close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL176184B1

код для вставкиСкачать
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) 176184
(13) B1
(21) Numer zgłoszenia:
305033
(51) IntCl6:
C25B 9/00
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(5 4 )
(22) Data zgłoszenia:
12.09.1994
Elektrolizer do utleniania jodków i bromków
(73)
(43)
Zgłoszenie ogłoszono:
O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.1999 WUP 04/99
PL 176184 B1
(57)
Elektrolizer do utleniania jodków i bromków, składający się z korpusu zamkniętego
pokrywą, w przypadku elektrolizera jednobiegunowego z pionowo usytuowanych anod i
katod, a w przypadku elektrolizera dwubiegunowego z zespołu elektrod dwubiegunowych oraz w obu przypadkach z zespołu
przegród rozdzielających przestrzeń międzyelektrodową, znamienny tym, że zachowane
są wolne przestrzenie pomiędzy bocznymi krawędziami przegród (6), a ścianami bocznymi
elektrolizera (7), gdzie te wolne przestrzenie
pomiędzy bocznymi krawędziami przegród (6)
a ścianami bocznymi elektrolizera (7) usytuowane są naprzemiennie, zaś przegroda (6) posiada na swojej powierzchni korzystnie
ukształtowane profile (9) stanowiące kierownice strumienia elektrolitu, przy czym przegroda
(6) wykonana jest z materiału porowatego.
Uprawniony z patentu:
Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Górnictwa
Surowców Chemicznych “CHEMKOP",
Kraków, PL
18.03.1996 BUP 06/96
(45)
C25B 3/02
(72)
Twórcy wynalazku:
Andrzej Gardeła, Kraków, PL
Andrzej Maciejewski, Kraków, PL
Fig. 1
Elektrolizer do utleniania jodków i bromków
Zastrzeżenie patentowe
Elektrolizer do utleniania jodków i bromków, składający się z korpusu zamkniętego pokrywą, w przypadku elektrolizera jednobiegunowego z pionowo usytuowanych anod i katod, a w
przypadku elektrolizera dwubiegunowego z zespołu elektrod dwubiegunowych oraz w obu przypadkach z zespołu przegród rozdzielających przestrzeń międzyelektrodową, znamienny tym, że
zachowane są wolne przestrzenie pomiędzy bocznymi krawędziami przegród (6), a ścianami
bocznymi elektrolizera (7), gdzie te wolne przestrzenie pomiędzy bocznymi krawędziami przegród
(6) a ścianami bocznymi elektrolizera (7) usytuowane są naprzemiennie, zaś przegroda (6) posiada
na swojej powierzchni korzystnie ukształtowane profile (9) stanowiące kierownice strumienia
elektrolitu, przy czym przegroda (6) wykonana jest z materiału porowatego.
* * *
Przedmiotem wynalazku jest elektrolizer do utleniania jodków i bromków z roztworów o
niskim stężeniu tych pierwiastków. W przemysłowych metodach otrzymywania jodu i bromu
wykorzystuje się obecnie trzy rodzaje surowca:
* wodę morską,
* solanki jodkowo-bromkowe zawierające 0,05-0,15 kg J-/m3 i 0,12-0,2 kg Br-/m3,
* ścieki przemysłowe, w których jod i brom występują pod postacią jodków i bromków,
np. ługi pokrystalizacyjne powstałe w procesie utylizacji zasolonych wód kopalnianych zawierające ok. 0,27 kg J-/m3 i 2,0 kg Br-/m3.
Aktualnie stosowane technologie otrzymywania jodu i bromu, niezależnie od rodzaju
surowca polegają na utlenianiu ich do stanu wolnego, a następnie oddzieleniu wolnego jodu i
bromu od ługów. Utleniaczem powszechnie stosowanym w przypadku roztworów o niskim
stężeniu jodków i bromków jest gazowy chlor. Stosowanie gazowego chloru wiąże się z
szeregiem niedogodności i stwarza zagrożenie dla środowiska.
Proces anodowego utleniania jonów J- i Br- przebiega według reakcji:
Anoda: 2 J- = J2 + 2e
Anoda: 2 Br- = Br2 + 2e
Potencjał normalny J /J2 wynosi 0,619 V i odpowiednio Br /Br2 wynosi 1,065 V [1],
Wykorzystując znaczną różnicę potencjałów utleniających można w sposób selektywny
utleniać jony jodkowe do wolnego jodu, a następnie po jego oddzieleniu od roztworu elektrolitu
utlenić jony bromkowe do wolnego bromu.
W roztworach o niskim stężeniu jonów biorących udział w reakcji elektrodowej, stężenie
jonu ulegającego rozładowaniu wyznacza określony prąd graniczny, przekroczenie którego
spowoduje wzrost potencjału elektrody i współrozładowanie jonu o wyższym potencjale.
Ustala się graniczna gęstość prądu anodowego, która odpowiada maksymalnej prędkości, z
jaką jony te mogą wyładowywać się na elektrodzie w danych warunkach elektrolizy. Występuje tzw. zjawisko polaryzacji stężeniowej, która jest uwarunkowana zmianami stężenia
reagenta w pobliżu elektrody. Powstaje wówczas pewien gradient stężenia pomiędzy powierzchnią elektrody i resztą objętości roztworu w warstwie przyelektrodowej o określonej
grubości, która nazywana jest grubością warstwy dyfuzyjnej.
Mała wartość prądu granicznego wynikająca z niskich stężeń jonów ulegających rozładowaniu, uniemożliwia prowadzenie procesu utleniania jonów J- i Br- w praktyce przemysłowej z
uwagi na konieczność stosowania elektrod o gigantycznych wymiarach. Prąd graniczny można
zwiększyć poprzez zmniejszenie grubości warstwy dyfuzyjnej.
