способ получения хлората щелочного металла

Формула изобретения

1. Способ получения хлората щелочного металла в электролизере (1), разделенном катионоселективным сепаратором (3) на анодный отсек (2), в котором размещен анод (2а), и катодный отсек (5), в котором размещен газодиффузионный электрод (5а), включающий в себя введение раствора электролита, содержащего хлорид щелочного металла, в анодный отсек (2) и кислородсодержащего газа в катодный отсек (5); электролиз раствора электролита с получением подвергнутого электролизу раствора в анодном отсеке (2); электролиз кислорода, введенного в катодный отсек (5), с образованием в результате гидроксида щелочного металла в катодном отсеке (5); транспортирование подвергнутого электролизу раствора из анодного отсека (2) в хлоратный реактор (10, 11) для дальнейшего реагирования подвергнутого электролизу раствора с получением концентрированного электролита с хлоратом щелочного металла.

2. Способ по п.1, в котором упомянутый газодиффузионный электрод (5а) разделяет катодный отсек (5) на газовую камеру (6) с одной стороны газодиффузионного электрода (5а) и камеру (4) гидроксида щелочного металла с другой его стороны, ограниченную между газодиффузионным электродом (5а) и катионоселективным сепаратором (3), при этом способ включает в себя введение раствора гидроксида щелочного металла в камеру (4) гидроксида щелочного металла и кислородсодержащего газа в газовую камеру (6).

3. Способ по любому из пп.1 или 2, в котором катионоселективный сепаратор (3) представляет собой катионоселективную мембрану.

4. Способ по п.1, в котором раствор электролита имеет рН от примерно 5,5 до примерно 8.

5. Способ по п.1, в котором раствор электролита имеет концентрацию хлорида щелочного металла от примерно 50 до примерно 250 г/л.

6. Способ по п.1, в котором раствор электролита, вводимый в анодный отсек (2), имеет концентрацию хлората щелочного металла от примерно 300 до примерно 650 г/л.

7. Способ по п.1, в котором раствор электролита имеет концентрацию хлората щелочного металла от примерно 1 до примерно 50 г/л.

8. Способ по п.1, в котором раствор электролита имеет концентрацию хромата щелочного металла от примерно 0,01 до примерно 10 г/л.

9. Способ по п.1, в котором раствор электролита не содержит хромата щелочного металла.

10. Способ по п.1, в котором катодный отсек имеет концентрацию гидроксида щелочного металла от примерно 10 до примерно 400 г/л.

11. Способ по п.1, в котором электролизер (1) имеет температуру от примерно 40 до примерно 100°С.

12. Способ по п.1, в котором гидроксид щелочного металла транспортируют из камеры (4) гидроксида щелочного металла в хлоратный реактор (10, 11).

13. Электролизер (1) для получения хлората щелочного металла, содержащий катионоселективный сепаратор (3), разделяющий электролизер (1) на анодный отсек (2), в котором размещен анод (2а), и катодный отсек (5), в котором размещен газодиффузионный электрод (5а), причем в анодном отсеке (2) предусмотрены впуск раствора электролита и выпуск подвергнутого электролизу раствора, а в катодном отсеке (5) предусмотрен впуск для введения кислородсодержащего газа, при этом упомянутый электролизер выдерживает поток не менее примерно 0,5 м³ч^-1м ^-2 через анодный отсек.

14. Электролизер (1) по п.13, в котором упомянутый газодиффузионный электрод (5а) разделяет катодный отсек (5) на газовую камеру (6) с одной стороны газодиффузионного электрода (5а) и камеру (4) гидроксида щелочного металла с другой его стороны, ограниченную между газодиффузионным электродом (5 а) и катионоселективным сепаратором (3), причем в камере (4) гидроксида щелочного металла предусмотрены впуск и выпуск гидроксида щелочного металла, а в газовой камере (6) предусмотрен впуск для введения кислородсодержащего газа.

15. Электролизер (1) по п.13 или 14, в котором катионоселективный сепаратор (3) представляет собой катионоселективную мембрану.

16. Электролизер (1) по п.13, в котором в анодном отсеке (2) предусмотрен отдельный выпуск газообразного хлора.

17. Электролизер (1) по п.13, в котором в анодном отсеке (2) не предусмотрен выпуск газообразного хлора.

