Электролизер для получения ионогенных химических соединений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 5 В 51) БРЕТЕНИ еспечении ортимента акже сокр е процесса, снабжен мени на проведе щен дополнитель образной фо но внутри к ульсного вр плоскости ролизер й колы эле мы, помещенрпуса с вознои концетри можностью им ения в гори этом в зонтальнои ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ОПИСАНИЕ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР У 735181, кл. С 25 В 9/00, 15.08.80,Авторское свидетельство СССР У 1043185, кл. С 25 В 9/00, 23.09,83, (54)(57) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНОГЕННЪХ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, имеющий корпус кольцеобразной формы, в котором концентрично размещена ионитовая мембрана, а в радиальном направлении - непроницаемые для ионов перегородки, обРазующие вместе с мембраной и стенками корпуса камеры, графитовые электроды в ионитовых чехлах, источник постоянного тока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цею повышения степени использова сырья при одновременномвозможности расширенияполучаемых соединений,радиальном направлении в неи размещены непроницаемые для ионов перегородки, совмещенные по радиусу с перегородками корпуса и разделяющие ее .накамеры, в которые помещены графитовыеэлектроды в ионитовых чехлах, соседние по линии корпуса камеры ванны икамеры внутри корпуса соединеныэлектролитическимиключами, в которые помещены ионообменные мембраны.1242550 гока. Изобретение относится к областихимии и может быть использовано дляодновременного получения широкогоассортимента химикатов в приборостроении, радиоэлектронике и химической промьппленности,Целью изобретения является повышение степени использования сырьяпри одновременном обеспечении возможности расширения ассортимента полу Очаемых соединений, а также сокращение времени на проведение процесса.На чертеже изображено предлагаемое устройство,Устройство имеет корпус 1 кольцеобразной Формы, внутри которого концентрично помещена ванна 2 с возможностью импульсного вращения в горизонтальной плоскостиВ корпусе 1 ив ванне 2 в радиальном направлении 20размещены непроницаемые для ионовперегородки 3 и 4. Кроме того, в корпусе 1 концентрично размещенаионитовая мембрана 5 марки МК,образующая вместе с мембраной 5 истенками корпуса 1 камеры 6 и 7. Вовсех камерах 6 помещено по одномуграфитовому аноду 8, заключенному вчехол из катионообменной мембраныМК. В камерах 10 размещено по 30одному графитовому катоду 9, находящемуся в чехле из анионообменноймембраны МА.Соседние по линии радиуса камеры7 и 10 ванны соединены .коленообраз-ной съемной трубкой 11 (электролитическим ключом), в которую помещенаанионообменная мембрана МА, Трубка 11 заполнена дистиллированной водой и опущена концами в растворы камер 7 и 10. Импульсное вращение ванны 2 обеспечивается шаговым электромотором 12, ось которого соединенаметаллическими штангами 13 с корпусом ванны 2. Все электроды питаются 45от внешнего источника - постоянного Электролизер работает следующимобразом. Во все ионитовые чехлы (ИЧ) и во все камеры 7 средней ванны, и в коленообразные трубки заливают дистиллированную воду, во все камеры 6 и: 10 крайних ванн заливают разные по химическому составу водные растворы исходных ионогенных соединений: А Х С 2 , К 2 , О Р и т.д, - в камеры 6 ВУ , Р+ЕМ+Б , В+Я и т,д, - в камеры 1 О.Включением шагового электромоторра 12 поворачивают ванну 2 таким образом, чтобы ее камеры с исходнымисоединениями остановились напротивкамер с нужными исходными соединениями в камерах 6, которые могут образовать в камерах 7 средней ванны необходимый ассортимент новых химическихионогенных соединений: А У , С ЕК Б , ОЯ и т.д., которые образуются при включении электродов 8 и 9во всех камерах крайних ванн, Процесс ведут до достижения необходимой концентрации целевых ионогенныхсоединений.Одновременное образование новыххимикатов происходит в результатепротекания в камерах электрохимических ионообменных реакцийАХ+В У А У +Х +ВС 2 +Р Е--С Е +2 +ОК 2 +М Бв -+ К г 1 +2 +МКамер 6, 7 и 10 в каждой ваннеможет быть по меньшей мере три, аверхний предел количества этих камерможет достигать в каждой ванне 15-20,ограничиваясь лишь конкретными решениями: практических задач производства и целесообразными экономическимаксимальными габаритами промьппленного электролизера и максимальнымколичеством необходимого ассортимента получаемых химикатов.При количестве камер от трех иболее в каждой ванне с разными искодными ионогенными соединениями вкамерах каждой иэ крайних, ванн количество возможных сочетаний ионов собразованием новых ионогенных соединений в камерах средней ванны резковозрастает, т.е. возможно в одномэлектролизере одновременно получатьширокий ассортимент различных новыххимикатов - ионогенных химических.соединений,В предлагаемом электролизере в способной импульсно вращаться много- камерной ванне 2 все камеры выполнены съемными, идентичными друг другу и взаимозаменяемыми. Число камер во всех трех ваннах одинаково по количеству, будучи равным числу загруженных в каждую из крайних ванн исходных соединений. Благодаря такой конструкции путем простого вращения ванны 2 или механической перестановкиих в случае необходимости на способной к вращению опорной раме ванны с гнездами для камер возможно одновременно получать большой набор новых соединений. 