Метод отримання металоксидних анодів, що не містять благородних металів

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2022.04.046
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 2709-2984 (print), 2709-2992 (online)
Випуск Том 25, № 4, 2022 (грудень)
Сторінки 46–57

 

Автори

В. Г. Михайленко, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: port342017@gmail.com, ORCID: 0000-0003-3082-6148

О. В. Антонов, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), ORCID: 0000-0001-6319-535X

О. І. Лук’янова, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), ORCID: 0000-0001-7235-7293

Є. Ф. Лук’янов, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), ORCID: 0000-0001-8839-091X

О. Є. Хінєвіч, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), ORCID: 0000-0003-1902-534X

Т. С. Вітковська, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), ORCID: 0000-0001-6890-0441

 

Анотація

У гірничо-промислових регіонах України утворюється велика кількість шахтних і кар’єрних вод, які внаслідок високої мінералізації не можуть бути скинуті у природні гідрографічні об’єкти без глибокої переробки, включаючи й демінералізацію. Більшість таких вод суттєво забруднена концентратами сульфідів і розчинених сполук феруму (заліза), що заважають їх подальшій очистці. У той же час об’єкти теплоенергетики, розташовані в даних регіонах, споживають для своїх потреб значну кількість дефіцитної питної води. Глибока переробка шахтних і кар’єрних вод дозволяє очистити їх й отримати живильну воду для тепломереж, котлів ТЕС і ТЕЦ. Розроблено спосіб одержання стійких інертних анодів на основі титану з активним покриттям PbO2, які не містять благородних металів та їх сполук. Спосіб полягає у захисті титану від пасивації оксидною плівкою шляхом нанесення термічним шляхом покриття з MnO2, а пізніше нанесення на основу з цим покриттям тонкого шару PbO2 з лужного комплексного електроліту, який містить 2,5 моль/дм3 NaOH, 0,6 моль/дм3 ЕДТА, добавку етиленгліколю й є насиченим PbO. Основний шар покриття завтовшки 3–5 мм наноситься з нітратного електроліту, до складу якого входить Pb(NO3)2 1 моль/дм3, Cu(NO3)2 0,4 моль/дм3, Al(NO3)3 0,2 моль/дм3 і добавка желатина. Описано спосіб продовження строку експлуатації лужного електроліту шляхом відновлення сполук Pb (IV) при контактуванні з активною поверхнею металевого плюмбуму. Проведені ресурсні випробування цього аноду протягом 1400 годин довели його стійкість при обробці розчинів, що містять суміш натрій сульфату й натрій хлориду. На основі цього аноду розроблено й експериментально апробовано технологію електрохімічного знезалізнення шахтних вод і вилучення з них сульфідів перед демінералізацією. Дана технологія є єдино можливим способом безреагентного знезалізнення й вилучення сульфідів із вод з високою мінералізацією. Такі аноди значно розширюють сферу застосування електрохімічних процесів. Вони можуть застосовуватися не лише для водопідготовки в теплоенергетиці, а й для очищення стічних вод різного мінерального й органічного складу, хіміко-технологічних процесів отримання окисників тощо.

 

Ключові слова: інертні аноди, PbO2, MnO2, вилучення феруму та сульфідів, водопідготовка, очищення шахтних та кар’єрних вод.

 

Повний текст: завантажити PDF

 

