкция перхлоратной ванны и выбранные условия эксплуатации оказывают прямое влияние на расход электроэнергии.

В табл. 29 приведены показатели работы различных промышленных ванн для получения перхлората натрия. В ваннах фирмы «Атепсап Potash and Chemical Corporations сырьем для первой стадии процесса служит хлорат натрия, а продукт представляет собой смесь NaC103+NaC104; сырьем для второй стадии является смесь NaC103+NaC104, продукт этой стадии—перхлорат натрия. Как видно из табл. 29, режим эксплуатации ванны принимают в зависимости от ее конструкции и типа анодов.

Таблица 29

Показатели работы различных промышленных ванн для производства перхлората натрия

Показатели Ванна фирмы «Cardox Corporation* Ванна фирмы Начальная концентрация 90-110

NaC103, г/л ..... 650—700 400—500 600

(далее перио- (+500 г/л

дическая NaC104)

добавка)

Начальная концентрация

Na2Cr207, г!л 1 3—4 5 ' 5

рН среды....... <Ю,5 Слабокислая 6,1—6,4 —

Температура...... 45—55 35 40—45 40—45

Конечный раствор

¦Концентрация NaC!04, г/л 800 1000 500 580—600

Концентрация NaC103, г/л 20 <50 90—110 5

Получение перхлоратов

107

Продолжение табл. 29

Показатели Ванна фирмы «Cardox Corporation* Ванна фирмы «I. G. Farbenindustrie, A.G., Bitterfeld» Ванна фирмы «American Potash and chemical Corporation* 1-я стадия 2-я стадия Электротехниче-

ские данные

Нагрузка на ванну, а . . 500 12000 5000 5000

Плотность тока, а/ж2

5200 3000 3110 3110

— — 770 770

Напряжение, в..... 6,2—6,8 6,5 6,8 6,8

Выход по току, % ... 97 — 90 70

Выход по энергии, % . . — — 14,4 11,4

Расход электроэнергии на 4,1 4,2

1 \г NaC104, квт-ч . . 3,55 3,3 Прочие показатели

Потери платины, г/т . . — 2,8 5,6 5,6

Производительность . . . 0,9 кг/ч 83 т/месяц — —

(1 ванна) (5 ванн)

Способ эксплуатации . . Периодиче- Периодиче- Непрерыв- Периодиче-

ский ский (8 су- ный, с ре- ский, с ре-

ток), с ре- циркуляцией циркуляцией

циркуляцией электролита электролита

электролита по 7,4 л/мин по 7,4 л/мин

через 5 ванн через каж-

последова- дую ванну

тельно параллельно

Схемы производства хлората натрия, перхлоратов натрия и калия, используемые фирмами «American Potash and Chemical Corporation*47"50, «Cardox Corporation*51 и «I. G. Farbenindustrie, A. G., Bitterfeld»52>53, изображены на рис. 7—9 (стр. 108 сл.).

Производство перхлората калия

Перхлорат калия может быть получен в электролитической ванне аналогично перхлорату натрия. Однако на практике этим методом не пользуются вследствие низкой растворимости перхлората калия по сравнению с перхлоратом натрия. В ваннах для производства КС104 даже при больших скоростях циркуляции электролита23 происходит зарастание анодов кристаллами. Ферстер25 сообщил

страница 25
< 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
золинген охотничьи ножи официальный сайт
футболки в оренбурге
как защитить обода гироскутера
корпоративные курсы по excel и powerpoint в москве

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
(08.12.2016)