Великанова И.А., Иванова Н.П., Жарский И.М.

Белорусский государственный технологический университет, Беларусь, Минск

Композиционные аноды для электрохимического

получения растворов гипохлорита натрия

Для получения растворов гипохлорита натрия наибольшее распространение получили графитовые, оксидные рутениево-титановые и платино-титановые электроды. Однако вышеперечисленные электроды имеют ряд недостатков, ограничивающих их использование. В настоящее время для получения растворов гипохлорита натрия вызывает интерес использование малоизнашиваемых анодов на основе оксидов иридия в силу их высокой электрокаталитической активности и коррозионной стойкости в процессе выделения хлора.

Композиционные аноды готовили путем термолиза гексахлориридиевой кислоты, тетрахлорида титана и нитратов кобальта, никеля и марганца на титановой основе ВТ 1-0. Селективность электродов в процессе получения растворов гипохлорита натрия оценивали по значениям выхода по току и нарабатываемой концентрации гипохлорита натрия.

Установлено (рисунок 1), что по сравнению с графитом и ОРТА высокую электрохимическую активность в растворе хлорида натрия 50 г/л при плотности тока 0,1 А/см² проявляет IrO_x–TiO_x/Ti электрод. При использовании данного электродного материала в качестве анода средний выход по току гипохлорита натрия составил 93,6 %, а нарабатываемая концентрация гипохлорита натрия за 1,5 ч электролиза достигла 1,96 г/л. Высокий выход по току получения гипохлорита натрия на IrO_x–TiO_x/Ti электроде обусловлен высокой электрокаталитической активностью диоксида иридия в реакции выделения хлора.

С целью увеличения каталитической активности, стабильности работы электродов и снижения расхода благородного металла в состав активного покрытия вводили оксиды неблагородных металлов (кобальта, никеля и марганца). Средний выход по току гипохлорита натрия на IrO_x–TiO_x–Co_xO_y/Ti, IrO_x–TiO_x–Ni_xO_y/Ti и IrO_x–TiO_x–Mn_xO_y/Ti электродах составил 84–86 % (рисунок 2), а нарабатываемая концентрация – 1,51–1,92 г/л за 1,5 ч электролиза.

1 – IrO_x–TiO_x/Ti электрод (40 мол. % IrO_x), 2 – ОРТА, 3 – графит марки МПГ-6;

Рисунок 1 – Зависимость выхода по току гипохлорита натрия от времени электролиза

в растворе 50 г/л NaCl при анодной плотности тока 0,1 А/см²

1 – IrO_x– TiO_x–Co_xO_y/Ti электрод (10 мол. % IrO_x, 50 мол. % Co_xO_y), 2 – IrO_x– TiO_x–Ni_xO_y/Ti электрод (10 мол. % IrO_x, 50 мол. % Ni_xO_y), 3 – IrO_x– TiO_x–Mn_xO_y/Ti электрод

(10 мол. % IrO_x, 50 мол. % Mn_xO_y)

Рисунок 2 – Зависимость выхода по току гипохлорита натрия от времени электролиза

в растворе 50 г/л NaCl при анодной плотности тока 0,1 А/см²

Для предотвращения побочных химических и электрохимических реакций, снижающих выход по току и концентрацию гипохлорита натрия, в электролит можно вводить различные стабилизирующие добавки (бихромат натрия или калия, силикат натрия, борная кислота, соли кальция или магния). Установлено, что при добавлении в раствор хлорида натрия борной кислоты выход по току гипохлорита натрия увеличивается на 8–10 % и на протяжении всего процесса электролиза изменяется не существенно, находясь в пределах 92–98 %, а также достигается наибольшая концентрация целевого продукта (1,94 г/л ) за 1,5 ч электролиза. Увеличение выхода по току и концентрации гипохлорита натрия при введении в раствор борной кислоты можно объяснить тем, что при ее добавлении в растворе поддерживается оптимальное для получения гипохлорита натрия значение рН раствора (рН = 6,5–7,5).

Исследование коррозионных свойств композиционных анодов в процессе электрохимического получения растворов гипохлорита натрия показало, что наименьшими токами коррозии и наибольшим временем работы в условиях циклической анодной поляризации характеризуются IrО_x–TiO_x (40 мол. % IrO_x) и IrO_x–TiO_x–Co_xO_y/Ti (10 мол. % IrO_x, 40 мол. % TiO_x) электроды.

Таким образом, высокая селективность и стабильность композиционных анодов IrО_x–TiO_x (40 мол. % IrO_x) и IrO_x–TiO_x–Co_xO_y/Ti (10 мол. % IrO_x, 40 мол. % TiO_x) в реакции выделения хлора делают их перспективными электродными материалами для процессов получения гипохлоритов, хлоратов и хлора в качестве альтернативы оксидным рутениево-титановым анодам.

Литература

1. Великанова И.А., Иванова Н.П., Жарский И.М. Влияние условий синтеза на электрохимическую активность оксидных иридиево-титановых электродов // Электрохимия. – 2008. – Т. 44, №. 7. – С. 914–918.

2. Великанова И.А., Беломытцева И.Ю., Иванова Н.П, Жарский И.М. Использование анодов на основе оксидов иридия, марганца, кобальта и никеля для получения гипохлорита натрия // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2007. – № 3. С. 38–41.

3. Великанова И.А. Электродные материалы на основе оксидов иридия и титана // Материали за 3-а международна научна практична конференция «Умение и нововъведения», София, 16–31 отомври 2007. – Т. 13. С. 40–42.