18. Электролизер (1) по п.13, в котором в катодном отсеке (5) предусмотрен выпуск кислородсодержащего газа.

19. Установка, содержащая электролизер (1) по любому из пп.13-18, в которой электролизер (1) соединен с хлоратным реактором (10, 11) через выпуск анодного отсека (2).

20. Установка по п.19, в которой реактор (10, 11) имеет выпуск электролита с хлоратом щелочного металла, соединенный с кристаллизатором (12).

21. Установка по п.19 или 20, в которой реактор (10, 11) хлората щелочного металла соединен с анодным отсеком (2) так, что часть раствора хлората щелочного металла может быть рециркулирована в анодный отсек (2).

22. Установка по п.19, содержащая емкости для хранения хлорида щелочного металла и/или агентов обработки электролита.

23. Применение электролизера (1) по любому из пп.13-18 для получения хлората щелочного металла и/или диоксида хлора.

24. Применение установки по любому из пп.19-22 для получения хлората щелочного металла и/или диоксида хлора.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу получения хлората щелочного металла, а также к электролизеру и к установке для осуществления способа. Данное изобретение, кроме того, относится к применению электролизера и установки для получения хлората щелочного металла и/или диоксида хлора.

Уровень техники

Хлорат щелочного металла, и особенно хлорат натрия, является важным химическим реагентом в целлюлозной промышленности, где он используется в качестве исходного материала при производстве диоксида хлора, который является важным химическим реагентом, отбеливающим целлюлозные волокна. Хлорат щелочного металла традиционно получают электролизом хлоридов щелочного металла в открытых неразделенных электролизерах, снабженных «водородвыделяющими» катодами (т.е. катодами, на которых выделяется водород). Общей химической реакцией, имеющей место в таких электролизерах, является следующая: MeCl+3H ₂O MeClO₃+3H₂, где Ме представляет собой щелочной металл. Данная реакция требует напряжения электролизера, составляющего 3 В.

Ранее для получения хлората также использовали электролизеры, которые были снабжены кислородпотребляющими газодиффузионными электродами. Химический реферат на английском языке (AN 1994:421025) заявки на патент Китая №1076226 раскрывает такие электролизеры для получения хлората натрия. В данном случае газодиффузионный электрод восстанавливает кислород, подаваемый в газовую камеру, смежную с этим газодиффузионным электродом. Реакцией восстановления, имеющей место на газодиффузионном электроде (газодиффузионном катоде), является следующая: 2Н ₂О+О₂+4е^- 4ОН^-. Реакцией окисления, имеющей место на аноде, является следующая: 2Cl^- Cl₂+2e^-. Напряжение электролизера для общей химической реакции в электролизере с газодиффузионным электродом составляет примерно 2 В, и это означает, что могут быть сэкономлены значительные эксплуатационные затраты при замене вышеописанного водородвыделяющего катода газодиффузионным электродом, действующим как катод.

Однако работа электролизера, раскрытого в реферате на английском языке заявки на патент Китая №1076226, будет мгновенно приводить к отравлению газодиффузионного электрода, так как реакционные продукты HClO, ClO ^- и ClO₃ ^-, образовавшиеся на аноде, будут свободно диффундировать в электролите, и на газодиффузионном электроде неизбежно будут протекать нежелательные побочные реакции в соответствии с формулами, приведенными ниже:

Во многих способах получения хлората щелочного металла используют хроматы щелочного металла для подавления реакций 1-3. Однако хроматы щелочного металла могут также оказывать отрицательное воздействие на газодиффузионный электрод, который будет быстро дезактивироваться при контакте с хромат-ионами.

Получение хлората может потребовать значительных количеств хлористоводородной кислоты и гидроксида щелочного металла, что также означает значительные затраты. Кроме того, обращение с указанными химическими реагентами является сложным из-за строгих требований к безопасности, предъявляемых при транспортировке, хранении и дозировании.

Целью настоящего изобретения является преодоление вышеуказанных проблем и одновременно создание энергоэффективного электролитического способа получения хлората щелочного металла. Другой целью настоящего изобретения является создание способа, который делает большую часть добавляемых извне химических реагентов, корректирующих рН, излишней в данном способе.