Decydujący wpływ na efektywną grubość warstwy dyfuzyjnej ma mieszanie elektrolitu.
Spadek grubości warstwy dyfuzyjnej występujący podczas mieszania zależy nie tylko od
szybkości mieszania, lecz również w znacznym stopniu od konstrukcji urządzenia mieszającego
(elektrolizera).
176 184
3
Nie są znane dotychczas elektrolizery do utleniania jodków i bromków zawartych w
roztworach o niskim stężeniu tych pierwiastków.
Znane z praktyki przemysłowej elektrolizery z równoległym układem elektrod jednobiegunowych umieszczonych w sposób "grzebieniowy" stosowane do otrzymywania: chloranów sodu
i potasu, nadchloranu sodu, nadmanganianu potasu, tlenku miedzi (I) itd. nie nadają się do utleniania
jodków i bromków zawartych w solankach naturalnych lub ługach pokrystalizacyjnych.
Z uwagi na możliwość wzajemnego oddziaływania produktów elektrodowych układ
"grzebieniowy" wymaga zachowania znacznej odległości pomiędzy różnoimiennymi elektrodami, co uniemożliwia uzyskanie korzystnych dla procesu anodowego utleniania jonów J- i Brwarunków hydrodynamicznych w elektrolizerze.
Celem wynalazku jest uniknięcie niedogodności związanych ze stosowaniem gazowego
chloru poprzez opracowanie elektrolizera, w którym prowadzony jest proces utleniania jodków
i bromków do wolnego jodu i bromu w procesie anodowym.
Istotą wynalazku jest wyposażenie elektrolizera z równoległym układem elektrod w
przegrody rozdzielające przestrzeń między elektrodową, przy czym przegrody te są usytuowane
w przestrzeni elektrolizera w taki sposób, że wymuszają ściśle określony (labiryntowy) przepływ
elektrolitu wzdłuż powierzchni elektrod.
Przegrody te mocowane są prostopadle do podstawy, oraz na przemian do jednej ze ścian
bocznych elektrolizera z zachowaniem wolnej przestrzeni pomiędzy ich boczną krawędzią a
naprzeciwległą ścianą elektrolizera.
Przegrodę stanowi materiał porowaty charakteryzujący się niską przepuszczalnością hydrodynamiczną, oraz wysokim przewodnictwem elektrycznym.
Elektrolizer według opisu pozwala na:
* ciągłą kontrolę procesu utleniania poprzez pomiar potencjału,
* dogodną regulację stopnia utleniania poprzez regulację prądu obciążającego elektrolizer,
* stosowanie roztworów o dużym zakresie stężeń substratów.
Elektrolizer według wynalazku przedstawiony jest schematycznie na rysunku, gdzie fig. 1
przedstawia elektrolizer jednobiegunowy, fig. 2 - elektrolizer dwubiegunowy, fig. 3 - przekrój
poprzeczny elektrolizera, a fig. 4 - przepływ elektrolitu w obrębie jednej sekcji elektrolizera.
Elektrolizer składa się z korpusu 1 i w przypadku elektrolizera jednobiegunowego z
zespołu anod 2 i katod 3, a w przypadku elektrolizera dwubiegunowego z zespołu elektrod
dwubiegunowych 5, oraz w obu przypadkach z zespołu przegród 4 rozdzielających przestrzenie
międzyelektrodowe z zachowaniem wolnej przestrzeni pomiędzy bocznym krawędziami przegród 6 a ścianami bocznymi elektrolizera 7 oraz pokrywy górnej 8.
Przegrody posiadają na swojej powierzchni korzystnie ukształtowane profile 9, które
stanowią kierownice strumienia elektrolitu i wymuszają wielokrotny przepływ elektrolitu poprzez perforowane elektrody w obrębie jednej sekcji.
Rozdzielenie przestrzeni międzyelektrodowej przez zastosowanie porowatych przegród,
eliminuje niekorzystne wzajemne oddziaływanie produktów katodowych i anodowych, co
umożliwia zmniejszenie odległości międzyelektrodowych.
Zasada działania elektrolizera według wynalazku polega na użyciu w/w przegród i takim
ich usytuowaniu w przestrzeni międzyelektrodowej, które spowoduje maksymalne wydłużenie
drogi opływu reagenta wzdłuż czynnej powierzchni elektrod oraz stworzy warunki korzystne
dla turbulentnego przepływu elektrolitu wzdłuż powierzchni elektrod.
Poprzez dobranie odpowiedniej powierzchni przegród, ich zewnętrznego wyprofilowania,
odległości od powierzchni elektrod oraz szybkości strumienia elektrolitu można znacznie
zwiększyć szybkość dyfuzji jonów ulegających rozkładowi na elektrodzie, a tym samym
znacznie zmniejszyć grubość warstwy dyfuzyjnej.
Stworzone w ten sposób warunki zapewniają intensywne mieszanie elektrolitu w sposób,
który pozwala w maksymalnym stopniu zminimalizować niekorzystny wpływ anodowej polaryzacji stężeniowej związanej z niskim stężeniem jonów jodkowych i bromkowych w roztworze,
a tym samym umożliwiają prowadzenie procesu elektrolizy przy znacznie wyższych anodowych
gęstościach prądu.
176 184
Fig.1
Fig.2
Fig. 3
Fig. 4
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.
Cena 2,00 zł.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
447 Кб
Теги
pl176184b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа