CC BY
12З.М. Алиев, М.А. Гусейнов, А.М. Гаджиева, Н.А. Абдуллаева. Закономерности протекания электродных реакций в системе: [H2O + CaCl2 + C12H22O11 + Ca(OH)2]
ХИМИЯ
УДК 541.13.057
Закономерности протекания электродных реакций в системе: [H2O + CaCh + C12H22O11 + Ca(OH)2]
Алиев З.М., Гусейнов М.А., Гаджиева А.М., Абдуллаева Н.А.
Хлорид кальция является многотоннажным отходом промышленных производств, образующийся при получении соды, гидролизе хлорсодержащих органических соединений. Отходы, содержащие хлорид кальция, не находят практического применения и, в основном, подвергаются захоронению.
Разработка перспективной технологии их переработки и получение ценных химических продуктов является актуальной проблемой.
Известно, что с дистиллярной жидкостью при производстве одной тонны соды удаляются: CaCl2 - 1 т, NaCl - 0,5 т, а потери аммиака при этом составляют 10 кг [1].
Предложены различные химические и электрохимические методы усовершенствования технологического процесса получения соды и утилизации хлористого кальция. В работе [2] каустические стоки, образующиеся при производстве кальцинированной соды по аммиачному способу, обрабатывают серной кислотой при высокой температуре с целью получения цементообразующего материала и каустического гипса. Разработана технология [3], позволяющая получать в процессе производства соды дополнительные ценные продукты, такие как фосфаты натрия, соляная кислота и гипс. Проведены исследования по использованию электрохимических методов для утилизации и переработки растворов хлорида кальция [4-8]. Электролизом растворов хлорида кальция синтезированы такие соединения, как гидросульфит, дитионит, сахарат и ацетат кальция.
I 1о\ мА
6
4
2
3
0,7 0,9 1,1 1,3
1,5
E, B
Рис. 1. Катодные вольтамперные кривые на платине в растворе гидроксида кальция (М): 1 - 0,015, 2 - 0,025, 3 - 0,05 М.
Исследования разных авторов показали, что при электролизе растворов, содержащих хлорид кальция, на катоде образуется плотный осадок состава - шСаС12' п Са(ОН)2, приводящий со временем к росту пассивации электрода и прекращению электролиза. Для устранения этого явления в катодную камеру наливают растворы различных соединений, обра-
1
2
З.М. Алиев, М.А. Гусейнов, А.М. Гаджиева, Н.А. Абдуллаева. Закономерности протекания электродных реакций в системе: [H2O + CaCl2 + Ci2H22On + Ca(OH)2]
зующие с гидроксидом кальция кальцийсодержащие продукты, имеющие практическое применение.
При электролизе раствора хлорида кальция в присутствии в катодной камере сахарозы происходит подщелачивание раствора, в связи с чем в предлагаемой работе исследованы вопросы влияния гидроксида кальция на катодный и анодный процессы в системе: [H2O + CaCI2 + C12H22O11 + Ca(OH)2].
На рис. 1 представлены вольтамперные кривые на платиновом электроде в водных растворах, содержащих Са(ОН)2. Как видно из рисунка, с увеличением концентрации гидро-ксида кальция потенциал электрода смещается в отрицательную область, что объясняется образованием непроводящей пленки на поверхности катода.
I 10-4, мА
6
4
2
0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 - Е, В
Рис. 2. Катодные вольтамперные кривые на платине: 1 - 0,015М Са(ОН)2, 2 - 0,015М Са(ОН)2 + сахароза, 3 - 0,015 М Са(ОН)2 + 2 М СаСЬ+0,44М сахароза.
Сахароза оказывает деполяризирующее действие на катодный процесс как в чистом растворе гидроксида кальция, так и в системе [Н20 + СаС12 + Са(ОН)2] (рис. 2). В обоих случаях в присутствии сахарозы потенциал электрода смещается в положительную область.
Интересно было бы проследить влияние концентрации гидроксида кальция на анодную реакцию выделения кислорода на платиновом электроде. Для выяснения закономерностей протекания анодного процесса выделения кислорода в растворе гидро-ксида кальция нами были получены вольтамперные кривые, приведенные на рис. 3.
Наблюдаемое нами на рис. 3 торможение реакции выделения кислорода с увеличением концентрации ионов кальция, возможно связано со специфической адсорбцией последних на поверхности платины и изменением его свойств. Косвенное подтверждение данному предположению является то, что как указывают авторы [9] десорбция и обмен адсорбированных на платине ионов кальция и бария на окисленной платине происходили значительно медленнее, чем на неокисленной.
3
1
З.М. Алиев, М.А. Гусейнов, А.М. Гаджиева, Н.А. Абдуллаева. Закономерности протекания электродных реакций в системе: [H2O + CaCl2 + C12H22O11 + Ca(OH)2]
Рис. 3. Анодные вольтамперные кривые на платине в растворе гидроксида кальция: 1 - 0,015М, 2 - 0,02М, 3 - 0,05 М.
На основании полученных экспериментальных данных можно сделать следующий вывод: использование раствора сахарозы в качестве католита в диафрагменном электролизе предотвращает экранирование катодного материала осадком, состоящим из кальцийсо-держащих соединений, что позволяет перерабатывать отходы, содержащие хлорид кальция электролизом.
Литература
1. Крашенинников С.А. Технология соды. М., Химия, 1988. - 303 с.
2. Stukdy ontne gelation and modification of caustic Studge. Lixin Wang. Hongmei Ai, Yu, li I. Soltd Waste Technol. and Manag. 2001. 27, № 3-4 с. 152-155.
3. Молдабеков Ш.М., Анарбаев А. А. 17 Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Казань, 21-26 сентября 2003 г. Тезисы докладов.
4. Алиев З.М., Ихласова Б.Н. Электрохимический синтез гидросульфита кальция и хлора // Тез.докл. Первого Северо-Кавказского регионального совещания по химическим реактивам. Махачкала, 1988. - С. 242.
5. Патент № 2127733. Кл. С 16 с 25 В 1/18. Способ получения дитионита кальция /Гусейнов М.А., Тименбекова А.Т. Опубл. 10.03.99. Бюлл. № 7.
6. Патент № 2086654. Кл. С 16 С 13 Д 3/18, С 25 В 3/00. Способ получения сахарата кальция / Алиев З.М. Опубл. 10.08.97. Бюлл. № 22.
7. Гусейнов М.А., Алиев З.М., Гаджиева А.М. Утилизация промышленных отходов, содержащих хлорид кальция // Записки Горного института. Наука в Санкт-Петербургском государственном институте. Санкт-Петербург: СПБГ (Т.У.) (тех-нич.университете). - 2001, Т. 149. - С. 193-195.
8. Гаджиева А.М., Гусейнов М.А., Алиев З.М. Разработка технологии электрохимических процессов утилизации хлорида кальция - многотоннажного промышленного отхода // Записки Горного института. Наука в Санкт-Петербургском государственном институте (техническом университете). Санкт-Петербург: СПБГИ (ТУ), 2003, с. 168-170.
9. Балашов Н. А. Специфическая адсорбция катионов кальция и бария на платине //Электрохимия - 1967-Т. 3, №6 - с. 750-753.