Раскрытие изобретения

1. Настоящее изобретение относится к способу получения хлората щелочного металла в электролизере, разделенном катионоселективным сепаратором на анодный отсек, в котором размещен анод, и катодный отсек, в котором размещен газодиффузионный электрод. Данный способ включает в себя введение раствора электролита, содержащего хлорид щелочного металла, в анодный отсек и кислородсодержащего газа - в катодный отсек; электролиз раствора электролита с получением электролизованного раствора в анодном отсеке; электролиз кислорода, введенного в катодный отсек, с образованием в результате гидроксида щелочного металла в катодном отсеке; транспортирование электролизованного раствора из анодного отсека в хлоратный реактор для дальнейшего реагирования электролизованного раствора с образованием концентрированного электролита, содержащего хлорат щелочного металла.

В данном способе одно и то же пространство катодного отсека действует как в качестве газовой камеры для кислородсодержащего газа, так и в качестве камеры для получения гидроксида щелочного металла.

2. Согласно одному предпочтительному варианту воплощения газодиффузионный электрод размещают на катионоселективном сепараторе для минимизации омического сопротивления.

Согласно другому предпочтительному варианту воплощения способ осуществляют в электролизере, в котором газодиффузионный электрод разделяет катодный отсек на газовую камеру с одной стороны газодиффузионного электрода и камеру гидроксида щелочного металла с другой его стороны, ограниченную между газодиффузионным электродом и катионоселективным сепаратором. Способ включает в себя введение раствора электролита, содержащего хлорид щелочного металла, в анодный отсек, введение раствора гидроксида щелочного металла в камеру гидроксида щелочного металла и кислородсодержащего газа - в газовую камеру; после этого электролиз раствора электролита с получением электролизованного раствора в анодном отсеке, электролиз кислорода, введенного в газовую камеру, с образованием в результате дополнительного гидроксида щелочного металла в камере гидроксида щелочного металла; транспортирование электролизованного раствора из анодного отсека в хлоратный реактор для дальнейшего реагирования электролизованного раствора с образованием концентрированного электролита, содержащего хлорат щелочного металла (хлоратного электролита).

Предпочтительно электролизеры могут работать под давлением вплоть до примерно 10 бар, предпочтительно - вплоть до примерно 5 бар. Это может быть достигнуто за счет применения соответствующего избыточного давления кислородсодержащего газа в газовой камере и инертного газа - в анодном отсеке.

Катионоселективный сепаратор, который предпочтительно является по существу стойким к хлору и гидроксиду щелочного металла, обеспечивает эффективное получение электролизованного раствора и концентрированного гидроксида щелочного металла с низким содержанием хлорат-ионов и хлорид-ионов в камере гидроксида щелочного металла. Катионоселективный сепаратор, предпочтительно, представляет собой катионоселективную мембрану. Подходящим образом катионоселективная мембрана выполнена из органического материала, такого как фторсодержащий полимер из, например, перфторированных полимеров. Другие подходящие мембраны могут быть выполнены из полиэтилена, полипропилена или сульфированного поливинилхлорида, полистирола, или же полимеров или керамик на основе тефлона (политетрафторэтилена, ПТФЭ). Имеются другие коммерчески доступные мембраны, подходящие для использования, такие как мембраны Nafion^TM 324, Nafion^TM 550 и Nafion ^TM 961, поставляемые фирмой Дюпон (Du Pont), и Flemion ^TM, поставляемая фирмой Asahi Glass.

Подходящим образом для поддержания катионоселективного сепаратора на его анодной и/или катодной стороне размещают подложку.

Анод может быть выполнен из любого подходящего материала, например титана. Анод подходящим образом покрывают, например, RuO₂ /TiO₂ или Pt/Ir. Предпочтительно анод представляет собой DSA^TM-анод (анод стабильных размеров от англ. «dimension stable anode»), который может иметь подложку из «расширенной» сетки.

Газодиффузионный электрод может представлять собой намокающий (смачиваемый) газодиффузионный электрод, полугидрофобный газодиффузионный электрод или любые другие газодиффузионные электроды, такие как газодиффузионные электроды, описанные в Европейских заявках на патент №01850109.8, №00850191.8, №00850219.7 и в патентах США №№US 5938901 и US 5766429. Какие-либо особые ограничения на используемый газодиффузионный электрод отсутствуют. Например, может быть использован газодиффузионный электрод, содержащий только реакционный слой и газодиффузионный слой. Газодиффузионный слой может быть выполнен из смеси углерода и ПТФЭ-смолы. Реакционный слой подходящим образом имеет содержание гидрофобного материала, такого как фторуглеродные соединения, для того, чтобы сохранить надлежащую водоотталкивающую способность и гидрофильность. Кроме того, на поверхности газодиффузионного слоя может быть образован защитный слой для более эффективного предотвращения превращения газодиффузионного слоя в гидрофильный.

