C08J11 / 00 - Регенерація або переробка відходів (механічна обробка B29; способи полімеризації, що включають очищення або повернення відходів полімерів або продуктів їх деполімеризації C08B, C08C, C08F, C08G, C08H)
C01B25 / 20 - отримання з елементарного фосфору або фосфорного ангідриду
Власники патенту RU 2625123:
Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої освіти "Дагестанського державного УНІВЕРСИТЕТ" (RU)
Винахід відноситься до області технології неорганічних речовин, зокрема до утилізації забрудненого шламом білого фосфору і отримання фосфорної кислоти. Спосіб отримання фосфорної кислоти полягає в тому, що забруднене шламом білий фосфор завантажують в електролізер, де киснем, отриманим електролізом води на сітчастому аноді, окислюють забруднене шламом білий фосфор до освіти пятиокиси фосфору з подальшим гидратацией до освіти фосфорної кислоти. При цьому на електроди подають постійний електричний струм при напрузі 10 В, щільність струму складає 0,10 А / см 2. а час обробки залежить від кількості шламсодержащего білого фосфору. Технічний результат - утилізація забрудненого шламом фосфору, отримання чистої фосфорної кислоти в одному апараті і запобігання втрат Р2 ПРО5 з викидами в атмосферу. Проведення процесу за пропонованим способом в одному апараті дозволяє здійснити утилізацію фосфору, забрудненого шламом, без втрат і утворення проміжних фосфоровмісних сполук, запобігти викидам в атмосферу отруйних сполук. 2 пр.
Винахід відноситься до області технології неорганічних речовин, зокрема до утилізації забрудненого шламом білого фосфору, отримання фосфорної кислоти.
Різні модифікації фосфору різко відрізняються за своєю будовою і фізико-хімічними властивостями, наприклад: білий, червоний, чорний (розташовані в порядку зменшення активності).
На відміну від інших аллотропних модифікацій, білий фосфор хімічно активний, самозаймається на повітрі або в атмосфері кисню, при цьому взаємодіє з киснем і утворює пятиокись фосфору.
Пятиокись фосфору - гігроскопічна речовина, взаємодіє з водою і утворюється ортофосфорна кислота.
У промислових підприємствах, щоб захистити білий фосфор від окислення, його зберігають під водою. Забруднене шламом білий фосфор також зберігають під водою, але він взаємодіє з розчиненим у воді киснем і утворює фосфорну кислоту за схемою:
Білий фосфор належить до сильнодіючих отруйних речовин, найбільш важко піддаються складування, зберігання і утилізації. Небезпека скупчення і зберігання його полягає в велику ймовірність внаслідок аварійних ситуацій, самовільного займання і великого забруднення навколишнього середовища.
Недоліком вказаного способу є многоступенчатость проведення процесу, що включає знешкодження забрудненого щламом фосфору в закритому апараті, його спалювання і очищення фосфорної кислоти в електрофільтрах.
Відомий спосіб очищення білого фосфору від домішок шляхом введення в реакційну ємність води, водної суспензії активованого вугілля та рідкого білого фосфору, декантування суміші з отриманням водної фази і фосфоровмісних фази. Отриману фосфоровмісних фазу розділяють в зоні сепарації на очищений фосфор і виснажений активоване вугілля. Очищений білий фосфор переводять в водну суспензію і направляють в зону випалу.
Недоліком вказаного способу є великі енергетичні витрати, пов'язані зі складністю використовуваного обладнання і спалюванням виснаженого активованого вугілля до діоксиду вуглецю.
Відомі способи отримання фосфорної кислоти шляхом спалювання фосфору в камері спалювання і гідратації фосфорного ангідриду водою в баштах (М.Є. Позін. Технологія мінеральних солей. Ч. II. М. Хімія, 1970, с. 1 558).
Недоліками зазначених способів є складність обладнання, викиди непоглиненої окису фосфору в атмосферу.
Недоліком вказаного методу є енерговитрати на створення високого тиску.
Нами пропонується нове технічне рішення проблеми утилізації забрудненого шламом білого фосфору, яке дає не тільки можливість утилізувати і знешкодити накопичився на підприємстві багатотоннажний забруднене хімічними речовинами і механічними забруднювачами білий фосфор, а й отримати сировину - фосфорну кислоту, придатне до промислового споживання, наприклад як матеріал для отримання фосфоровмісних мінеральних добрив.
Результатом отриманих нами експериментальних даних є екологічна безпека та економічна доцільність при утилізації забрудненого білого фосфору, який накопичився на території промислового підприємства в Республіці Дагестан, також виключення можливості небезпечного самозаймання, безконтрольного утворення оксиду фосфору і впливу небезпечних продуктів хімічної реакції на навколишнє середовище, але і отримання придатного для промислового використання продукту - фосфорної кислоти.
