Электрохимический способ получения полисульфида натрия

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ серусодержащего электрода и упрощение технологии получения полисульфида натрия, а также повышение производительности процесса. Технический результат достигается способом получения полисульфида натрия в щелочном растворе путем электролиза с применением в качестве исходного серусодержащего материала порошков композиции сера-графит. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что порошки композиции сера-графит с размерами частиц 0,5 - 3,0 мм помещают в катодное пространство электролизера,заполненное щелочным раствором и интенсивно перемешивают механической мешалкой с лопастями. Сераграфитовые порошки обладают высокой электрохимической активностью и восстанавливаются с образованием полисульфидионов, которые в прикатодном пространстве взаимодействуют с катионами натрия и в результате образуется полисульфид натрия.(76) Баешов Абдуали Конурбаев Абибулла Ережепович Баешова Ажар Коспановна(56) Предварительный патент РК 15849, кл. С 25 С 1/00, опубл. 15.06.2005 г(54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИСУЛЬФИДА НАТРИЯ(57) Изобретение относится к области химии и электрохимии серы и ее неорганических соединений, в частности, к электрохимическим способам получения полисульфидов щелочных металлов и может быть использовано в технологиях электросинтеза. Задачей изобретения является разработка электрохимического способа получения полисульфида натрия. Техническим результатом является упрощение способа изготовления композиционного Изобретение относится к области химии и электрохимии серы и ее неорганических соединений, в частности, к электрохимическим способам получения полисульфидов щелочных металлов и может быть использовано в технологиях электросинтеза. Известен электрохимический способ получения полисульфидов щелочных металлов /Предпатент РК 15849 от 04.08.2013 г. Способ получения полисульфидов щелочных металлов, Капсалямов Б.А., Баешов А., Конырбаев А.Е. и др./ Сущность способа заключается в том, что полисульфид натрия получают методом электролиза в щелочном растворе с применением компактного сераграфитового композиционного электрода. Электролиз проводят в электролизере с разделенными катионитовой мембраной МК-40 электродными пространствами. При катодной поляризации плоского компактного сера графитового электрода в растворах гидроксида натрия, элементная сера, находящаяся в его составе,восстанавливается до полисульфид ионов, с последующим образованием полисульфида натрия(2). Основные недостатки известного способа 1.Технология изготовления цельного,монолитного сера-графитового композиционного электрода очень затруднена, т.к. он не обладает механической прочностью и в процессе формирования быстро трескается и ломается. Формирование электродов без трещин возможно только при очень медленном равномерном охлаждении. Кроме того, во время электролиза, при неосторожном обращении и при протекании электрического тока большой силы, электрод также легко трескается и ломается. Таким образом, в промышленных условиях применение плоского компактного электрода существенно усложняет технологический процесс получения полисульфида натрия. 2. Технология подготовки композиционных электродов не позволяет получать электроды с большими площадями поверхности и высокой электропроводимостью,поэтому производительность процесса будет низкой. Задачей данного изобретения является упрощение технологии получения раствора полисульфидов металлов электрохимическим методом с использованием порошковых композиционных сера-графитовых материалов. Техническим результатом является упрощение способа изготовления композиционного серусодержащего электрода,интенсификация процесса получения полисульфидов щелочных металлов. Технический результат достигается электрохимическим способом получения полисульфида натрия в щелочном растворе с применением порошков композиции сера-графит в электролизере с разделенными катионитовой мембраной электродными пространствами. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что состав и способы изготовления композиционного электрода остаются такими же,как в прототипе. Полученные куски сераграфитового материала измельчают до размеров 0,5- 3,0 мм и порошки помещают в катодное пространство электролизера,заполненное щелочным раствором,затем интенсивно перемешивают механической мешалкой с лопастями(фиг.1). При соударении частиц с поверхностью катода сера в составе порошков восстанавливается до полисульфид-ионов. Как показали результаты исследований, порошки композиции сера-графит обладают высокой электрохимической активностью. По окончании опыта в катодном пространстве определяют содержание полисульфид- ионов. Образовавшиеся в прикатодном пространстве полисульфид- ионы могут взаимодействовать в щелочном растворе с катионами натрия и в результате образуется полисульфид натрия 22- 2 Опыт проводят в электролизере (1) общим объемом 600 мл с разделенными катионитовой мембраной МК - 40 (5) анодным и катодным пространствами. В качестве анода применяют графит (4). В катодное пространство электролизера помещают порошки композиции сера-графит (2) и электролит интенсивно перемешивают механической мешалкой (6). В ходе электролиза при соударений сера-графитовых порошков с поверхностью катода - токоподвода (3) элементная сера восстанавливается с образованием полисульфида натрия. Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется нижеследующим примером. Пример. Электролиз проводят в электролизере объемом 600 мл из оргстекла с разделенными катионитовой мембраной МК-40 катодным и анодным пространствами. Катодное и анодное пространства электролизера заполняют раствором гидроксида натрия с концентрацией 100 г/л. В качестве катода - токоподвода используют титановый электрод, а анода -графит. Порошки композиции сера-графит массой 50 г и размерами частиц 0,5-3,0 мм загружают в катодное пространство электролита. Смесь в катодном пространстве электролизера перемешивают механической мешалкой с лопастями со скоростью 200 об/мин. При электролизе в катодном пространстве электролизера образуется полисульфид натрия. Концентрацию полисульфида натрия определяли фотоколориметрическим методом. В таблице 1 представлена зависимость выхода по току (ВТ) полисульфида натрия от плотности тока на титановом катоде - токоподводе. Как видно из таблицы, с увеличением катодной плотности тока на графитовом токоподводе выход по току полисульфид - ионов понижается. Максимальный выход по току, превышающий 90, достигается при плотностях тока 100-500 А/м 2. Таблица 1 Влияние плотности тока на титановом катоде - токоподводе на выход по току образования полусульфид ионов (0,5 ч 1 М 25). Таким образом, предлагаемый способ получения полисульфидов щелочных металлов имеет следующие преимущества 1. Применение порошковой композиции сераграфит в качестве электрода намного облегчает стадию его изготовления и упрощает процесс электрохимического синтеза полисульфида натрия. 2. При применении сера-графитовых порошков с развитой поверхностью, катодное восстановление серы протекает с низким перенапряжением и более высокими выходами по току, а также способствует проведению процесса при более высоких плотностях тока, т.е. позволяет интенсифицировать электродную реакцию и, как следствие, повысить производительность процесса. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Электрохимический способ получения полисульфида натрия в щелочном растворе с применением сера-графитовой композиции в электролизере с разделенными катионитовой мембраной электродными пространствами,отличающийся тем,что в качестве серасодержащего исходного материала используют порошки композиции сера-графит с размерами частиц 0,1-3,0 мм и поляризуют в катодном пространстве на титановом токоподводе при плотностях тока 100-500 А/м 2 при перемешивании электролита.