Способ получения сульфата четырехвалентного титана

(51) 01 23/00 (2009.01) 25 9/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ продукта, благодаря применению дешевого и общедоступного исходного сырья - металлического титана в виде стружки и лома, а также улучшение условий труда путем применения электрохимического метода при поляризации промышленным переменным током. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым способом получения сульфата четырехвалентного титана путем электролиза сернокислого раствора,отличительной особенностью которого является то, что сначала в первом электролизере титановые электроды в сернокислом растворе при комнатной температуре растворяют при поляризации промышленным переменным током с частотой 50 Гц. Затем полученный раствор сульфата трехвалентного титана окисляют в анодном пространстве второго электролизера при анодной плотности тока на свинцовом электроде 200-400 А/м 2. Межэлектродные пространства во втором электролизере разделяют анионитовой мембраной.(72) Баешов Абдуали Баешович Баешова Ажар Коспановна Даулетбаев Аким Серикович(73) Акционерное общество Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА ЧЕТЫРЕХВАЛЕНТНОГО ТИТАНА(57) Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому способу получения сульфата четырехвалентного титана. Задачей изобретения является получение сульфата четырехвалентного титана в сернокислом растворе путем применения электрохимического метода. Техническим результатом является снижение температуры синтеза сульфата четырехвалентного титана, снижение себестоимости получаемого 22655 Изобретение относится к области электрохимии,в частности к электрохимическому способу получения сульфата четырехвалентного титана. Известен химический способ получения сульфата четырехвалентного титана /Ю.В. Карякин,И.И. Ангелов, Чистые химические вещества, М. Химия, 1974, -с. 355/. Сущность его заключается в следующем В фарфоровом стакане диоксид титана(2) растворяют в концентрированной серной кислоте (,84 г/см 3) и нагревают (под тягой) до 180-200 С при механической перемешивании в течение 2 часов. После того, загустевшую смесь нагревают без перемешивания еще 3-4 часа,повышая температуру до 240 С, затем массу охлаждают до 50-60 С и осторожно приливают воду малыми порциями воды до необходимого объема. Смесь выдерживают при 60-70 С 2 часа и фильтруют. Фильтрат упаривают при 80-90 С до необходимой концентрации сульфата титанав растворе. Известный способ получения сульфата четырехвалентного титана имеет следующие существенные недостатки 1. Процесс протекает при высоких температурах,т.е. при 180-240 С. 2. В качестве титансодержащего реагента используется диоксид титана,являющийся дефицитным и дорогим материалом. 3. Для синтеза применяется концентрированная серная кислота, работа с которым требует особой осторожности. Задачей изобретения является получение сульфата четырехвалентного титана в сернокислом растворе путем применения электрохимического метода. Техническим результатом настоящего изобретения является снижение температуры синтеза сульфата четырехвалентного титана,снижение себестоимости получаемого продукта,благодаря применению дешевого и общедоступного исходного сырье - металлического титана в виде стружки и лома, а так же улучшение условий труда путем применения электрохимического метода при поляризации промышленным переменным током. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым способом получения сульфата четырехвалентного титана, путем электролиза сернокислого раствора,отличительной особенностью которого является то, что сначала в первом электролизере титановые электроды в сернокислом растворе, при комнатной температуре растворяют при поляризации промышленным переменным током с частотой 50 Гц. Затем полученный раствор сульфата трехвалентного титана окисляют в анодном пространстве второго электролизера при анодной плотности тока на свинцовом электроде 100-400 А/м 2. Межэлектродные пространства во втором электролизере разделяют анионитовой мембраной. Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение. Пример 1. Сначала электролиз проводят в первом стеклянном электролизере без разделения 2 электродных пространств. В качестве электродов используют титановые пластинки, в качестве электролита 5 М раствор серной кислоты. Продолжительность электролиза 1 час, температура раствора 25 С. Электроды поляризуют промышленным переменным током с частотой 50 Гц и электролиз проводят при плотностях тока на электродах 600 А/м 2. При электролизе титановые электроды растворяются с образованием сульфата трехвалентного титана с выходом по току 80,5. Затем раствор переносят в анодное пространство второго электролизера, а в катодное пространство наливают 5 М раствор серной кислоты. Второй электролизер изготавливают из оргстекла. Во втором электролизере в качестве катода, используют графит, а анода - свинец и электродные пространства разделяют анионитовой мембраной. Электролиз ведут при анодной плотности тока 200 А/м 2, до полного исчезновения фиолетового цвета раствора, обусловленного присутствием ионов трехвалентного титана. Продолжительность электролиза составляет 1,2 час. Трехвалентный титан полностью окисляется до четырехвалентного состояния. Пример 2. Условия опыта как в примере 1. В первом электролизере электролиз проводят при плотностях тока на титановых электродах 900 А/м 2. Выход по току образования сульфата трехвалентного иона составлял 85,6. Во втором электролизере электролиз проводят при анодной плотности тока на графитовом аноде, равной 300 А/м 2 при продолжительности электролиза 1 час. Трехвалентный титан полностью переходит в сульфат четырехвалентного титана. Пример 3. Условия опыта как в примере 1. В первом электролизере электролиз проводят при плотностях тока на титановых электродах 1200 А/м 2. Выход по току растворения титана составлял 78,2. Во втором электролизере анодное окисление ионов титанапроводят при плотности тока на свинцовом электроде 400 А/м 2. В течение 1,1 часа раствор полностью обесцвечивался. Следует отметить, что титан не растворяется в растворах щелочей и кислот. В концентрированных серной и соляной кислотах, даже при температурах кипения кислот растворяется с очень низкой скоростью. Титан не растворяется в кислотах и при анодной поляризации он пассивируется из-за образования на его поверхности плотной устойчивой оксидной пленки , обладающей вентильными свойствами. В результате проявления вентильных свойств диоксидом титана протекание тока в электрохимической цепи прекращается. Нами впервые обнаружено новое явление, что титановые электроды в сернокислом растворе хорошо растворяются при поляризации промышленным переменным током с частотой 50 Гц с образованием трехвалентных ионов, которые в дальнейшем в анодном пространстве второго электролизера легко окисляются до четырехвалентного состояния. 22655 Таким образом, предложенный нами способ по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества 1. Синтез сульфата четырехвалентного титана протекает при комнатной температуре, т.е. температура получения продукта снижается более,чем на 200 С. 2. В качестве титансодержащего компонента используются не дефицитные и дорогостоящие реагенты (например, 2), а применяются ломы,стружки металлического титана, что существенно уменьшает себестоимость получаемого сульфата четырехвалентного титана. 3. При синтезе не применяется концентрированная серная кислота, следовательно,улучшаются условия труда. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения сульфата четырехвалентного титана с использованием раствора серной кислоты отличающийся тем,что сульфат четырехвалентного титана получают путем растворения титановых электродов при плотностях тока 600-1200 А/м 2 в сернокислом растворе при поляризации промышленным переменным током частотой 50 Гц, затем полученный раствор сульфата трехвалентного титана переносят в анодное пространство второго электролизера,где межэлектродное пространство разделяют анионитовой мембраной и в качестве анода используют свинец, и ионы трехвалентного титана окисляют при плотностях тока 200-400 А/м 2.