Способ получения кислых и щелочных растворов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 9) (1) РЕСПУБЛИК 51)5 С 02 Г 1/461 ОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯ 1, ) ,)3 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ ВТОРСКОМУ пульса 1 м образаданными ностью от гетель 2, в ко- д 1(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛЫХ И ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ(57) Изобретение относится к получению веществ электролизом водных растворов и мо Изобретение относится к получению.кислых и щелочных растворов посредствомэлектролиза водных растворов и можетбыть использовано в гальваническом производстве и других областях, где применяютсярастворы с повышенным содержаниемионов водорода и/или гидроксила,Цель изобретения - ускорение процесса и снижение энергозатратюНа чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемыйспособ,Устройство содержит-,.генератор импульсов 1, усилитель мощности 2, мембранный электролизер 3, электронно-счетныйчастотомер 4, стробоскопический осциллограф 5 и блок питания 6,Способ осуществляют следующи зом,Электрические импульсы с частотой следования и длитель нератора 1 поступают на усиди жет быть использовано в гальваническом производстве и других областях, где применяются растворы с повышенным содержанием ионов водорода или гидроксида. Цель изобретения - ускорение процесса и снижение энергозатрат. Процесс получения кислых и щелочных растворов ведут в мембранном электролизере путем подачи на электроды электролизера импульсов напряжения с частотой следования 0,1110 МГц, длительностью 0,01тип5 мкс, амплитудой 0,5010 кВ, длительностью переднего фронта иммафр100 нс, 1 ил, 1 табл,тором происходит усиление импульсов по мощности (рост амплитуды), а также форми- Я ровэние необходимой длительности переднего фронта импульса. С выхода усилителя 2 импульсы напряжения подаются на элект- ф роды электролизера 3 с находящимся в нем 0 водным раствором. Частоту и длительность (Я этих импульсов контролируют частотоме- О ром 4, а форму и величину электрических Ос, импульсов (они зависят от электропровод- ности раствора) регистрируют запоминающим стробоскопическим осциллографом 5, Электроэнергию на усилитель 2 подают от блока питания 6.Используют также иономер, с помощью д которого измеряют.рН раствора и окислительно-восстановительный потенциал.Как показал эксперимент, в процессе электролиза водного раствора сульфата натрия при параметрах предлагаемого способа в анодном пространстве мембранного электролизера образуется раствор с повы 1650 б 0351015 ЗО 40 шенным содержанием ионов водорода, характе;изуемый определенными значениями рН и окислительно-восстановительного потенциала (см. таблицу, пп, 1 - 5) и используемый в дальнейшем для приготовления электролита химического меднения, Стабильность электролита химического меднения, приготовленного на основе раствора с повышеннь м содержанием ионов водорода (который получен по предлагаемому способу, значительно (в два-три раза) выше (см, таблицу, пп. 1 - .5) стабильности электролита химического меднения, приготовленного на дистиллированной воде или на основе раствора, полученно о в анодном пространстве мембранного электролизера в процессе электролиза при значениях параметров, выходящих за пределы заявляемого диапазона (смтаблицу пп. б - 13).При использовании импульсов напряжения, характеризуемых значениями час-.огы следования, лежащими ниже предложенного диапазона значений частоты (0,1 МГц), эффективность электролиза раствора резко снижается, Об этом свидетельствуют значения рН и окислительновссстановительного потенциала, которые ненамного отличаотся от таковых у исходного раствора (см. таблицу, и, б),Верхняя граница диапазона значений частоты следования обусловлена энергетическими ограничениями, накладываемыми. источником питания, а также невозможностью использования электрических импульсов даже с минимальным значением длительности импульса вследствие уменьшения периода колебаний, Это можно объяснить следующим образом, Поскольку длительность периода колебаний Т= Ъ,л + с, где г- длительность импульса, 1 - интервал между импульсами, то при уменьшении Т вследствие роста частоты следования (тмсохраняется постоянной), 1 приближается к нулю, При т= 0 электрические импульсы вырождаются в постоянный ток.