Способ получения оксида ванадия(у)

(56) Карякин Ю.В., Амические вещества.78 дарстве ниве Ш.Х.Магомедов гелов И.И. Чистые М.: Химия, 1974, с,ОКСИДА ВАНАСПОСОБ ПОЛУЧЕНЯЯ олучения пятиокиси ищенной хларокиси вляющую собой пажидкость, палучаенической пятиокиси ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВ Изобретение относится к электрохимическому производству неорганических веществ, в частности оксида ванадия (Ч), электрохимическим спрсобом.Цель изобретения - упрощение процесса получения оксида ванадия (/).П р и м е р. В диафрагменный электролизе с платиновым анодом поверхностью 2 см и катодом из стальной пластины поверхностью 10 см наливают водный раствор, содержащий 100 г/л метаванадата натрия. Анодное и катодное пространства разделены керамической диафрагмой.Электролиэ проводят при анодной плотности тока 0,5 А/см, температуре 20 С, напряжении на электролиэере 4 В. Через 0,5 ч в анодном пространстве выделяется осадок оксида ванадия (Я красного цвета. Густую массу пятиокиси ванадия фильтрованием отделяют от раствора, высушивают, а затем взвешивают,Выход па таку полученного оксида ванадия составляет 98,5;.Иден 1 ификацию пятиокиси проводят путем определения температуры. плавления и плотности, Найденные значения темпера(57) Изобретение относится к электрохимическому производству неорганических веществ и позволяет упростить способ получения оксида ванадия (У) путем обработки соединения пятивалентного ванадия. В качестве соединений пятивалентного ванадия используют раствор метаванадата или ортованадата натрия или калия концентрацией 50-200 г/л и обработку ведут электрохимически в анодной камере диафрагменного электролизера при плотности тока 0,1-1,0 А/см, 1 табл,туры плавления и плотности оксида ванадия (/) соответственно равны 680 С и 3,37 г/см.Электролиз проводят в основнам на платиновом электроде. Другие анодные материалы (графит, Мп 02) анодно растворяются и трудно определить, выход по току и выделить пятиокись ванадия в чистом виде,В таблице представлены данные электролиза водных растворов ванадатов натрия и калия на платиновом аноде при различных плотностях анодного тока. Опыты проводят лри комнатной температуре с использованием в качестве катода титана. Материал катода не оказывает влияние на выход по току оксида ванадия.Из данных таблицы видно, что независимо от природы ванадата щелочного металла в области плотностей тока 0,1 - 1 А/см (1000 - 10000 А/м ) наблюдается максимальный выход по току пятиокиси ванаИзвестен способванадия гидролизомванадия ЧООз, предсдвижную прозрачнуюмую хлорированием тванадия в токе хлора. Для ускорения хлорирования процесс проводят в присутствии угля при 300 - 350 С, Вместо хлора используют также сухой газообразный хлористый водород в присутствии пятиокиси фосфора в качестве водоотнимающего вещества. При обработке небольшим количеством воды в атмосфере влажного воздуха оксихлорид ванадия ЧООз, гидролизуясь, покрывается красными хлопьями пятиокиси ванадия.Недостатками известного способа получения пятиокиси ванадия путем разложения соединений ванадия являются многостадийность, применение высоких температур, дополнительных химических реактивов и трудность автоматизации процессов.При электролизе водных растворов ванадатов, имеющих рН 8 - 12, основной электродной реакцией на аноде является разряд ионов ОН по уравнению реакции4 ОН - 4 е =, 2 Н 20 + 02, (1) По мере уменьшения щелочности раствора происходит разряд молекул Н 20:2 НО - 4 е = 4 Н + О 2. (2) Подкисление анолита вызывает образо.вание неустойчивых ванадиевых кислот, которые распадаются на оксид ванадия и воду:2 ЧОз + 2 Н = Ч 20 з+ Н 20, (3) 2 ЧОа + 6 Н = ЧАЩОБ+ ЗН 20. (4) В области высоких плотностей тока, соответствующих высоким потенциалам (Е 2,0 В), параллельно реакциям (1) и (2) происходит окисление ванадат-ионов по уравнениям реакций,2 ЧОз - 2 е - -Ч О 5+ 2 О 2 (5)1э - 32 ЧО 4 - бе =Ч 2 Ой+ -- 02; ,6)Низкий выход пятиокиси ванадия при плотности тока меньше 0,1 А/см связан с2тем, что выделяющийся оксид ванадия Ч 2 Оц :астично накапливается на поверхности анода, затрудняет дальнейшее его образование, скорость процесса падает, выход по току уменьшается. Этот результат приводитк нецелевому затрату электроэнергии.Кроме того, при низких плотностях токареакции (5) и (6) не протекают, что также5 вызывает уменьшение выхода по току пятиокиси ванадия.При плотностях тока выше 1,0 А/смобразующаяся пятиокись ванадия не успевает полностью удалиться от поверхности10 анода. Она блокирует поверхность и темсамым затрудняет дальнейшее его образование, скорость процесса падает, выход потоку уменьшается, Возникающая концентрационная поляризация приводит к нецеле 15 вому затрату электроэнергии,Предлагаемый способ получения оксида ванадия Ч 20 з имеет ряд технико-экономических преимуществ по сравнению сизвестными, Способ получения оксида ва 20 надия прост в осуществлении, исключаетмногостадийность, легко управляем,Предлагаемый способ позволяет полносгью автоматизировать процесс выделенияоксида ванадия иэ растворов ванадатов пу 25 тем регулирования тока. По сравнению сизвестными предлагаемый способ не требует применения высоких температур, дополнительных химических реактивов, поэтомуон менее энерго- и материалоемок,30 Испытания предлагаемого способа получения оксида ванадия показали высокуюстепень чистоты конечного продукта при более полном использовании исходногосырья,35Формула изобретения Способ получения оксида ванадия (Ч)путем обработки соединения пятивалентного ванадия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с 40 целью упрощения способа, в качестве соединений пятивалентного ванадия используют раствор метаванадата или ортованадата натрия"или кальция концентрацией 50 - 200 г/л и обработку ведут электрохимически в 45 анодной камере диафрагменного электролиэера при плотности тока 0,1 - 1,0 А/см,21691424 Выходы по току Ч ОБ,Напряжение на элект олизе,В Концентрация Плотность анодэлект олита г/л ного тока, А/см Электролит Составитель О.МайоровТехред М.Моргентал Корректор М, Шароши Редактор М.Петрова Заказ 3908 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 йаЧОзКЧОзЙазЧО 4КЗЧО 4йаЧОзКЧОзйазЧОдКЗЧО 4йаЧОзКЧОзйазЧ 04КЗЧО 4йаЧОзКЧОзМазЧО 4КзЧО 4йаЧОзКЧОз 150 150 100 100 200 100 150 100 50 . 50 200 200 100 100 100 100 50 50 0,050,050,0750,075 0,1 0,10,250,25 0,5 0,50,750,75 1,0 1,0 1,25 1,25 1,5 1,5 1,46 1,50 2,1 2,0 2,5 2,6 3,3 3,2 4,0 4,0 4,6 4,6 5,5 5,5 6,5 6,5 7,4 7,7 55,5 52,0 66,3 68,5 97,6 98,5 96.8 97,7 98,8 99,5 95,5 97,7 99,0 98,6 80,5 80,0 81,0 79,8