Электрод для электрохимического получения хлора и щелочи

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоциАлистическиРЕСПУБЛИК 291 (2) 15 И 4 С 2 ГОСУДАРСПО ИЗОБПРИ ГКН ЗОБРЕ ЕНИЯ льног жащии основу из с нанесенным на соталл е активным ов рутения, ч ающийо вьппения ния ниже нияа, акержит ения хло трода со следующем оотно Патент СШкп. 204-128 15-30 25-55 30-60 Изобрете химическому к электрода про це ссо в, ства хлора тро е относится к менно еских производству,дпя электрохичастности дпящелочи. изводВЕННЫЙ КОМИТЕТетениям и ОтнРытиямССОф(56) Патент США В 394875 1,кп, С 25 В 11/10, 1976,А 9 3855092,975,54) (57) ЭЛЕКТРОД ДПЯ ЭЛЕКТРОХИМИЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ЩЕЛОЧИ,Известен электрод для элемических процессов, содержащ ктропроводную основу из титана иди тантала, на которую нанесено активное покрытие, состоящее из окиси металла платиновой группы и смеси окислов металлов, содержащей окисел титана или тантала и по меньшей мере еще один окисел легирующего металла, выбранного из группы: олово, серебро, хром, лантан, алюминий, кобальт, сурьма, молибден, никель, железо, вольфрам, ванадий, фосфор, бор, берилий, натрий, кальций, стронций, свинец, медь и висмут, Окисел легирующего металла берется в количестпокрытием из смеси отитана и олова, о тс я тем, что, с целстойкости электродагозатрат на процессперенапряжения выделтивное покрытие элекуказанные окислы вшенин, мол.%:Двуокись рутенияДвуокись титанаДвуокись олова ве 0,1-507. от веса двуокиси титанаипи пятиокиси тантала. Отношение содержания металла платиновой группы костальным металлам окисного покрытиясоставляет 20:100-85:100. Для случаякогда активная масса известного электрода содержит ТхО, КцО и ЯпО,соотношение этих компонентов будетсоответствовать, мол.%: ТО 40-90;ЗпО 0,25-25; КпО 9,75-35, Известный электрод следующего состава,мол.Х: Кпо 21,8; Т 10 72,7; БпО5,5, после 1500 ч испытаний в концентрированном растворе. ИаС 1 при2 А/см и 60 фС имел анодный потенциал 1,42 В. В условиях испытаний пометоду переменной полярности (пятьанодных и пять катодных поляризацийпри 1 А/см(в течение двух минут каждая поляризация) указанный электродимеет потерю веса 0,09 мг/см последвух циклов испытаний и потерю веса4689700,01 мг/см после одного погруженияв амальгаму.Недостатком указанного электродаявляется низкая стойкость электродаи высокое перенапряжение хлора, равное при 2 А/см 140 мВ,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигае -мому результату является электроддля электрохимического получения хлора и щелочи, содержащий основу извентильного металла с нанесенным нанее активньм покрытием из смеси окислов олова, рутения и титана, причем 15мольное соотношение Т 10.(КцО+БпО)находится в пределах 1,5-2,5:1, а содержание БпОг составляет 35 - 50 мол.%в смеси БпО +К 0Известный электрод имеет состав 20активного покрытия в пределах, мол,7.:Т 10 60-75; БпО 10-20; КО 15-30,Известньй электрод с. активным покрытием состава; Т 10: (КО +БпО )==2,2;1 (в мольных долях) и при 2540 мол.% БпО в смеси КО +БпО, т.е.активная масса имеет состав, мол,7:ТО 67; БпО 13,2; КыО 19,8 и имеет в условиях хлорного электролизапотерю рутения из активной массы, 30равную 0,01 г на 1 т хлора.