способ получения электролитического диоксида марганца

Формула изобретения

Способ получения электролитического диоксида марганца, включающий электролиз раствора, содержащего сернокислый марганец и свободную серную кислоту, отличающийся тем, что после окончания электролиза электролит с осадком диоксида марганца подвергают термообработке при 50 95^oС в течение 0,5-5,0 ч при перемешивании.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано, в частности, для приготовления катализатора, применяемого для очистки газовой смеси от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания.

Известен способ получения электролитического диоксида марганца, включающий электролиз раствора, содержащего серно-кислый марганец в количестве 150 г/л и свободную серную кислоту в количестве 100 г/л. Электролиз ведут при плотности тока на аноде 50 А/м² (патент Японии N 45-14410, кл. C 01 G 45/00, 1970).

Недостатком известного способа является то, что приготовленный по известному способу диоксид марганца имеет низкую каталитическую активность в окислении оксида углерода.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения электролитического диоксида марганца, включающий электролиз раствора, содержащего серно-кислый марганец в количестве 75,5-211,4 мг/л и свободную серную кислоту в количестве 19,6-78,4 г/л. Электролиз ведут при плотности тока на аноде 70-100 А/м² (патент США N 3436323, кл. C 25 B 1/00, 1969).

Недостатком указанного способа является то, что полученный согласно его диоксид марганца обладает низкой каталитической активностью в окислении оксида углерода.

Целью изобретения является повышение каталитической активности электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим электролиз раствора, содержащего серно-кислый марганец и свободную серную кислоту.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что после окончания электролиза электролит с осадком диоксида марганца подвергают термообработке при температуре 50-95^oC в течение 0,5-5,0 ч при перемешивании.

Способ осуществляется следующим образом. Проводят электролиз раствора, содержащего серно-кислый марганец и свободную серную кислоту. После окончания электролиза электролит с образовавшимся осадком диоксида марганца нагревают до температуры 50-95^oC и выдерживают при этой температуре в течение 0,5-5,0 ч при перемешивании. После проведения теромообработки осадок диоксида марганца фильтруют, омывают от ионов SO²₄^- 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 ч.

Пример 1. В электролизере, футерованном винипластом, устанавливают электроды, изготовленные из листового свинца высокой степени чистоты. При пропускании постоянного тока проводят электролиз раствора, содержащего серно-кислый марганец и свободную серную кислоту. После окончания электролиза электролит с образовавшимся осадком диоксида марганца нагревают до температуры 50^oC и выдерживают в течение 0,5 ч, осуществляя перемешивание посредством воздушного барботажа. После окончания термообработки осадок диоксида марганца фильтруют, отмывают от ионов SO²₄^-, высушивают до содержания влаги 18% прессуют при давлении 100 атм, дробят, отсеивают фракцию 0,5-1,0 мм и сушат при температуре 175^oC в течение 3 ч. Каталитическая активность электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода составила 3,9.

Пример 2. Ведение процесса как в примере 1, за исключением температуры термообработки, которая составила 95^oC. Каталитическая активность электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода составила 5,2.

Пример 3. Ведение процесса как в примере 1, за исключением продолжительности термообработки, которая составила 5,0 ч. Каталитическая активность электрического диоксида марганца в окислении оксида углерода составила 4,1.

Пример 4. Ведение процесса как в примере 1, за исключением температуры термообработки, которая составила 95^oC и продолжительности термообработки, которая составила 5,0 ч. Каталитическая активность электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода составила 5,3.

Результаты исследования влияния температуры и продолжительности термообработки на каталитическую активность полученного по предлагаемому способу электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода приведены в таблице.

Как следует из данных, приведенных в таблице, наибольшая каталитическая активность электролитического диоксида марганца в окислении оксида углерода наблюдается при проведении термообработки электролита с осадком диоксида марганца при температуре 50-95^oC в течение 0,5-5,0 ч.

При снижении температуры термообработки менее 50^oC и продолжительности термообработки менее 0,5 ч каталитическая активность диоксида марганца в окислении оксида углерода заметно снижается. С другой стороны, увеличение продолжительности термообработки выше 5,0 ч не приводит к возрастанию каталитической активности диоксида марганца в окислении оксида углерода. Повышение температуры термообработки более 95^oC технологически нецелесообразно вследствие интенсивного испарения электролита.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Повышение каталитической активности в окислении оксида углерода при проведении термообработки электролита совместно с диоксидом марганца после окончания электролиза при температуре 50-95^oC в течение 0,5-5,0 ч происходит, вероятно, вследствие того, что при указанных параметрах проведения процесса создаются благоприятные условия для разложения дисульфата марганца, частично образующегося в ходе электролиза, в результате чего образуется дополнительное количество активной формы мелкодисперсного диоксида марганца, что приводит к увеличению каталитической активности в окислении оксида углерода. При снижении продолжительности термообработки менее 0,5 ч значительная часть дисульфата марганца не успевает разложиться и образуется недостаточное количество активного диоксида марганца. Снижение же температуры термообработки менее 50^oC приводит к уменьшению скорости разложения дисульфата марганца, что также является причиной образования недостаточного количества активного диоксида марганца. Повышение продолжительности термообработки более 5 ч не приводит к увеличению каталитической активности диоксида марганца в окислении оксида углерода, а повышение температуры термообработки более 95^oC технологически нецелесообразно вследствие интенсивного испарения электролита. Кроме того, фильтрация и отмывка диоксида марганца после проведения термообработки приводит к тому, что в несколько раз повышается степень отмывки диоксида марганца от ионов SO²₄^- которые, как известно, понижают каталитическую активность диоксида марганца в окислении оксида углерода. За время проведения электролиза, продолжительность которого достигает 100 ч, значительное количество ионов SO²₄^-, находящихся в растворе электролита, адсорбируются на частицах электролитического диоксида марганца, образующегося в ходе электролиза, а термообработка при указанной температуре способствует десорбции ионов SO²₄^- с поверхности частиц с диоксида марганца в раствор, что и повышает степень отмывки диоксида марганца от ионов SO²₄^- и приводит к увеличению его каталитической активности в окислении оксида углерода.

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

Полученный по предлагаемому способу электролитический диоксид марганца даст возможность приготовить катализатор, позволяющий проводить более эффективную очистку газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания и дающий реальную возможность эффективно решить широкий круг экологических и технологических проблем.

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