способ получения дитионита натрия

Формула изобретения

Способ получения дитионита натрия путем электролиза водного раствора с одновременной подачей диоксида серы в катодную и анодную камеры электролизера при катодной плоскости тока 1000 А/м², отличающийся тем, что процесс проводят при избыточном давлении диоксида серы 0,15 МПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрохимической технологии производства химических веществ, а точнее к способам получения дитионитов металлов.

Изобретение может быть использовано в фармацевтической, текстильной и металлургической промышленности. Дитионит натрия применяют в качестве восстановителя при синтезе кубовых красителей, печатании, в процессе отбеливания и для поглощения кислорода при газовом анализе.

Известен электрохимический способ получения дитионита натрия с применением хлористого натрия. /Бейдин В.К. В кн.: Тезисы докладов и сообщений Всесоюзного отраслевого научно-исследовательского совещания по производству хромовых соединений, сульфитных солей и сернистого натрия. УНИХИМ, Свердловск, 1970. / Анодным продуктом является газообразный хлор, поэтому проведение электрохимического способа целесообразно только на тех предприятиях, где имеется потребитель хлора.

Известен способ получения дитионита натрия путем электролиза водного раствора при катодной плотности тока 1000 А/м², с одновременной подачей диоксида серы в катодную и анодную камеры электролизера (см. Авторское свидетельство СССР 652238, C 25 B 1/22, 15.03.79). При этом в анодном пространстве концентрируется серная кислота, а в катодном - образуется дитионит натрия. Недостатками указанного способа являются низкие выходы по току и необходимость применения дополнительного оборудования для повторной подачи неизрасходованного при электролизе диоксида серы.

Задача предлагаемого изобретения - получения дитионита натрия. Технический результат - увеличение выхода по току продуктов реакции. При этом нами прослеживается химизм процессов, протекающих на электродах и в электролизере.

Указанный технический результат достигается тем, что электролиз проводится при повышенных давлениях диоксида серы в диафрагменном электролизере, помещенном в автоклав, при использовании в качестве католита щелочи натрия, анолита - раствора серной кислоты.

При осуществлении процесса под давлением растворимость диоксида серы увеличивается, соответственно возрастает число заряженных частиц H⁺, HSO₃^-, SO₃^2-, что способствует интенсификации электрохимических реакций и повышению выходов по току катодных и анодных продуктов.

В ходе электролиза из анодного пространства через катионитовую мембрану МК-40 в катодное пространство переходят катионы водорода

H⁺ + OH^---->H₂O.

Щелочь натрия, являющаяся католитом, нейтрализуется избытком сернистого ангидрида с образованием гидросульфита натрия.

NaOH + SO₂--->NaHSO₃.

Гидросульфит натрия восстанавливается до дитионита натрия Na₂S₂O₄

2HSO₃^- + 2е= S₂O₄^2- + 2OH^-; 2Na⁺ + S₂O₄^2- = Na₂S₂O₄.

На аноде протекают окислительные процессы с образованием H₂SO₄

SO₂ - 2е + 2H₂O = H₂SO₄ + 2H⁺

Электролиз проводится при значениях катодной плотности тока 100 - 1000 А/м², избыточном давлении диоксида серы 0,15 МПа и температуре 25^oC. При давлении диоксида серы свыше 0,15 МПа выход по току дитионита натрия практически не изменяется. Максимальные выходы по току дитионита натрия - 96,1% наблюдаются при плотности тока 1000 А/м². При плотностях тока ниже 1000 А/м² и выше - выходы по току снижаются. Выход по току серной кислоты при этой плотности тока - 97,10%.

Заявленный способ получения дитионита натрия позволяет получить широко используемый восстановитель - дитионит натрия с высокими выходами по току, с одновременным концентрированием серной кислоты в анодном пространстве. Способ доступен в использовании и не требует специального оборудования.