×
27.03.2016
216.014.c7a9

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТА ЦЕРИЯ (IV) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ОКИСЛЕНИЕМ НИТРАТА ЦЕРИЯ (III)

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу получения нитрата церия(IV) электрохимическим окислением нитрата церия(III) в анодной камере электролизера, содержащей раствор с начальной концентрацией нитрата церия(III) 100-130 г/л и начальной концентрацией свободной азотной кислоты в анолите и в католите 8-12 г/л, при плотности тока на платинированном ниобиевом аноде 1-3 А/дм. Способ характеризуется тем, что с целью повышения устойчивости платинового покрытия процесс электролиза проводят в анодной камере трехкамерного электролизера, отделенной от двух катодных камер анионообменной и катионообменной мембранами, за счет которых в анодной камере поддерживается постоянная концентрация свободной азотной кислоты 8-12 г/л. Использование предлагаемого способа позволяет предотвратить накопление свободной азотной кислоты в анолите, что необходимо для обеспечения устойчивости платинированного ниобиевого анода. 2 табл., 2 пр.
Основные результаты: Array
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электрохимическим способам получения нитрата церия(IV) из нитрата церия(III) и может быть использовано для разделения редкоземельных элементов и получения реагента для окисления органических веществ.

Известен способ получения четырехвалентного церия электрохимическим окислением нитрата церия(III) в азотнокислом растворе. Электроокисление проводили в проточном мембранном электролизере фильтр-пресного типа, с анионообменной мембранной МА-41. В качестве анода использовали платиновую пластину, в качестве катода - титановую пластину [Седнева Т.А., Тихомирова И.А. Окисление церия в мембранном электролизере. - Апатиты. 2002. - 11 с. - Деп. в ВИНИТИ 12.08.2002, № 1475-В2002]. Оптимальная плотность тока для окисления церия(III) с концентрацией металла порядка 63 г/л в электролите без перемешивания лежит в интервале 5,0-7,5 А/дм2 при интегральном выходе по току 58,7-31,4% соответственно.

Недостатками данного способа являются достаточно низкий интегральный выход по току, а также использование в качестве анода дорогостоящей платиновой пластины, поскольку в процессе электролиза наблюдается ее медленное растворение [Чемоданов А.Н., Колотыркин Я.М., Дембровский М.А. Исследование процесса растворения платины в кислых электролитах при различных поляризациях с применением радиохимического метода. - М.: Электрохимия, 1970. - Т.6. - Вып. 4. - С. 460-467].

Ближайшим аналогом является способ получения нитрата церия(IV) электрохимическим окислением нитрата церия(III) [Поздеев С.С., Кондратьева Е.С., Губин А.Ф. Электрохимическое получение ионов церия(IV) для применения в процессе очистки сточных вод от органических примесей// Гальванотехника и обработка поверхности, 2014. - Т. 22. - № 4. - С. 37-39]. Согласно этому процессу в качестве анода используют ниобий, покрытый тонким слоем платины (платинированный ниобиевый анод), помещенный в анодную камеру двухкамерного электролизера с анионообменной мембраной МА-41 ИЛ. При этом начальный состав электролита в катодной камере электролизера - раствор азотной кислоты с концентрацией 10 г/л. Начальный состав электролита в анодной камере - раствор нитрата церия(III) с концентрацией металла 115 г/л, содержащий 10 г/л свободной азотной кислоты.

Недостатком данного способа является то, что в процессе электролиза повышается концентрация свободной азотной кислоты в анолите за счет переноса ионов нитрата из католита через анионообменную мембрану. При интегральном выходе по току около 70-75% целевой анодной реакции образование нитрата церия(IV), накопление свободной азотной кислоты в анолите достигает значения 30 г/л. Такое увеличение концентрации снижает устойчивость платинового покрытия [Аноды. Платинированный ниобий [Электронный ресурс] // Metakem. Preclous Metals + Electrochemisrty.URL: http://www.metakem.de/ru/produkte/anoden/platiniertes-niob.html (дата обращения 20.04.2015)].

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении возможности проведения длительного электролиза за счет сохранения постоянства концентрации азотной кислоты в анодной камере и в обеспечении стабильной работы платинированного анода.

Этот технический результат достигается за счет проведения процесса получения нитрата церия(IV) электрохимическим окислением нитрата церия(III) в трехкамерном электролизере с двумя катодными и одним анодным пространством, при плотности тока 1 - 3 А/дм2 на аноде из платинированного ниобия.