Способ по настоящему изобретению может быть описан как циклический, так как на первой стадии раствор электролита, содержащий раствор хлорида щелочного металла, пропускают в электролизер, в котором по меньшей мере часть хлорида электролизуется (т.е. подвергается электролизу) с образованием, среди прочего, гипохлорита и хлората. Электролизованный раствор подходящим образом отводят в традиционный хлоратный реактор, например такой, который описан в патенте США №US 5419818, для дальнейшего реагирования с получением хлората. Хлоратный реактор может содержать несколько хлоратных сосудов. Хлоратный электролит может затем транспортироваться в кристаллизатор, где твердый хлорат щелочного металла может быть отделен посредством кристаллизации, тогда как маточный раствор, содержащий, среди прочего, непрореагировавшие хлорид-ионы, гипохлорит, хлорат, может быть рециркулирован в электролизер для дальнейшего электролиза. Кроме того, в качестве хлоратного реактора может быть использован скруббер с гидроксидом щелочного металла, в котором хлорат может образовываться за счет реагирования гидроксида щелочного металла, подаваемого в него, например, из камеры гидроксида щелочного металла, и образовавшегося газообразного хлора, выводимого из анодного отсека. Согласно одному предпочтительному варианту воплощения в способе используют одновременно как скруббер с гидроксидом щелочного металла, в который подают газообразный хлор, так и хлоратный реактор, в который подают электролизованный раствор.

Концентрированный хлоратный электролит может содержать хлорат в количестве от примерно 200 до примерно 1200 г/л, предпочтительно - от примерно 650 до примерно 1200 г/л.

Раствор электролита, вводимый в анодный отсек, подходящим образом содержит по меньшей мере некоторое количество хлората, подходящим образом - в интервале от примерно 1 до примерно 1000, предпочтительно - от примерно 300 до примерно 650, а наиболее предпочтительно - от примерно 500 до примерно 650 г/л, в расчете на хлорат натрия. Подходящим образом раствор электролита имеет концентрацию хлорид-ионов в интервале от примерно 30 до примерно 300 г/л, предпочтительно - от примерно 50 до примерно 250 г/л, а наиболее предпочтительно - от примерно 80 до примерно 200 г/л, в расчете на хлорид натрия.

Согласно другому предпочтительному варианту воплощения концентрация хлората в растворе электролита, вводимом в анодный отсек, составляет от примерно 1 до примерно 50 г/л, предпочтительно - от примерно 1 до примерно 30 г/л.

Подходящим образом, большая часть газообразного хлора, образовавшегося в анодном отсеке, растворяется в электролизованном растворе. Растворенный хлор самопроизвольно подвергается частичному гидролизу с образованием гипохлористой (хлорноватистой) кислоты согласно реакции:

Cl ₂+H₂O HClO+HCl.

Гипохлористая кислота диссоциирует в присутствии буфера или гидроксидионов (В^-) до гипохлорита согласно реакции:

HClO HB+ClO^-.

Электролизованный раствор в анодном отсеке имеет рН, предпочтительным образом превышающий 4 для того, чтобы стимулировать растворение хлора. Электролизованный раствор, содержащий хлор и/или гипохлористую кислоту, может транспортироваться в хлоратный реактор. Значение рН раствора электролита, подаваемого в анодный отсек, подходящим образом находится в интервале от примерно 2 до примерно 10, предпочтительно - от примерно 5,5 до примерно 8. Концентрация гидроксида щелочного металла в камере гидроксида щелочного металла подходящим образом находится в интервале от примерно 10 до примерно 500, предпочтительно - от примерно 10 до примерно 400, более предпочтительно - от примерно 20 до примерно 400, а наиболее предпочтительно - от примерно 40 до примерно 160 г/л, в расчете на гидроксид натрия. Полученный гидроксид щелочного металла может быть непосредственно выведен или рециркулирован в камеру гидроксида щелочного металла для дальнейшего электролиза до тех пор, пока не будет достигнута желаемая концентрация. Полученный гидроксид щелочного металла может использоваться для подщелачивания хлоратного электролита в хлоратном реакторе и перед кристаллизацией хлората. Гидроксид щелочного металла может также использоваться для осаждения гидроксидов щелочноземельных металлов, железа и алюминия с целью очистки свежего хлорида щелочного металла, используемого в растворе электролита. Гидроксид щелочного металла может также использоваться для абсорбции хлора из технологического газа, сбрасываемого из хлоратного реактора, и, как указывалось ранее, для абсорбции газообразного хлора, выводимого из анодного отсека, с целью прямого получения хлората щелочного металла в скруббере с гидроксидом щелочного металла.

