Анод для электрохимических процессов

(191 (11) 3(511 С 25 В 11/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт электрохимии АН СС(1946 г.),2. Патент США В 3977958,кл, 204-390. 1978 (прототип). г (54)(57) АНОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, содержащий титановую основу с нанесенной на нее активной мас- сой, включающей окислы кобальта и циркония, о т л и ч а ю щ и й с я . тем, что, с целью увеличения стойкости анода и снижения, энергозатрат при применении его в процессах органического электросинтеза и очистки сточных вод, активная масса дополнительно содержит окись никеля при следующем соотношении компонентов, мас.т:Окись никеля 10-20Окись, кобальта 46-56Окись циркония ОстальноеФИзобретение относится к промышлен ному электролизу, в частности к про- цессам органического электросинтеза и очистки сточных вод.Известен способ электрохимического получения этиленхлоргидрина, являющегося ценным органическим растворителем и исходным продуктом для синте. за некоторых полимеров в электролиэере с графитовым анодом И . 10Недостатками использования графитового анода в этих процессах являются высокое напряжение на электролизе, достигающее .15-20 В, что приводит к разрушению графитовых анодов и быст рому их износу в случае синтеза, например, этиленхлоргидрина и хлорекса, При использовании графитовых анодов в процессах очистки сточных вод наблюдается также относительно низ кая скорость окисления формальдегида на ннх, приводящая к непроизводительным затратам электроэнергии.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату 25 является анод для электрохимических процессов с покрытием из смеси окислов неблагородных металлов: СоО и 2 гО. обладающий существенными преимуществамн перед графитовым анодом, на. З 0 пример, более высокой электрохимичес кой активностью, стойкостью, прочностью и т.д. Как показали проведенные испытания, в процессах органичес кого электросинтеза и очистки сточных вод известный электрод обладает сравнительно высоким потенциалом и невысокой стойкостью 2.Целью изобретения является увеличение стойкости анода и снижение энергозатрат при применении его в процессах органического электросинтеэа и очистки сточных вод.Поставленная цель достигается применением в указанных процессах анода, содержащего титановую основу с нанесенной на нее активной массойиз смеси окислов кобальта, никеля и циркония, при следующем соотношении компонентов, мас.Х:50Окись никеля , 10-20Окись кобальта 46-56Окись циркония ОстальноеВведение в состав активного покрытия окиси никеля в количестве 55 10-20 мас.7 позволяет снизить перенапряжение выделения активного хлора, который является промежуточным окис-,лительным агентом, что приводит куменьшению напряжения на электролизере, Проведение процесса прн низкомнапряжении, т.е. в более мягких условиях, повышает стойкость анода иуменьшает побочные процессы, такиекак осмоление и выделение кислорода,что, в свою очередь, приводит к су-.щественному увеличению выхода целевого продукта в синтезе.Анод изготавливают следующим образом.Титановую пластину подвергаютпескоструйной обработке, обезжиривают, наносят раствор состава, г/л:Кобальт азотнокислый 182Цирконий азотнокислый 36,2Никель азотнокислый 65,9Анод затем сушат и прокаливаютпри 420 С в течение 15 мин.Операцию нанесения раствора, сушки и прокаливания повторяют 6-12 раздо нанесения на титановую основуокисного покрытия в количестве около 10 г/м. При этом содержание окиси никеля в покрытии составляет10 мас.7, 2 г 0234 мас.7, Со 50,156 мас,7.С целью определения пределов вводимой добавки .окиси никеля в предлагаемом аноде исследуют ряд окисныхпокрытий с содержанием окиси нике"ля 5-30 мас.Х. Аноды испытываютв условиях, синтеза хлорекса, в котором иэ-за высокого напряжения наэлектролизере условия работы анодаявляются более тяжелыми.При большом содержании окиси никеля (свяше 20 мас.7) анод при сохранении высокой электрохимической активности становится менее стойким.При содержании окиси никеля 30 мас,йза 200 ч работы при плотности то -ка 0,01 А/см напряжение на ячейкеповышается с 6,5 до 7,5 В, а прималом содержании окиси никеля (менее10 мас,й) повышается начальное напряжение на электролизере. При содержании окиси никеля 5 мас,Х напряжениена электролизере составляет 7,2 Впо сравнению с 6,5 В при содержанииокиси никеля, равном 10-20 мас,7.Таким образом, оптимальное содержание окиси никеля в окисном покрытиииз смеси Со 30 и 2 гОсоставляет 10 -20 мас,Ж,П р и м е р 1, Анод, состоящийиз окислов кобальта и циркония с со.держанием окиси никеля 10 мас.7 ис=. Редактор Н.Егорова Заказ 4728/15 Тираж 633 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 3 11014 пытывают. в процессе синтеза этиленхлоргидрина в 1,5 М растворе ИаСУ при 20 С, плотности тока 0,1 А/см .с подачей этилена в анодное пространство со скоростью 15 л/ч. Напряжение на .электролизере составляет 5,8 В и остается постоянным в тече. ние 200 ч испытаний. Выход целевого продукта по току при этом равен 90-92 Ж, 10Таким образом, введение в состав окисного прокрытия ИО в количестве 10 мас.Х позволяет увеличить выход по току на 2"7 Ж снизить напряжение на электролизере на 0,7 В и увеличить стойкость предлагаемого анода по сравнению с известным.П р и м е р 2. Анод из окислов кобальта и циркония с содержанием окиси никеля 20 мас.Х испытывают в процессе элетросинтеза хлорекса в 1,5 И растворе ИаСЗ в присутствии 153 этииенхлоргицрина, температуре 20 С, плотности тока 0,1 А/см и по- даче этилена сскоростью 7 л/ч. Выход хлорекса по току составляет 5 Я. При этом напряжение на электролизере равно 6,5 В и не превышает 6,7 В за 200 ч непрерывной работы,Таким образом, предлагаемый анод по сравнению с известным обеспечивает значительное снижение напря. жения на электролизере; на ЗОХ, что способствует стабильности работы анода во времени и приводит к увели 77 4чению стойкости активного покрытия. При этом выход целевого продукта увеличивается.П р и м е р 3. Анод состава, опи. санного в примерах 1-2, испытывают в процессе очистки сточных вод от формальдегида при 20 С, плотности то ка 0,05 А/см, Скорость окисления формальдегида составляет 8-10 А-ч на 1 г формальдегида, что в 2 раза выше, чем при использовании металло. окисного известного анода, и в 5-. 5,5 раз вышее, чем при использовании графитового анода. Металлоокисный анод, содержащий 10-20 мас.7. ИО, устойчиво работает в течение 3 мес. при этом напряжение на электролизере не превышает 2,5 В.Таким образом, применение анода, состоящего из металлической подложки с нанесенным на нее слоем активного окисного покрытия на основе СоО и ЕгО и окиси никеля в количестве 10-20 мас.Х позволяет снизить напряжение электролиза, увеличивает стойкость активного окисного покрытия, обладает заметной электрокаталитической и электрохимической активнос" тью, Это позволяет использовать его для целого ряца электрохимических процессов, в частности процессов электросинтеза хлорекса, этиленхлоргидрина и очистки сточных вод, на", пример от формальдегида в производстве основания Арнольда.