Література

  1. Mykhaylenko V., Yurchenko V., Antonov O., Lukianova O., Gil Z. Advanced technologies for processing liquid waste of galurgical productions environmental problems. Environmental Problems. 2021. Vol. 6. No. 1. P. 1–6. https://doi.org/10.23939/ep2021.01.001.
  2. Слесаренко О. А., Жарский И. М., Лецко В. В., Воропаев Л. Е. Способ изготовления анода с покрытием из диоксида марганца. А.С. СССР № 1546516, заявлено 10.07.1987, № 4281164, опубликовано 28.02.1990.
  3. Кебадзе Ж. М., Джапаридзе Л. Н., Пруидзе В. П., Динкевич Ф. Э., Калиновский Е. А., Чахунашвили Т. А., Какурия Л. Ш. Способ изготовления титан-диоксидномарганцевого анода для производства электролитического диоксида марганца. Патент РФ № 1788088, заявлено 29.09.1989, № 4741499, опубликовано 15.01.1993.
  4. Кокарев Г. А., Бобрин С. В., Кодинцев И. М., Михайлов В. В., Абрамчук А. П., Мазанко В. Ф., Фальченко В. М., Мазанко А. Ф., Львович Ф. Способ изготовления анода для электролитического получения диоксида марганца. Патент РФ № 1426144, заявлено 08.01.1987, № 4176814/26, опубликовано 10.07.1999.
  5. Смирницкая И. В. Получение металлооксидного электрода на основе оксидов кобальта, марганца и никеля: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.17.03 / Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт), Новочеркасск, 2010. 15 с.
  6. Джапаридзе Л. Н., Чахунашвили Т. А., Калиновский Е. А., Кебадзе Ж. М., Динкевич Ф. Э., Кервалишвили З. Я., Россинский Ю. К., Гринберг Н. В., Роква Т. В., Стриха Э. М., Дрозденко В. А., Богданов Э. А. Способ изготовления анода для электролитического получения диоксида марганца. А.С. СССР № 1661247, заявлено 11.05.1988, № 4460187, опубликовано 07.07.1991.
  7. Кладити С. Ю. Электроосаждение оксидных материалов, модиффицированных соединениями молибдена (VI) и их функциональные свойства: дис. … канд. техн. наук: 05.17.03 / Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, 2015. 121 с.
  8. Devilliers D., Dinh T. M. T., Mahe E., Xuan L. Preparation and use of Ti/PbO2 anodes for the oxidation of Cr(III). 2003. https://www.electrochem.org/dl/ma/203/pdfs/2271.pdf.
  9. Shmychkova O.B., Luk’yanenko T. V., Amadelli R., Velichenko A. B. The electrochemical oxidation of 4-nitroaniline and 4-nitrophenol on modified PbO2-electrodes. Bulletin of Dnipropetrovsk University. Series Chemistry. 2017. Vol. 25. Iss. 1. P. 27–35. https://doi.org/10.15421/081705.
  10. Sauer L., Kralik D., Izak P., Slouka Z., Pribyl M. Effects of aqueous systems and stabilization membranes on the separation of an antibiotic precursor in a microextractor. Separation and Purification Technology. 2022. Vol. 292. Paper ID 121050. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.121050.
  11. Tong S., Zhang T., Ma C. Oxygen evolution behavior of PTFE-F-PbO2 electrode in H2SO4 solution. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2008. Vol. 16. Iss. 6. P. 885–889. https://doi.org/10.1016/S1004-9541(09)60011-2.
  12. Grimmig R., Gillemot P., Stucki S., Gunther K., Baltruschat H., Witzleben S. Operating an ozone-evolving PEM electrolyser in tap water: A case study of water and ion transport. Separation and Purification Technology. 2022. Vol. 292. Paper ID 121063. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.121063.
  13. Wang Y.-H., Chen Q. -Y. Anodic materials for electrocatalytic ozone generation. International Journal of Electrochemistry. 2013. Vol. 2013. Article ID 128248. https://doi.org/10.1155/2013/128248.
  14. Гиренко Д. В., Груздева Е. В. Физико-химические свойства диоксида свинца, осажденного из метансульфонатного электролита. Вопросы химии и химической технологии. 2011. № 4 (1). С. 129–132.
  15. Антонов О. В., Михайленко В. Г., Тульський Г. Г. Вдосконалення технології одержання плюмбум двооксидного покриття з лужних електролітів. Вісник Харківського національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». Тематичний випуск: Хімія, хімічна технологія і екологія. 2008. № 16. С. 8–11.
  16. Джафаров Э. А. Электроосаждение, свойства и применение двуокиси свинца. Баку: Изд-во АН Азерб. ССР, 1967. 101 с.

 

Надійшла до редакції 26.10.2022