Перенапряжение выделения хлора на известномэлектроде снижается на 40 мВ относительно электрода, не содержащегоБпО в активном покрытии.35Известный электрод характеризуется недостаточной стойкостью и относительно высоким перенапряжением выделения хлора, что приводит к повышению энергозатрат на процесс40Цель изобретения - повышение стойкости электрода и снижение энергозатрат на процесс за счет сниженияперенапряжения выделения хлора,Поставленная цель достигается 45электродом для электрохимическогополучения хлора и щелочи, содержащимоснову из вентильного металла с нанесенным на нее активным покрытиемиз смеси окислов олова, рутения и 50титана, причем ингредиенты взяты вследующем соотношении, мол.7.:Двуокись рутения 15-30Двуокись титана 25-55Двуокись олова 30-60 Предложешьй электрод имеет повышенное содержание двуокиси олова от" носительно известного электрода (1,53,0 раза выше). Увеличение относительной доли двуокиси олова в активном покрытии приводит неожиданно крез кому улучшению электрохимическиххарактеристик электрода и повьшениюего стойкости при электролизе.П р и м е р, На титановую основуэлектрода, предварительно прошедшуюпескоструйную обработку, обезжиривание и травление, наносят покровныйраствор - смешанный водно-спиртовойРаствор БпС 1 , ТдС 1 и КиОНС 1. Покровный раствор готовят из исходныхрастворов: раствора гидрооксихлоридарутения (КцОНС 1 ) в воде с концентрацией 150 г/л; Раствор а четыреххлористого титана (ТС 1 ) в воде с концентрацией 220 г/л (в пересчете наТ 10); раствора двуххлористого олова(БпС 1 ) в воде с концентрацией500 г/л.Все три исходных раствора при хранении в закрытой посуде имеют неограниченную стабильность, смешанныйраствор имеет стабильность 10-20 сут.Активное покрытие электрода изготавливают многослойным, Каждый слойнаносят по одной технологии. расходгсмешанного раствора на 1 слой 30 мп/м,что соответствует закладке рутенияй1,35 г/м, после нанесения каждогопоследующего слоя электрода сначалаосушат нри 150 С,затем обжигают прио350 С в течение 20 мин, последнийослой прокаливают при 450 С в течение40 мин.Всего было изготовлено и испытано9 электродов.Из мер е ния по те нци ал а анода пр о водили в условиях хлорного диаАрагменного электролиза: концентрации хлорида натрия в анолите 280 г/л, плотности тока 1000, 3000, 10000 А/мтемпературе 80 С,Стойкость электродов оценивалась.по методу переменной полярности иамальгамации, а также радиоактивационным методом,Результаты измерений представлены в табл. 1. Состав анодного газа для всех электродов определяли при следующих условиях электролиза: концентрация хлорида натрия в анолите 280 г/л, плотность тока 2000 А/м , температура 80 С. Полученнье результаты представлены в табл. 2.1468970Дпя сравнения в табл. 2 и 1 приведены показатели электрода, не содержащего в составе активной массы двуокиси олова - 33 мол.% КцО и 67 мол.Х ТО (электрод ОРТА).Как видно из. результатов, приведенных в табл. 1 и 2, предложенный электрод имеет ниже расход рутения, измеренный по радиоактивному методу, 10 на 20-40 Х относительно известного электрода, а также по ускоренному методу испытаний переменной полярностии амальгамации. Показ ателн Обраэец В Г Д ЕОРТА АВ 3 13,219,867 25 20 55 65 15 20 45 25 Эа 30 30 40 30 25 45 60 15 25 30 5 55 1,3 1,3 ,30 1,30 1,31 1,30 1,32 1,31 1,32 1,34 1,33 1, 33 1,33 ,33 1, 32 1,35 1, Э 5 1, 34 э 40 1 е 36 1135 э 35 1 е 36 в 35 1 в 40 1 е 39 1 е 38 0,06 0,07 0,07 0,05 0,5 0,14 0,16 0,07 2210 210 20 О9 0 161( 30 6 2 710 2610 Т аблица 2 газа, об.Хо,Значение Состав рН анолита С 1 +СО Тип электрода пообразцу ОРТА А Б В Г Л Е Ж 3 4,30 4,15 4,204,00 4,25 4,10 4,204,10 4,30 99,299,5699,5099,6099,4599,5399,3599,2999, 36 0,80 0,45 0,50 0,40 0,55 0,47 0,65 0,71 0,64 Соотновениеокислов в покрытии, мэл.Впоп 033 Т 10 67 Потенциал анода при плотности токаАl м1000300010000В (относительно ВЭ)Стойкостьэлектрода по(при 2 А/см ) 3,8 10 Дей ст вительный расход рутения на1 т получаемого хлора по результатамизмерений радиоактивационным методоми по результатам опытно-промышленныхиспытаний составляет 0,006-0,008 г,в то время как известный электрод имеет расход рутения 0,01 г на 1 т получаемого хлора.Предложенный электрод обеспечивает также снижение содержания кислорода в хлоре относительно известногоэлектрода на 15-.20 Х.1Таблица1 а)