Согласно одному предпочтительному варианту воплощения в раствор электролита добавляют хромат щелочного металла в качестве буфера рН и для подавления нежелательных реакций. Хромат может быть добавлен в количестве от примерно 0,01 до примерно 10 г/л, предпочтительно - вплоть до примерно 6 г/л. Согласно другому предпочтительному варианту воплощения хромат не добавляют в раствор электролита.

Температура в электролизере подходящим образом находится в интервале от примерно 20 до примерно 105°С, предпочтительно - от примерно 40 примерно 100°С.

Хлорат предпочтительно получают непрерывным способом, но также может использоваться периодический способ. Способ по настоящему изобретению может быть преимущественно интегрирован в процесс получения диоксида хлора с использованием либо хлоратного электролита, либо соли хлората щелочного металла в качестве исходного материала.

Данное изобретение также относится к электролизеру для получения хлората щелочного металла, содержащему катионоселективный сепаратор, разделяющий электролизер на анодный отсек, в котором размещен анод, и катодный отсек, в котором размещен газодиффузионный электрод. В анодном отсеке предусмотрены впуск раствора электролита и выпуск электролизованного раствора, а в катодном отсеке предусмотрен впуск для введения кислородсодержащего газа.

Согласно одному предпочтительному варианту воплощения газодиффузионный электрод размещен на сепараторе для минимизации омического сопротивления.

Согласно другому предпочтительному варианту воплощения газодиффузионный электрод разделяет катодный отсек на газовую камеру с одной стороны газодиффузионного электрода и камеру гидроксида щелочного металла с другой его стороны, ограниченную между газодиффузионным электродом и катионоселективным сепаратором. В камере гидроксида щелочного металла предусмотрены впуск и выпуск раствора гидроксида щелочного металла.

Предпочтительно катионоселективный сепаратор может представлять собой любую катионоселективную мембрану, описанную выше. Предпочтительно в газовой камере также предусмотрен выпуск кислородсодержащего газа. Предпочтительно отдельный выпуск газообразного хлора предусмотрен в анодном отсеке и/или в хлоратном реакторе. Газообразный хлор может также покидать анодный отсек через выпуск электролизованного раствора. Согласно одному варианту воплощения данного изобретения анодный отсек не снабжен отдельным выпуском газообразного хлора.

Конструкция электролизеров согласно вышеописанным вариантам воплощения является столь прочной, что электролизеры могут выдерживать потоки электролита и другие физические условия, которые являются традиционными в технологии получения хлората. Предпочтительным образом электролизер сконструирован так, чтобы выдерживать поток в анодном и/или катодном отсеке, предпочтительно составляющий не менее примерно 0,5 м ³ ч^-1 м^-2, более предпочтительно - не менее примерно 1 м ³ ч^-1 м^-2, даже более предпочтительно - не менее примерно 3 м ³ ч^-1 м^-2, а наиболее предпочтительно - не менее примерно 5 м ³ ч^-1 м^-2. Предпочтительно впуски и выпуски сконструированы так, чтобы отвечать указанным требованиям.

Данное изобретение, кроме того, относится к установке, содержащей описанный выше электролизер, в которой выпуск анодного отсека соединен с хлоратным реактором, подходящим образом - через выпуск электролизованного раствора. Хлоратный реактор может быть в свою очередь соединен с кристаллизатором для транспортирования хлоратного электролита, хлорат из которого может быть осажден в кристаллизаторе и отделен от маточного раствора. Хлоратный реактор подходящим образом соединен с анодным отсеком, так что часть хлоратного электролита, содержащего хлорат щелочного металла, может быть рециркулирована в анодный отсек.

