Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
В последние годы разработаны [67, 68] и находят применение в промышленности электроды из двуокиси свинца, которые могут работать при более высокой температуре, чем графитовые. Аноды из PbO2 достаточно стойки в процессе электролиза, могут работать при плотности тока 1000—3000 А/м2, При 60 °С, плотности тока около 1500 А/м2 процесс электролиза можно проводить при напряжении 3,4—3,6 В с выходом по току 85—86%. Применение этих анодов имеет большие преимущества по сравнению с графитовыми анодами. Электролизеры с анодами из PbO2 более компактны, вследствие малого износа работают при практически постоянном во времени тепловом и электрическом режиме, позволяют осуществлять более глубокую переработку поваренной соли в хлорат, чем графитовые [69—70], и получать растворы, содержащие до 750 г/л хлората при остаточном содержании поваренной соли 50 г/л и менее.
Двуокись свинца наносят на основу из титана, служащего для подвода тока к активно работающему слою перекиси свинца. Предложено также наносить слой перекиси свинца на графитовые аноды электролитическим способом из ванн с азотнокислым свинцом [71, 72]. Однако для практического применения таких анодов надо ре^ * шить задачу по предотвращению включения в электрохимический процесс графитовой основы электрода. В противном случае не может быть обеспечена долговечность работы такого анода.
Для получения растворов хлората натрия с малым содержанием - хлоридов, пригодных для непосредственного использования в производстве двуокиси хлора, удобно пользоваться анодами из двуокиси свинца. При этом несколько снижается выход хлората по току, однако стойкость анодов из двуокиси свинца существенно не снижается. Срок службы анодов из двуокиси свинца примерно в 4 раза больше, чем анодов из графита. Расход PbO2 составляет обычно 0,8—1,0 кг/т хлората натрия.
По сравнению с двухступенчатым процессом преимущество электролиза на анодах из двуокиси свинца заключается в том, что
растворы не загрязняются продуктами разрушения графитовых анодов на первой ступени электролиза и отпадает необходимость в расходе платины на второй ступени. Отмечается, что, несмотря на высокое ^содержание хлората, окисление его в перхлорат не наблюдается. "Добавки солей хрома к электролиту не только снижают процесс катодного восстановления, но и затрудняют анодное окисление хлората до перхлората.
В последнее время возобновился интерес к применению анодов на основе металлов платиновой группы, а также двуокиси рутения, нанесенных на титановую основу электрода [73—75]. Для более полного превращения хлорида натрия в хлорат (90—97%) можно завершать процесс электролиза на анодах из металлов платиновой группы [76].
Большой интерес представляет использование анодов,- образованных нанесением на титановую основу активного слоя, содержащего смешанные окислы рутения и титана. Такие аноды имеют низкое значение потенциала при высоких плотностях тока и позволяют проводить электролиз с высоким выходом хлората по току. Расход тока иа выделение кислорода невелик и содержание кислорода в электролитических газах ниже, чем при использовании анодов из двуокиси свинца. Сообщается [77] о промышленном применении анодов такого типа. При плотности тока 3 к А/м2 и температуре около 67 °С процесс электролиза протекает при анодном потенциале 1,4 В по сравнению с потенциалом 1,63 В на графитовых и 1,85 В на двуокисносвинцовых анодах [77].
Были предложены также аноды из окислов кобальта, нанесенных на основу из титана или другого стойкого в этих условиях металла [78].
В качестве катодов при монополярном включении электродов применяется обычная сталь. Рассматривалась так^ке возможность лспользовдния в качестве катодов никель-хромовых сталей или обычной стали с хромовым покрытием [33], чтобы исключить необходимость добавления к электролиту солей хрома. Однако такие предложения в промышленности не были использованы. При биполярном включении электродов катодная поверхность определяется конструкцией биполярного электрода и может быть графитовой или титановой.
Предпринимаются попытки снизить напряжение на хлоратных электролизерах за счет применения катодов, работающих с кислородной деполяризацией [79]. На пористых катодах, содержащих катализаторы из соединений металлов платиновой группы, хромовой кислоты и др., за счет сгорания подаваемого на электрод кислорода с выделяющимся на катоде водородом можно снизить напряжение до 1,2 В.
Процесс электролиза водных растворов хлорида натрия в электролизерах без диафрагмы используется также Для получения растворов гипохлорита натрия, применяемых для отбеливания и дезинфекции. Как отбеливатель раствор гипохлорита натрия предпочти-
too
I *
>
л5"
Концентрация NaClO, е/а
CU
Q со
тедьнее хлорной извести или растворов гипохлорита кальция, так как при применении последних в аппаратах образуется шлам, а на отбеливаемом материале могут образовываться осадки нерастворимых солей кальция, ухудшающие равномерность отбелки и качество получаемого материала. Наилучшие результаты получены при применении в качестве анодов платины или титана, покрытого активным слоем из металлов или окислов металлов платиновой группы (Pt, Ir, Ru и др.). Графитовые аноды недостаточно стойки й этих условиях.