Две катодные камеры отделены от анодной камеры ионообменными мембранами, одна катионообменной (МК-40Л), а вторая анионообменной (МА-41ИЛ). Применение двух катодных камер с разными мембранами позволяет, с одной стороны, поддерживать концентрацию свободной азотной кислоты в анолите в пределах 8-12 г/л, а с другой, обеспечивает образование нитрата церия(IV).

Во избежание роста напряжения на электролизере и предотвращения увеличения расхода электроэнергии на процесс получения нитрата церия(IV) периодически контролируют концентрацию свободной азотной кислоты в катодной камере с анионообменной мембраной и, при необходимости, корректируют католит добавлением азотной кислоты, поддерживая ее в пределах 8-12 г/л.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1.

Эксперименты по электрохимическому окислению ионов церия(III) проводили в двухкамерном электролизере мембранного типа при анодной плотности тока 2 А/дм2. В качестве анода использовали платинированный ниобий, в качестве катода - листовой титан марки ВТ1-0, для разделения катодного и анодного пространств используют анионообменную мембрану марки МА-41ИЛ. Площади электродов и мембраны были одинаковы и составляли 0,225 дм2. Растворы анолита (азотнокислый церий на фоне азотной кислоты) и католита (азотная кислота) циркулировали в камерах электролизера со скоростью 13,8 л/час. Объемы растворов были одинаковы и составляли 0,2 литра. Начальная концентрация азотной кислоты в анолите и католите составляла 10 г/л, концентрация церия(III) - 115 г/л.

Концентрацию церия определяли титрованием раствором соли Мора в присутствии индикатора - наполовину окисленного дифениламин- 4-сульфокислоты натриевая соль (ДАС). Концентрацию азотной кислоты определяли кислотно-основным титрованием по методике, описанной в литературе [Пискарева С.К., Барашков К.М., Ольшанова К.М. Аналитическая химия. - М.: Высшая школа, 1994. − 384 с.].

Для количественной оценки протекания процесса использовали величины выхода по току (ВТ) и степень окисления (α, %).

Величину выхода по току рассчитывали по формуле:

ВТ=Qтеор/ Qпракт∙100, %,

где Qпракт - количество электричества, затраченное на окисление, А·ч;

Qтеор - теоретическое количество электричества, необходимое на окисление, рассчитанное по закону Фарадея, А·ч.

Qтеор= С(Ce4+)·V/q,

где С(Ce4+) - текущая концентрация ионов Ce4+ в растворе, г/л;

V - объем обрабатываемого раствора, л;

q - электрохимический эквивалент, который равен в данном случае 5,224 г·экв/(А·ч).

Qпракт=I·t,

где I - сила тока между электродами, А;

t - время электролиза, ч.

Величину степени окисления вещества рассчитывали по формуле:

α= С(Ce4+)/ С(Ce исх) 100, %,

где С(Ce исх) - общая концентрация церия в обрабатываемом растворе, г/л.

Через заданные промежутки времени (1, 2, 3, 5 и 10 часов после начала электролиза) из анодной камеры были отобраны пробы для определения концентрации церия(IV) с целью расчета степени окисления и выхода по току (таблица 1), а также для определения концентрации свободной азотной кислоты (таблица 2).

Из представленных данных видно, что в ходе электролиза происходит увеличение концентрации кислоты, к концу электролиза остаточное содержание свободной азотной кислоты в анолите составляло 30 г/л, что ухудшает условия эксплуатации платинового покрытия.

Пример 2.

Эксперименты по электрохимическому окислению ионов церия(III) проводили в трехкамерном электролизере мембранного типа с одной катионообменной (МК-40Л) и одной анионообменной (МА-41ИЛ) мембранами при анодной плотности тока 2 А/дм2. В качестве анода использовали платинированный ниобий с поверхностью 0,225 дм2 и двумя титановыми катодами марки ВТ1-0 с поверхностью по 0,225 дм2 каждый. Растворы анолита (азотнокислый церий на фоне азотной кислоты) и католитов (азотная кислота) циркулировали в камерах электролизера со скоростью 13,8 л/час. В анодную камеру помещали 0,2 литра раствора с начальной концентрацией церия(III) 115 г/л, содержащего 10 г/л свободной азотной кислоты. В каждую из катодных камер помещали раствор азотной кислоты с концентрацией 10 г/л.