Установка подходящим образом содержит резервуары для хранения хлорида щелочного металла и/или агентов обработки электролита, таких как хромат щелочного металла.

Реактор также может представлять собой скруббер с гидроксидом щелочного металла, к которому газообразный хлор может подводиться из анодного отсека и взаимодействовать с гидроксидом щелочного металла с получением хлората щелочного металла. Подходящим образом контейнер с гидроксидом щелочного металла соединен с камерой гидроксида щелочного металла для питания и циркуляции гидроксида щелочного металла. Такой контейнер, подходящим образом - емкость, может непрерывно питаться водой и рециркулируемым гидроксидом щелочного металла для корректировки концентрации гидроксида щелочного металла, подаваемого в камеру гидроксида щелочного металла. Выпуск камеры гидроксида щелочного металла может быть соединен с несколькими узлами в хлоратной установке для подщелачивания, например, с впуском скруббера с гидроксидом щелочного металла или другого хлоратного реактора или с кристаллизатором для транспортирования гидроксида щелочного металла. Предпочтительно в данной установке предусмотрены как скруббер с гидроксидом щелочного металла, так и традиционный хлоратный реактор, получающие электролизованный раствор.

Настоящее изобретение также относится к применению электролизера и установки, содержащей такой электролизер, для получения хлората щелочного металла, предпочтительно - хлората натрия, но также, например, хлората калия. Хлорат натрия может быть получен в виде твердой соли хлората натрия или в виде хлоратно-натриевого электролита для получения диоксида хлора, предпочтительно - посредством местного генератора диоксида хлора.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематически показан электролизер согласно одному из вариантов воплощения изобретения. На фиг.2 схематически показана установка для получения хлората натрия согласно изобретению.

Описание вариантов воплощения

На фиг.1 показан электролизер 1 для получения хлората натрия. Электролизер содержит анодный отсек 2, в котором размещен анод 2а, катионоселективную мембрану 3, катодный отсек 5, разделенный газодиффузионным электродом 5а на камеру 4 гидроксида щелочного металла и газовую камеру 6. Впуски и выпуски хлорида натрия и электролита в анодном отсеке показаны стрелками 7. В анодном отсеке может быть предусмотрен отдельный выпуск газообразного хлора (не показан). Впуски и выпуски гидроксида натрия в камере гидроксида щелочного металла показаны стрелками 8. Впуски и выпуски кислорода в газовой камере 6 показаны стрелками 9. Дополнительный вариант компоновки электролизер (не показано) включает в себя двухкамерный электролизер, т.е. без отдельной газовой камеры, в котором газодиффузионный электрод размещен прямо на катионоселективном сепараторе.

На фиг.2 схематически показана установка для получения хлората натрия. Раствор 7 электролита, содержащий хлорид натрия, и хлоратный электролит, полученный на выходе из хлоратного реактора 10, вводят в анодный отсек 2 электролизера 1. Раствор электролита электролизуется с образованием электролизованного раствора, который прокачивают насосом через анодный отсек 2 в хлоратный реактор 10, где образование хлората продолжается. Хлоратный электролит в хлоратном реакторе 10 подщелачивается гидроксидом щелочного металла, полученным в катодной камере 4, перед его выведением в кристаллизатор 12, где кристаллизуется хлорат натрия. Хлоратный электролит также может быть отведен в реакционный сосуд (не показан) для получения диоксида хлора. В анодном отсеке 2 в процессе электролиза может быть получено некоторое количество газообразного хлора. Образовавшийся газообразный хлор может транспортироваться в скруббер 11 с гидроксидом натрия, где газообразный хлор абсорбируется в гидроксиде натрия, что приводит к образованию хлората натрия. Скруббер с гидроксидом натрия может, таким образом, работать как реактор образования хлората натрия (хлоратный реактор). В раствор 7 электролита перед его введением в анодный отсек может непрерывно добавляться хлорид натрия. В емкость 4а гидроксида натрия может непрерывно добавляться вода для поддержания соответствующей концентрации гидроксида натрия, проходящего через камеру гидроксида натрия. Гидроксид натрия может также использоваться для подщелачивания в кристаллизаторе 12.

