Электрохимический способ получения полисульфидов щелочных металлов

(51) 01 17/20 (2006.01) 25 1/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Баешов Абдуали Баешович Конурбаев Абибулла Ережепович Баешова Ажар Коспановна Диханбаев Арыстан Баяндинович Журинов Мурат Журинович(73) Акционерное общество Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского(56) Предварительный патент РК 15849, кл. 25 1/00, 2005(54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИСУЛЬФИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ(57) Изобретение относится к области химии и электрохимии серы и ее неорганических соединений, в частности, к электрохимическим способам получения сульфидов щелочных металлов. Задачей данного изобретения является разработка электрохимического способа получения полисульфидов щелочных металлов. Техническим результатом предлагаемого изобретения является удешевление и упрощение конструкции электролизера и способа изготовления композиционного серусодержащего электрода и, следовательно, упрощение технологии получения полисульфидов щелочных металлов, т.к. процесс является непрерывным. Технический результат достигается способом получения поисульфидов щелочных металлов в щелочном растворе путем электролиза без разделения электродных пространств и с применением в качестве катода кусковых сераграфитовых композиционных электродов, такой прием в целом позволяет проводить технологический процесс в непрерывном режиме. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что проводят электролиз с использованием кусковых электродов сера-графитовой композиции без разделения электродных пространств. При катодной поляризации композиционного сера графитового электрода в щелочных растворах сера восстанавливается до полисульфид ионов, которые взаимодействуют с ионами натрия с последующим формированием полисульфида натрия 2 е-2-. Раствор гидроксида натрия непрерывно подают через верхнюю часть электролизера. Кусковые сераграфитовые электроды катодно поляризуют через графитовый токоподвод. Аналогичным образом можно получить раствор полисульфидов калия и лития. Изобретение относится к области химии и электрохимии серы и ее неорганических соединений, в частности, к электрохимическим способам получения сульфидов щелочных металлов. Известен электрохимический способ получения полисульфидов щелочных металлов Предпатент РК 15849 Способ получения полисульфидов щелочных металлов /Капсалямов Б.А., Баешов А.Б.,Конурбаев А.Е. и др. Опубл. 15.06.2005, бюл. 6). Сущность способа получения полисульфида натрия заключается в том, что электролиз проводят с использованием компактного сера-графитового композиционного электрода в электролизере с разделенными катионитовой мембраной МК-40 электродными пространствами. При катодной поляризации композиционного сера - графитового электрода в щелочных растворах сера восстанавливается до полисульфид- ионов, которые постепенно накапливаются в катодном пространстве.2 е-2 Основные недостатки известного способа 1. Для проведения электролиза необходима катионитовая мембрана, разделяющая электродные пространства в электролизере. Следует отметить,что катионитовая мембрана изготавливается на основе дорогого и дефицитного материала. Кроме того, ионитовые мембраны не выпускаются в нашей Республике. 2. Изготовление плоского, монолитного сераграфитового композиционного электрода очень затруднено, т.к. он имеет низкую механическую прочность, в следствие чего электрод быстро трескается и ломается. В этой связи применение плоского компактного электрода в промышленных условиях существенно усложняет технологический процесс получения полисульфида натрия. Задачей данного изобретения является разработка электрохимического способа получения полисульфидов щелочных металлов. Техническим решением предлагаемого изобретения является удешевление и упрощение конструкции электролизера и способа изготовления композиционного серусодержащего электрода и,следовательно, упрощение технологии получения полисульфидов щелочных металлов, т.к. процесс является непрерывным. Технический результат достигается способом получения поисульфидов щелочных металлов в щелочном растворе путем электролиза без разделения электродных пространств и с применением в качестве катода кусковых сера графитовых композиционных электродов, такой прием в целом позволяет проводить технологический процесс в непрерывном режиме. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что состав и способы изготовления композиционного электрода остаются такими же,как в прототипе. Полученные большие куски сераграфитового материала измельчают до размеров 3 10 мм. Полученные куски композиции сераграфита засыпают на поверхность донного катода. Раствор гидроксида натрия непрерывно подают через верхнюю часть электролизера. Сераграфитовые куски обладают высокой электропроводностью и сера в составе электрода обладает высокой элекрохимической активностью. Через нижный кран электролизера непрерывно сливают раствор сульфида натрия и определяют содержание полисульфид-ионов. Анологичным образом можно получить раствор полисульфидов калия и лития. Опыт проводят в электролизере (1) общим объемом 600 мл без разделения анодного и катодного пространств (фиг.). В качестве анода применяют графит (2). На донный графитовый катод (3) помещают куски композиции сераграфит (4). Электролит, т.е. раствор гидроксида натрия подают через верхнюю часть электролизера,после взаймодействия раствор вытекает через нижный кран (8). Сера-графитовые куски катодно поляризуют графитовый токоподвод. Элементная сера в составе композиционного электрода восстанавливается с образованием полисульфид ионов. Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется нижеследующим примером. Пример. Электролиз проводят в электролизере из оргстекла. Электролизер заполняют раствором гидроксида натрия с концентрацией 50 г/л. В качестве катода используют кусковые сера графитовые электроды, которые помещают на графитовый токоподвод, в качестве анодаграфитовый электрод. Раствор гидроксида натрия непрерывно с определенной скоростью подается через верхнюю часть элетролизера. В ходе электролиза сера в составе кусковых электродов восстанавливается с образованием полисульфида натрия. В растворе, вытекаемом через нижнюю часть электролизера определяют содержание полисульфид-ионов. В таблице 1 представлена зависимость выхода по току (ВТ) полисульфида натрия от плотности тока на графитовом токоподводе. Таблица 1 Влияние плотности тока на графитовом токоподводе на выход по току образования полисульфид- ионов в проточном режиме подачи электролита (150 мл/час, 1,0 М, 25 С) Как видно из таблицы, при повышении катодной плотности тока на графитовом токоподводе до 200250 А/м 2 выход по току полисульфид - ионов 2 повышается, а далее наблюдается незначительные снижение. Таким образом, оптимальной плотностью тока является 100-300 А/м 2. Максимальный выход по току, превышающий 80 достигается при плотностях тока 100-300 А/м 2. Таким образом, предлагаемый способ получения полисульфидов щелочных металлов имеет следующие преимущества 1. Применение электролизера без разделения электродных пространств и сера-графитовых кусковых электродов намного удешевляет и упрощает процесс электрохимического синтеза полисульфидов щелочных металлов и позволяет проводить технологический процесс в непрерывном режиме. 2. При применении сера-графитовых кусков формируются электроды с развитой поверхностью,что в свою очередь влияет на процесс катодного восстановления серы и способствует протеканию реакции восстановления с низким перенапряжением и более высокими выходами по току и к тому же при более высоких плотностях тока. 3. Катионитовые мембраны на основе дефицитных и дорогих материалов в технологическом процессе легко рвутся. Кроме того, ионитовые мембраны импортируется. В этой связи процесс синтеза полисульфида натрия намного удешевляется и упрощается. Фиг. Схема установки для непрерывного получения раствора полисульфидов щелочных металлов 1-электролизер 2- графитовый анод 3 графитовый токоподвод 4- сера- графитовые кусковые электроды 5- напорный бак с раствором гидроксида натрия 6- емкость для сбора раствора сульфида натрия 7 верхний кран для регулирования скорости подачи щелочного раствора 9- нижний кран для регулирования скорости вытекания раствора сульфида натрия. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения полисульфидов щелочных металлов путем катодного восстановления сераграфитового композиционного электрода в щелочном растворе отличающийся тем, что в верхней части электролизера устанавливают графитовый анод, а на нижний донный катодтокоподвод помещают куски сера-графитовой композиции, раствор гидроксида натрия непрерывно подается через верхнюю часть электролизера и вытекает через нижнюю часть и электролиз ведут при плотности тока на катодном графитовом токоподводе 100-300 А/м 2.