В случае использования импульсов напряжения, характеризуемых значениями частоты следования, превышающими значение верхней границы предложенного диапазона частот (10 МГц), эффективность электролиза снижается (см, таблицу, и, 10), Это обусловлено, по видимому, гашением импульсов электромагнитного поля и ультразвуковых колебаний вследствие наложения последующих электромагнитных и ультразвуковых колебаний на предыдущие, Поэтому перемешивания раствора при электролизе, а также встряхивания электродов и мембраны злектролизера не происхо- дит, что обусловливает засорение мембраны солями жесткости, электродным шламом и другими побочными продуктами электролиза, а также адсорбцию солей жесткости, газовых пузырьков, образование солей и окислов на поверхности электродов. В результате омическое сопротивление электролиза возрастает с течением времени и, следовательно, возрастает расход электроэнергии на осуществление процесса.В случае использования импульсов напряжения, характеризуемых значениями длительности одного импульса, лежащими ниже предложенного диапазона значений,эффективность электролиза раствора невелика (значения рН и окислительно-восстановительного потенциала мало отличаются от таковых у исходного раствора(см. таблицу, и, 7),Увеличение длительности импульса за -верхний предел предложенного диапазона значений приводит лишь к перегреву раствора в процессе электролиза, т, е, к дополнител ьн ы м потерям электроэнергии (см таблицу и. 11).С ростом длительности переднего фронта импульса за верхний предел предложенногодиапазона значений(100 нс) происходит уменьшение интенсивности импульсов электромагнитного поля и ударных волн, что приводит к снижению эффективности электролиза раствора, а также к адсорбции побочных продуктов электрокиза на мембране и электродах и, следовательно, к росту омического сопротивления электролизера, При этом затраты электроэнергии йа осуществление процесса увеличиваются с течением времени (см. таблицу,пп. 9, 13), В этом случае после некоторого времени проведения электролиза необходимы остановка и разборка электролиза для очистки мембраны и электродов, что обусловливает дополнительные затраты электроэнергии и времени. Генерация мощных импульсов напряжения с длительностью переднего фронта импульса мафр1 нс сопряжена со значительными экспериментальными трудностями их получения. Использование таких импульсов в электродной системе мембранного электролизера практически невозможно вследствие существования распределенных индуктивности и емкости соединительных проводов (даже в случае их малой длины), Наличие распределенных индуктивности и емкости в электрической цепи приводит к искажению импульса(увеличению длительности переднего фронта импульса).При уменьшении амплитуды импульсов за нижнюю границу предложенного диапазона значений (0,5 кВ) эффективность генерации ионов водорода и ионов гидроксида существенно снижается (см. таблицу, и. 8), Увеличение же амплитуды импульсов за верхний предел диапазона значений (10 кВ) приводит к возникновению межэлектродного искрового оазряда (пробой) и мощной ударной волны, вызывающей разрушение электролизера (см, таблицу, и, 12),Таким образом, по предлагаемому способу за короткое время (3 - 5 мин), создается возможность получения растворов с повыщенным содержанием ионов водорода или гидроксила, характеризуемых необходимыми значениями рН. В процессе электролиза омическое сопротивление электролизера не увели ивается, а также не затрачивается дополнительная энергия.на очистку электро дов и мембраны и полностью исключаетсяпериодическая остановка работы электролизера для его механической очистки,Формула изобретения Способ полу. ения кислых и щелочных 10 растворов, включающий обработку в одногораствора электролита в электролизере с. разделенными электродными пространствами с использованием импульсного тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью 15 ускорения процесса и снижение энергозатрат, процесс ведут с частотой следования импульсов 0,1 - 10 МГц, длительностью 0,01- 5 мкс, амплитудой 0,5-10 кВ при длительности переднего фронта импульса 1 - 100 нс.1650603 Продолжение таблицы Составитель Т.Бараб Техред М.Моргентал ктор М.Максимишинец едактор Т.Иван аз 1974 Тираж 635 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж,.Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101