5Так, например, из исходных соединений А Х , С 2 , К 2 , О+В , находящихся в четырех анодных камерах, и исходных соединений В Х , Р Е , МИ Б Я;, находящихся в четырех катод О ных камерах (чертеж), можно получить одновременно следущие четыре новых соединения, не переставляя камеры местами: А У , С Е , К И , О С 1, а путем дополнительной перестановки ка мер на опорной раме ванны 2 (ванна 2 фактически состоит из ряда самостоятельных камер), можно последовательно за один технологический процесс получить по четыре новых соединения и 20 дополнительно еще 12 новых соедине- О БТаким образом, из взятых исходных 25 четырех катионов и четырех анионов можно получить в камерах средней ванны шестнадцать новых ионогенных соединений, а из пяти катионов и пяти анионов разной природы соответствен- З 0 но можно получить 25 новых ионогенных соединений, из шести разных по природе катионов и шести разных анионов можно получить уже 36 новых соединений и т.д., т.е. число новых соединений, получаемых в предлагаемом электролизере, равно произведению числа исходных катионов и анионов, участвующих во встречном электрохимическом синтезе. Помимо образующихся новых соединений в камерах средней ванны противоионы исходных соединений, накапливающиеся в камерах крайних ванн, также могут быть использованы для получения новых ионогенных соединений путем физического смешения растворов из камер крайних ванн, спускаемых через донные краны в емкости-смесители, расположенные под электролизером, т.е. в предлагаемом электролизере возможно осуществление безотходной технологии со 100 -ным использованием исходного сырья. Оптимальные габариты лабораторно. 55го электролизера: диаметр каждой изтрех нанн 4 см, длина окружностиннешней ванны 120 см, средней 100 см,внутренней 80 см. Объем камер электролизера с четырехкамерными ваннами: 350 см у внешней ванны, 300 сму средней ванны, 280 см з у внутренней ванны. Диаметр съемной коленообразной трубки 2 см. Растворы исходных соединений готовятся на дистиллированной воде.Начальное напряжение постоянного тока на клеммах ванн 120 В, конечное напряжение 80-90 В. Величина тока 0,2-0,3 А.В четыре камеры внешней ванны залиты на 0,75 объема 0,1 н. растворысоединений ИаС 1, КМО, ЫР, СзОН; а н четыре камеры внутренней ванны - О,1 н. растворы соединений ИН+Вг, МаС 1, ИаОН, ВЬС 1. Начальное напряжение 120 В, конечное 80 В. Продолжительность электролиза 6 ч. Послегокончания йроцесса в четырехкамерной средней ванне одновременно получены с 96-98%-ным выходом по веществу новые ионогенные соединения БаВг, КС 1, ЬОН, СзС 1. Соединением растворов из камер внешней и внутренней ванн дополнительно получены с теми же выходами по веществу ноные соединения МН С 1, ИаИО, ИаР, ВРОН.Для получения тех же соединений в известном устройстве потребовалось ввести дополнительный злектролизер с габаритами, аналогичными габаритам предлагаемого электролизера, причем на проведение процесса потребовалось 24 ч, т.е. в четыре раза больше времени, чем в предлагаемом электролизере.Перестановкой камер внутренней ванны с новыми загрузками соединений ИНВг, ИаС 1,ИаОН, ВЪС 1 и соединением растворов из камер крайних ванн получены в предложенном электролизере.с 96-98%-ными выходами по веществу дополнительно восемь соединений.В табл. 1 представлены сравнительные экспериментальные данные по получению ионогенных химических соединений в предложенном и известном электролизерах. Во всех опытах использовались водные растворы исходныхионогенных соединений с концентрацией 0,1 г/зкв. Выход по веществу в предложенном электролизере 97-98 ., в известном 87-90 .Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с известным позволяет повысить степень использования сырья и одновременно1242550 ЬКроме то 1 о, оно позволяет значительно сократить время на проведение процесса получения таких соединений.Химические формулы исхо ионоганиых соединений ектролиэе нческих соенй эовую эгруэкукамерах внутренней ванны: ИаОН ВЬС 1, 1,1 к Св 1 Пва известных спаренных КОН, ИаС 1, ИНАРВЬ 1 эдел ф И я смесь ИН,ВЬ Исходная ркатионов; ходиая разделяемая смес ионов: ОН , С 1 , Р , 1 0 В камерах внешней ванныСаС 1 , Иар ВЬВг, СвС 1 Предлагаемый В камерах внутренней ванны 1 КИО ИН, Вг ИЯС 1 т Н 1 Два извесных спаренных,Са(ИО )ВЬС 1, Св 1 г смесЬФ эделяемаа И Исходная катионов Св деляемая смесь Вг", С 1 , 1сходная р пионов: И оставитель В. Банниехред Л.Олейник ктор Л, Пилипенко едакт Тираж 61арствени изобрете ва, ЖЗаказ 3671/28ВНИИПИ Г Подго комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. сно по делам13035, Мос приятие г. Ужгород, у Проектная,обеспечивает возможность полученияширокого ассортимента получаемыхионогенных химических соединений,гаемый В камерах внешней ванны КХ ИаИО, ИН С 1, ЯЬВг Производственно-полиграфическое мические Форму полученных в едней ванне ноых ноногенных КОН, ИаС 1, ИНаРВЬ 1+дополннтепьные соединения,полученные иэкрайних ванн Иа 1, ВЬИО иС 1 СвВг Са(ИО) ВЬС 1, С иительны пения, п ные сл крайних КС 1, ИН НС 1, ИаВг,1+дои ол"е соедиолучен вом нэ нанн Р МНВг Количествоодновременно получаемых новыхионогенныххимическихсоединенийэа однораПолнотаиспользованияисход"ного сырья, Х Время, ветра чиваемое иа переработку одноразовой загрузки исходного сы- рья ч