Тукибаева А.С.¹, Баешов А.², Елтаева А.³, Саденова А.¹

Южно-Казахстанский государственный университет им.М.Ауезова¹, Казахстан,

Институт органического катализа и электрохимии им.Д.Сокольского², Казахстан,

Академический инновационный университет³, Казахстан

Исследование анодного окисления фосфина в растворе гидроксида калия

Рациональное и полное использование природных ресурсов, обезвреживание промышленных отходов с целью охраны окружающей среды является одной из актуальных проблем развития химической промышленности. Только в одной из таких крупных производств химической промышленности, как фосфорная, в настоящее время накоплено свыше 25 млн. тонн отходов в виде твердых, пыле- и газообразных соединений.

Известно, что при производстве 1 тонны фосфора, образуется 2,76 кг фосфина, являющегося одним из наиболее токсичных соединений [1].

Также известно, что присутствие низших фосфорных кислот в товарной фосфорной кислоте снижает качество последней (по требованиям ГОСТ-10678—76 содержание низших фосфорных кислот а термической фосфорной кислоте не должно превышать 0,2%). Термическая фосфорная кислота содержит 0,4-0,6% низших оксидов, что превышает допустимые нормы в 2-3 раза, а в фосфорной кислоте получаемых из шламов, содержание низших оксидов достигает 2%, что выше допустимого в 10 раз [2].

Вышеуказанные проблемы можно решить, разрабатывая упрощенные методы окисления недоокисленных соединений фосфора.

Существующие методы очистки по обезвреживанию этих веществ методом окисления характеризуются малой эффективностью - многостадийностью, они требуют высокотемпературного режима и специального оборудования.

Необходимо обезвреживать фосфиносодержащих газов и очистки термической кислоты от низших соединений фосфора определяется не только требованием повышения технико-экономических показателей, но и причинами, связанными с защитой окружающей среды от загрязнения токсичными отходами. Поэтому создание технологической очистки отходящих газов от фосфина, а также разработка технологий очистки фосфорной кислоты от низших соединений фосфора, является черезвычайно важной задачей, имеющей экономическое и экологическое значение.

Наиболее перспективным и приемлемым для обезвреживания отходов фосфорного производства представляют электрохимические методы.

В этой связи исследование особенностей электрохимического поведения фосфина и обезвреживания газообразных отходов производства вляется актуальной задачей.

Поэтому целью настоящей работы явилось исследование анодного поведения фосфина на кусковых электродах в растворе гидроксида калия с использованием кускового электрода.

Исследование электрохимического окисления фосфина в щелочных растворах было проведено в растворе гидроксида калия на кусковых железных электродах. На скорость окисления были изучены влияние плотности тока, концентрации электролита, высота кускового электрода.

Электрохимические исследования проводились в термостатических электролизерах.

После электролиза, образовавшийся фосфат-ионы, определили фотоколориметрическим методом И.Б. Мойжеса [3].

При изучении плотности тока на кусковых железных электродах было обнаружено что с повышением плотности тока степень окисления фосфина возрастает (78%), а выход по току окисления сначала возрастает до 400 А/м², а дальнейшее повышение плотности тока приводит к уменьшению ВТ, что связано усилением протеканию побочной реакции – выделения кислорода.

Изучено влияние концентрации раствора гидроксида калия в интервале 0,25- 1,25 моль/л. Как показали результаты исследования, с увеличением концентрации электролита степень окисления фосфина повышается, а выход по току окисления фосфина повышается до концентрации 0,75 моль/л и далее с увеличением концентрации ВТ окисления фосфина остается неизмененным. Мы предполагаем, это связано с максимальной степенью диссоциации основания, т.е. в этих указаных интервалах электропроводность концентрации электролита повышается [4,5], и благоприятствует к протеканию окисления фосфина.

Также было изучено влияние высоты кускового железного электрода на процесс окисления фосфина. При исследовании влияния высоты слоя железного электрода до 8 см, степень окисления фосфина составляет 64%, а выход по току 17%. Дальнейшее увеличение высоты слоя приводит к уменьшению степени окисления. Видимо, в объеме кусковых электродов большой высоты, могут образовываться сгустки частиц, приобретающих функции биополярного электрода. Как известно из литературы, могут возникнуть зоны максимальной поляризации и электронеактивные зоны [6-8]. Таким образом, наши предположения подтверждаются экспериментальными данными.

Итак, нами изучен процесс анодного окисления фосфина на кусковых электродах и определены оптимальные услоыия окисления фосфина. По результатам полученных данных показано, что по сравнению с компактными электродами на кусковых электродах значительно повышается степень и выход по току окисления.

Литература

1. Юнусов У.И., Мамитова А., Шакиров Б. Источники образования фосфина и основные направления по его подавлению / Поиск, 1998, N1, С.17-19.

2. ГОСТ 10678-76. Термическая фосфорная кислота. Издательство стандартов, 1976.-26с. УДК 661.635 5:006.354.Групп N12 СССР

3. Руководство по анализу в производстве фосфора, фосфорной кислоты и удобрений // Под ред. И.П.Мойжес, Химия, 1973, С.11-13

4. Справочник химика..Ленингр. отд., 1964, Т.3, 1008с

5. Киреев В.А. Курс физической химии, Химия, 1975, 775с

6. Кипарисов С.С.и др. использование порошкообразных псевдоожижженных электродов для получения цветных металлов. //Серия производства тяжелых цветных металлов ЦНИИцветмет МЦМСССР, 1981, Вып. 9, 148с.

7. Угорец И.З., Шалаева Т.С., Пивоварова П.С. Электролиз порошковых неорганических материалов в овдных средах. Алма-ата, 1984, 213с.

8. Интенсификация химических процессов //Сб. нуачн. Трудов. Отв. Ред. Томилов А.П. Наука,1988,213с.