Через заданные промежутки времени (1, 2, 3, 5 и 10 часов после начала электролиза) из анодной камеры были отобраны пробы для определения концентрации церия(IV) с целью расчета степени окисления и выхода по току (таблица 1), а также для определения концентрации свободной азотной кислоты (таблица 2).

Сравнительные результаты известного и предлагаемого способа представлены в таблице 2. Видно, что при использовании трехкамерного электролизера концентрация кислоты в анолите поддерживается постоянной.

Способ получения нитрата церия(IV) электрохимическим окислением нитрата церия (III)

Таблица 1

Изменение значений выхода по току и степени окисления церия(III) в прототипе и предлагаемом способе

Время электролиза, час Известный способ Предлагаемый способ
α, % ВТ, % α, % ВТ, %
1 11,9 89,8 11,6 90,5
2 23,8 88,4 24,2 89,5
3 36,1 88,0 36,8 88,8
5 56,3 87,4 57,4 89,4
10 88,4 78,4 88,3 79,9

Способ получения нитрата церия(IV) электрохимическим окислением нитрата церия(III)

Таблица 2

Сравнение характеристик используемого способа и прототипа

Время электролиза, час Концентрация свободной азотной кислоты, г/л
Известный способ Предлагаемый способ
1 11,2 10,1
2 13,1 10,2
3 14,6 10,0
5 17,5 10,5
10 25,2 10,3

2
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 22.
10.05.2013
№216.012.3d5b

Способ удаления ртути из раствора амальгамирования и промывных вод

Изобретение относится к удалению ионов ртути из отработанного раствора амальгамирования и промывных вод и может быть использовано для обезвреживания отработанных растворов при амальгамировании цинковых электродов химических источников тока. Способ подразумевает удаление ртути из отработанного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481274
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3dee

Способ утилизации отработанного раствора химического никелирования

Изобретение относится к способа утилизации отработанных технологических растворов, в частности растворов химического никелирования, и может быть использовано для утилизации отработанных растворов, содержащих в качестве лигандов для ионов никеля карбоновые кислоты и их производные. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481421
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3df1

Способ регенерации раствора черного хроматирования цинковых покрытий

Изобретение относится к способам электрохимической регенерации растворов пассивирования цинковых покрытий и может быть использовано на участке черного хроматирования в растворах, содержащих ионы серебра. Способ заключается в анодной обработке раствора черного хроматирования последовательно в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481424
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3df2

Способ очистки электролитов хромирования

Изобретение относится к способам очистки электролитов хромирования. Способ включает электролиз в несколько стадий в непрерывном режиме в электролизерах с катионообменными и анионообменными мембранами со свинцовыми анодами и катодами из нержавеющей стали. Электролит предварительно разбавляют до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481425
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3df3

Способ очистки промывной воды при электроосаждении покрытий свинцом и его сплавами

Изобретение относится к процессу очистки промывной воды при нанесении гальванических покрытий свинцом и его сплавами и может быть использовано в производстве печатных плат и других изделий электронной техники, где используются борфтористоводородные электролиты. Способ реализуют с использованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481426
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.06.2013
№216.012.50d4

Способ модификации поверхности металлов

Изобретение относится к технологии финишной обработки поверхности сплавов циркония и может найти применение в атомной промышленности, реакторостроении и металлургии. Способ включает микролегирование поверхностного слоя сплава с помощью магнитно-абразивной обработки магнитно-абразивным порошком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486285
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.04.2014
№216.012.af74

Электролит и способ осаждения меди на тонкий проводящий подслой на поверхности кремниевых пластин

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в технологии микроэлектроники, в которой слой меди необходимо нанести на тонкий подслой кобальта или его сплавов (кобальт-фосфор, кобальт-вольфрам-фосфор) или меди, находящейся на поверхности кремниевых пластин. Электроосаждение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510631
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.05.2014
№216.012.c1fb

Состав для обработки стальной или алюминиевой поверхности

Изобретение относится к области защиты от коррозии стальных или алюминиевых изделий с помощью состава, применение которого обеспечивает формирование защитного адгезионного кремнийорганического слоя на металлической поверхности перед нанесением последующего лакокрасочного покрытия. Состав...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515408
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.11.2014
№216.013.0566