Можливість використання будь-якої іншої аллотропной модифікації фосфору, крім білого, нами не досліджувалася.
Завдання винаходу - утилізація забрудненого шламом фосфору, екологічна чистота процесу, зменшення енерговитрат, можливість повної автоматизації отримання фосфорної кислоти.
Технічний результат - утилізація забрудненого шламом білого фосфору, отримання чистої фосфорної кислоти в одному апараті і запобігання втрат P2 O5 з викидами в атмосферу.
У винаході вперше пропонується спосіб окислення забрудненого шламом білого фосфору киснем, одержуваних електролізом води, і поглинання одержуваного оксиду фосфору водою з утворенням фосфорної кислоти.
Спосіб отримання фосфорної кислоти із забрудненого шламом фосфору відрізняється тим, що процес проводять в електролізері, де киснем, отриманим електролізом води на сітчастому аноді, окислюють забруднене шламом білий фосфор до освіти пятиокиси фосфору з подальшим гидратацией до освіти фосфорної кислоти, при цьому на електроди подають постійний електричний струм при напрузі 10 В, щільність струму складає 0,10 а / см 2. а час обробки залежить від кількості шламсодержащего білого фосфору.
Електрохімічне розкладання води в електролізері відбувається за схемою:
На катоді: 4Н + -4е - → 2Н2
Білий фосфор легко окислюється виділився на аноді киснем.
Окислення і очищення забрудненого шламом фосфору проводиться в одному апараті; досягається повне окислення фосфору і отримання чистої фосфорної кислоти, шлам залишається в камері.
Даний спосіб включає отримання кисню електролізом води на сітчастому аноді, на який завантажений забруднене шламом білий фосфор. Отриманий кисень електролізом води окисляє білий фосфор з утворенням пятиокиси фосфору з подальшим гидратацией до освіти фосфорної кислоти.
Процес здійснюють в двокамерному електролізері. Анодний і катодний камери розділені діафрагмою з азбестового тканини. На дні анодної камери горизонтально розташований анод у вигляді сітки, на який завантажується білий фосфор, забруднене шламом.
Електродний матеріал анод - сітка з платини, катод - титанова пластина. На електроди подається постійний електричний струм: напруга становить 10 В, щільність струму 0,10 А / см 2. тривалість електрохімічної обробки залежить від кількості шламсодержащего білого азоту. У зразках відходів хімічної промисловості - забрудненому шламом білому фосфорі - можуть, крім хімічних, також присутні різні механічні забруднювачі: пісок, щебінь, частинки бруду і цегли, залишки рослинних і тваринних організмів, колоїдні органічні речовини і т.д. У різних зразках забрудненого фосфору можуть бути різні співвідношення білого фосфору і забруднюючих домішок. Чим більше в зразку кількість білого фосфору по відношенню до кількості забруднювачів, тим довше час обробки. Виділяється при електролізі води на аноді кисень окисляє білий фосфор і утворюється Р2 ПРО5. який поглинається водою з утворенням фосфорної кислоти, а шлам накопичується в анодної камері.
Приклади здійснення способу:
Приклад 1. В анодний камеру вводиться забруднене шламом білий фосфор у кількості 5,0 м При електролізі води на аноді виділяється кисень, який окисляє фосфор і утворюється пятиокись фосфору, що поглинається водою з утворенням фосфорної кислоти. Звільнився від білого фосфору шлам залишається в анодної камері всередині електролізера. Концентрація що утворюється фосфорної кислоти становить 0,4 моль / л. Кількість шламу і втрати фосфорної кислоти 0,23 м
Приклад 2. Процес проводиться за прикладом 1 з тією відмінністю, що маса забрудненого шламом білого фосфору становить 10 м Концентрація що утворюється фосфорної кислоти становить 0,6 моль / л. Кількість шламу і втрати фосфорної кислоти становлять 1,16 м
Таким чином, чистота одержуваної фосфорної кислоти становить 97%, втрат пятиокиси фосфору немає, викидів в навколишнє середовище також немає.
Проведення процесу за пропонованим способом в одному апараті дозволяє здійснити утилізацію білого фосфору, забрудненого шламом, без втрат і освіти проміжних фосфоровмісних сполук, запобігти викидам в атмосферу отруйних сполук, отримати фосфорну кислоту.
Спосіб отримання фосфорної кислоти із забрудненого шламом фосфору, який відрізняється тим, що процес проводять в електролізері, де киснем, отриманим електролізом води на сітчастому аноді, окислюють забруднене шламом білий фосфор до освіти пятиокиси фосфору з подальшим гидратацией до освіти фосфорної кислоти, при цьому на електроди подають постійний електричний струм при напрузі 10 В, щільність струму складає 0,10 а / см 2. а час обробки залежить від кількості шламсодержащего білого фосфору.