Пример 1

Эксперимент проводили как периодический способ с начальным объемом в реакционном сосуде, составляющим 2 л. Начальная концентрация электролита в анодном отсеке составляла 110 г NaCl/л, 550 г NaClO₃ и 3 г Na ₂Cr₂O₇/л. Данный раствор прокачивали насосом через анодный отсек электролизера с расходом 25 л/ч, соответствующим приблизительной линейной скорости вдоль анода, составляющей 2 см/с. Раствор гидроксида натрия с концентрацией 50 г/л прокачивали через катодный отсек с линейной скоростью вдоль катода, составляющей 2 см/с. В газовую камеру подавали избыток газообразного кислорода. Электролизер представлял собой лабораторный электролизер, имеющий анодный отсек с хлорным анодом стабильных размеров (DSA) и катодный отсек с газодиффузионным электродом из никелевой проволоки с платиновым покрытием, содержащим некатализированный углерод (5-6 мг/см²). Площадь каждого электрода составляла 21,2 см² . Анодный и катодный отсеки были разделены катионоселективной мембраной Nafion 450, и расстояние между каждым электродом и мембраной составляло 8 мм.

Твердый хлорид натрия добавляли в реакционный сосуд и подавали в анодный отсек со скоростью 0,71 г·Ампер^-1 ч^-1 для поддержания постоянной концентрации хлорида натрия в реакционном сосуде. Воду добавляли в катодный отсек со скоростью 0,5 мл·Ампер ^-1мин^-1 для поддержания постоянной концентрации гидроксида натрия. Электролиз проводили при температуре 70°С в данном электролизере при плотности тока 0,2-3 кА/м ² и при рН 6,2. Ток варьировали в диапазоне 0,5-6,3 А. Электролиз проводили в течение 30 ч.

Выход по току в случае такого электролизера составлял 92% в расчете на гидроксид-ионы, полученные в катодном отсеке. Выход по току рассчитывали как отношение фактической и теоретической максимальной производительности по гидроксиду натрия. Производительность по гидроксид-ионам определяли путем анализа содержания гидроксид-ионов в католите и умножения его на общий (собранный) поток. Производительность по NaClO ₃ рассчитывали исходя из общего количества NaClO ₃, образовавшегося в анодном отсеке в течение всего процесса электролиза. Расчетный выход по току согласно образовавшемуся хлору был близким к 100%. Выход по току согласно производительности по хлорату составлял 95% при ее расчете в виде отношения фактически извлекаемого количества хлората натрия и теоретической максимальной производительности по хлорату натрия.

Пример 2

Эксперимент проводили как периодический способ с начальным объемом в реакционном сосуде, составляющим 2 л. Начальная концентрация электролита в анодном отсеке составляла 110 г NaCl/л, 550 г NaClO ₃ и 3 г Na₂Cr₂ O₇/л. Данный раствор прокачивали насосом через анодный отсек электролизера с расходом 25 л/ч, соответствующим приблизительной линейной скорости вдоль анода, составляющей 2 см/с. В газовую камеру подавали избыток газообразного кислорода. Электролизер представлял собой лабораторный электролизер, имеющий анодный отсек с хлорным анодом стабильных размеров (DSA) и катодный отсек с газодиффузионным электродом, выполненным из серебра, ПТФЭ и углерода на серебряной сетке. Площадь каждого электрода составляла 21,2 см². Анодный отсек и газодиффузионный электрод были разделены катионоселективной мембраной (Nafion 450). Расстояние между анодом и мембраной составляло 8 мм. Расстояние между мембраной и газодиффузионным электродом отсутствовало. Твердый хлорид натрия добавляли в реакционный сосуд и подавали в анодный отсек со скоростью 0,71 г·А^-1 ч^-1 для поддержания постоянной концентрации хлорида натрия в реакционном сосуде. Электролиз проводили при температуре 70°С в таком электролизере при плотности тока 0,2-3 кА/м² и рН 6,2. Ток варьировали в диапазоне 0,5-6,3 А. Электролиз проводили в течение 30 ч. Производительность по NaClO₃ рассчитывали исходя из общего количества NaClO₃, образовавшегося в анодном отсеке в течение всего процесса электролиза. Расчетный выход по току согласно образовавшемуся хлору был близким к 100%. Выход по току согласно производительности по хлорату составлял 97% при ее расчете в виде отношения фактически извлекаемого количества хлората натрия и теоретической максимальной производительности по хлорату натрия.