Способ получения электролитического диоксида марганца

 

Изобретение относится к области неорганической химии. Технический результат - повышение каталитической активности диоксида марганца. Способ получения электростатического диоксида марганца включает электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец и свободную серную кислоту, и обработку диоксида марганца после окончания электролиза путем электродиализа. 1 табл.

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано, в частности, для приготовления катализатора, применяемого для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания и выбросах промышленных предприятий, для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, а также для других индустриальных и природоохранных целей.

Известен способ получения электролитического диоксида марганца, включающий электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец в количестве 75,5 - 211,4 г/л и свободную серную кислоту в количестве 19,6 - 78,4 г/л. Электролиз ведут при плотности тока на аноде 70 - 100 А/м² (пат. США N 3436323 от 25.07.66, кл. B 01 K 3/04).

Недостатком известного способа является низкая каталитическая активность полученного диэлектрического диоксида марганца в окислении оксида углерода.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения электролитического диоксида марганца, включающего электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец и свободную серную кислоту с концентрациями 250 - 280 и 150 - 200 г/л соответственно. Электролиз ведут при плотности тока на аноде 500 - 600 А/м² (пат. РФ N 2064977 от 28.09.94, кл. C 25 B 1/00).

Недостатком указанного способа является низкая каталитическая активность полученного электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода.

Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи - повышение каталитической активности электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода, что достигается предложенным способом, включающим электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец и свободную серную кислоту.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что после окончания электролиза диоксид марганца обрабатывают путем электродиализа.

Способ осуществляется следующим образом.

Приготавливают раствор электролита, содержащий 250 - 280 г/л сернокислого марганца и 150 - 200 г/л свободной серной кислоты. Электролит заливают в электролизер, футерованный винипластом, устанавливают электроды, выполненные из листового свинца высокой степени чистоты и ведут электролиз при плотности тока на аноде 500 - 600 A/м². Полученный осадок диоксида марганца фильтруют, отмывают от сульфат-ионов, загружают в камеру электродиализатора и обрабатывают в течение 10 - 15 часов при градиенте потенциала 50 - 300 В/см. После обработки диоксид марганца высушивают до содержания влаги не более 20%, прессуют при давлении 100 - 150 атм, дробят, отсеивают фракцию 0,5 - 1,0 мм и сушат при температуре 150 - 180^oC в течение 3 - 4 часов. Каталитическая активность полученного диоксида марганца в окислении оксида углерода составила 6,9 - 7,3. Каталитическая активность диоксида марганца, полученного по известному способу, составила 2,8 - 3,5.

Пример 1.

В электролизере, футерованном винипластом, устанавливают электроды, изготовленные из листового свинца высокой степени чистоты. При пропускании постоянного тока проводят электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец и свободную серную кислоту. Полученный осадок диоксида марганца фильтруют, отмывают от сульфат-ионов, загружают в камеру электродиализатора и обрабатывают в течение 15 часов при градиенте потенциала 50 В/см. После обработки диоксид марганца высушивают до содержания влаги 15%, прессуют при давлении 100 атм., дробят, отсеивают фракцию 0,5 - 1,0 мм и сушат при температуре 180^oC в течение 3 часов. Каталитическая активность полученного диоксида марганца в окислении оксида углерода составила 7,0.

Пример 2.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением градиента потенциала, который составил 150 В/см. Каталитическая активность полученного диоксида марганца в окислении оксида углерода составила 7,3.

Пример 3.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением градиента потенциала, который составил 300 В/см. Каталитическая активность полученного диоксида марганца в окислении оксида углерода составила 7,2.

Результаты исследования влияния градиента потенциала на кинематическую активность электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода приведены в таблице (см. в конце описания).

Примечания: 1. Влияние каталитической активности является безразмерной и показывает, сколько объемов оксида углерода было окислено одним объемом диоксида марганца до времени появления за слоем оксида углерода с концентрацией 0,1 Co.

2. Каталитическая активность (А) рассчитывали по формуле где v - удельная скорость газовоздушного потока, 0,32 л/(минсм²); - время появления за слоем оксида углерода с концентрацией 0,1 Co; S - площадь поперечного сечения, 3,14 см²; C₀ - исходная концентрация оксида углерода, 6,2 мг/л; V₀ - объем, занимаемый одним молем газа при нормальных условиях, 22,4 л; M - молекулярная масса оксида углерода, 28 г/моль; V - объем навески, 7,9 см³.

Как следует из данных, приведенных в таблице, наибольшая каталитическая активность электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода наблюдается при обработке диоксида марганца путем электродиализа.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Повышение каталитической активности электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода при обработке оксида марганца путем электродиализа обусловлено, вероятно, следующей причиной. В процессе электролиза, который протекает длительное (десятки часов) время, на поверхности образующихся частиц диоксида марганца адсорбируется значительное количество сульфат-ионов, которые, как известно, является сильным каталитическим ядом для оксидных систем в реакции окисления оксида углерода. Очевидно, что промывка водой не приводит к полному удалению сульфат-ионов с поверхности частиц диоксида марганца и поэтому имеет место частичное отравление каталитических центров. Однако обработка диоксида марганца путем электродиализа приводит к практическому полному удаления сульфат-ионов с поверхности частиц электролитического диоксида марганца, при этом каталитические центры сохраняют высокую активность, что и приводит в конечном итоге к повышению каталитической активности в окислении оксида углерода.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить электролитический диоксид марганца, значительно превосходящий известные по каталитической активности и окислении оксида углерода.

Полученный по предлагаемому способу электролитический диоксид марганца даст возможность изготовить катализатор, позволяющий проводить более эффективную очистку газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания и выбросах промышленных предприятий, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и т.п., и дающий реальную возможность эффективно решать широкий круг экологических и технологических проблем.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на решение поставленной задачи, а именно: на повышение каталитической активности электролитического диоксида марганца в окислении оксида углеводорода, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Формула изобретения

Способ получения электролитического диоксида марганца, включающий электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец и свободную серную кислоту, отличающийся тем, что после окончания электролиза диоксид марганца обрабатывают путем электродиализа.

РИСУНКИ

Рисунок 1