Электролит цинкования

Изобретение относится к гальванотехнике, а именно: к электрохимическому нанесению цинка, и может найти применение в авиационной технике, машиностроении, автомобильной промышленности и других отраслях техники. Электролит цинкования содержит: хлорид цинка 60-80 г/л, калий хлористый 120-180 г/л,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532780
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.12.2015
№216.013.9cb4

Способ экстракции ионов меди (ii) из аммиачных растворов

Изобретение может быть использовано в области гидрометаллургии цветных металлов и в химической промышленности. Способ экстракции ионов меди (II) из аммиачных растворов с использованием экстрагента, состоящего из смеси 1-фенил-3-гептил-1,3-пропандиона и 2-этилгексановой кислоты в количестве от 5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571741
Дата охранного документа: 20.12.2015
Показаны записи 1-10 из 29.
10.05.2013
№216.012.3d5b

Способ удаления ртути из раствора амальгамирования и промывных вод

Изобретение относится к удалению ионов ртути из отработанного раствора амальгамирования и промывных вод и может быть использовано для обезвреживания отработанных растворов при амальгамировании цинковых электродов химических источников тока. Способ подразумевает удаление ртути из отработанного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481274
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3dee

Способ утилизации отработанного раствора химического никелирования

Изобретение относится к способа утилизации отработанных технологических растворов, в частности растворов химического никелирования, и может быть использовано для утилизации отработанных растворов, содержащих в качестве лигандов для ионов никеля карбоновые кислоты и их производные. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481421
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3df1

Способ регенерации раствора черного хроматирования цинковых покрытий

Изобретение относится к способам электрохимической регенерации растворов пассивирования цинковых покрытий и может быть использовано на участке черного хроматирования в растворах, содержащих ионы серебра. Способ заключается в анодной обработке раствора черного хроматирования последовательно в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481424
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3df2

Способ очистки электролитов хромирования

Изобретение относится к способам очистки электролитов хромирования. Способ включает электролиз в несколько стадий в непрерывном режиме в электролизерах с катионообменными и анионообменными мембранами со свинцовыми анодами и катодами из нержавеющей стали. Электролит предварительно разбавляют до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481425
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3df3

Способ очистки промывной воды при электроосаждении покрытий свинцом и его сплавами

Изобретение относится к процессу очистки промывной воды при нанесении гальванических покрытий свинцом и его сплавами и может быть использовано в производстве печатных плат и других изделий электронной техники, где используются борфтористоводородные электролиты. Способ реализуют с использованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481426
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.04.2014
№216.012.af74

Электролит и способ осаждения меди на тонкий проводящий подслой на поверхности кремниевых пластин

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в технологии микроэлектроники, в которой слой меди необходимо нанести на тонкий подслой кобальта или его сплавов (кобальт-фосфор, кобальт-вольфрам-фосфор) или меди, находящейся на поверхности кремниевых пластин. Электроосаждение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510631
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.05.2014
№216.012.c1fb

Состав для обработки стальной или алюминиевой поверхности

Изобретение относится к области защиты от коррозии стальных или алюминиевых изделий с помощью состава, применение которого обеспечивает формирование защитного адгезионного кремнийорганического слоя на металлической поверхности перед нанесением последующего лакокрасочного покрытия. Состав...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515408
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.11.2014
№216.013.0566

Электролит цинкования

Изобретение относится к гальванотехнике, а именно: к электрохимическому нанесению цинка, и может найти применение в авиационной технике, машиностроении, автомобильной промышленности и других отраслях техники. Электролит цинкования содержит: хлорид цинка 60-80 г/л, калий хлористый 120-180 г/л,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532780
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.12.2015
№216.013.9cb4

Способ экстракции ионов меди (ii) из аммиачных растворов

Изобретение может быть использовано в области гидрометаллургии цветных металлов и в химической промышленности. Способ экстракции ионов меди (II) из аммиачных растворов с использованием экстрагента, состоящего из смеси 1-фенил-3-гептил-1,3-пропандиона и 2-этилгексановой кислоты в количестве от 5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571741
Дата охранного документа: 20.12.2015
27.12.2015
№216.013.9d35

Способ получения керамических высокопористых блочно-ячеистых материалов

Изобретение относится к области химической технологии керамических высокопористых ячеистых материалов. Технический результат изобретения заключается в повышении удельной поверхности активного слоя. Полиуретановую матрицу ячеистой структуры пропитывают керамическим шликером, состоящим из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571875
Дата охранного документа: 27.12.2015
+ добавить свой РИД