УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЩЕЛОЧНОГО РАСТВОРА ФЕРРАТА (VI) НАТРИЯ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для получения щелочных растворов феррата (VI) натрия электрохимическим способом при комнатной температуре и атмосферном давлении, которые могут быть использованы для интенсификации технологических процессов обеззараживания и очистки природных и сточных вод.
Феррат натрия является сильнейшим окислителем, окислительный потенциал которого превосходит потенциалы кислородосодержащих соединений хлора и озона.
Феррат натрия является экологически чистым реагентом, поскольку при его использовании для обработки воды происходит восстановление валентности железа с +6 д о+3, в результате чего образуется нетоксичное соединение гидроксида железа III (ржавчина). Щелочной раствор феррата натрия можно использовать в качестве дезинфицирующего средства при обработке природных и сточных вод, а также в качестве реагента, интенсифицирующего технологические процессы очистки природных и сточных вод, позволяющего не только корректировать уровень рН обрабатываемой жидкости, но и изменять величину Eh потенциала среды.
Известен способ получения феррата (VI) натрия путем взаимодействия пероксида натрия и оксида железа (III), отличающийся тем, что взаимодействие осуществляют в присутствии горючего, в качестве которого используют углерод, вводимый в количестве 1,5-2% от массы взаимодействующих компонентов, причем для приготовления исходной шихты сначала смешивают оксид железа (III) и углерод, затем к полученной смеси добавляют пероксид натрия, а взаимодействие оксида железа (III), пероксида натрия и углерода инициируют локальным разогревом шихты до температуры 500°С [1].
Недостатком данного способа является взрывоопасность и сложность процесса получения феррата натрия, необходимость использования высоких температур.
Задачей изобретения является создание конструкции устройства, позволяющей провести процесс получения раствора феррата натрия при комнатной температуре и атмосферном давлении без использования твердого окислителя, что позволит существенно упростить технологический процесс и избежать возникновение взрывоопасной ситуации.
a
2
Для решения указанной задачи устройство, содержащее ванну с электролитом, снабженную пластинчатыми железными электродами, подключенными к источнику постоянного тока, дополнительно оснащается неселективными токопроводящими мембранными перегородками, гидравлически разделяющими прикатодные и прианодные зоны электролизера, выполненные в виде листов пластика толщиной 3-5 мм, имеющие сквозные отверстия диаметром 0,2-0,7 мм, причем суммарная площадь отверстий составляет не менее 2% от площади неселективной токопроводящей мембранной перегородки, охладительными узлами и датчиками температуры, отношение величины расстояния между электродами  к суммарной площади поверхности анодов ∑s (см) не должно превышать значение
На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства для получения щелочного раствора феррата (VI) натрия.
Устройство содержит: ванну с электролитом 1, снабженную пластинчатыми железными электродами, растворимым анодом 2 и катодами 3, подключенными к источнику постоянного тока 7. Устройство дополнительно оснащается неселективными токопроводящими мембранными перегородками 4 толщиной 3-5 мм, имеющими сквозные отверстия диаметром 0,2-0,7 мм, гидравлически разделяющие прикатодные и прианодные зоны электролизера и препятствующие перемешиванию анолита и католита, а также охлаждающими узлами 5, предназначенными для охлаждения анолита, и датчиками температуры 6.
Устройство работает следующим образом:
Положительный электрический потенциал от источника постоянного тока 7 подводится к железному пластинчатому аноду 2, а отрицательный потенциал - к железным пластинчатым катодам 3. Под действием электрического тока, проходящего через объем электролита на аноде протекает реакция:
При этом на катоде протекает параллельная реакция, сопровождающаяся выделением газообразного водорода
Суммарное уравнение реакции образования феррата натрия
2
2
4
2
Fe+2NaOH+2HO→NaFeO+3Н↑
Неселективные токопроводящие мембранные перегородки 4 препятствуют перемешиванию объема анолита и католита и предотвращают процесс электрохимического восстановления образовавшихся феррат ионов на катоде
Температура анолита в течение всего процесса получения щелочного раствора феррата (VI) натрия контролируется датчиками температуры 6 и поддерживается охладительными узлами 5.
По окончании процесса электрохимического синтеза щелочного раствора ферррата натрия (VI) источник постоянного тока 7 отключается, и содержимое катодных и анодных камер сливается из объема электролизера.
Источники информации:
1. Патент RU 2356842 С1 МПК C01G 49/00 C01D 13/00. Способ получения феррата (VI) натрия. Опубликовано 27.05.2009. Бюл. №15.