1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29851
(51) C25B 1/06 (2006.01)
C01G 3/10 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0634.1
(22) 06.05.2014
(45) 15.05.2015, бюл. №5
(72) Баешов Абдуали Баешович; Кадирбаева
Алтынай Сарсеновна; Баешова Ажар Коспановна;
Журинов Мурат Журинович
(73) Акционерное общество "Институт
органического катализа и электрохимии им.
Д.В. Сокольского"
(56) Карякин Ю.В., Ангелов В.И. Чистые
химические вещества. Изд. 4-е, пер. и доп. М..
«Химия». 1974. с.238
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА
МЕДИ (II)
(57) Изобретение относится к области синтеза
соединений меди, в частности, к способу получения
сульфата меди (II).
Задачей предлагаемого изобретения является
разработка способа получения чистого сульфата
меди (II).
Техническое решение заключается в упрощении
процесса, улучшении условий груда.
Технический результат достигается способом
получения сульфата меди (II) из водного раствора,
серной кислоты, в который погружают медные и
титановые электроды, а затем поляризуют
промышленным переменным током с частотой
50 Гц.
Предложенный способ по сравнению с
прототипом имеет следующие преимущества:
- полученный продукт - сульфат меди (II)
является чистым, т.к. исключается загрязнение
нитрат ионами, как в случае прототипа,
следовательно, нет необходимости проводить
дополнительную операцию по очистке;
- не выделяется ядовитый газ - оксид азота;
- процесс образования сульфата меди (II)
протекает при комнатной температуре, т.е.
улучшаются условия труда, раствор не испаряется, к
тому же нет дополнительного расхода энергии для
нагревания раствора.
(19)KZ(13)A4(11)29851

2. 29851
2
Изобретение относится к области синтеза
соединений меди, в частности, к способу получения
сульфата меди (II).
Медный купорос, образованный из сульфата
меди (II), служит антисептиком, фунгицидом и
известным удобрением в сельскохозяйственный
отрасли. Он широко применяется в строительстве,
производства минеральных красок и в медицине.
Наиболее близким по технической сущности и
достигаемому эффекту к предлагаемому способу
является химический способ получения сульфата
меди (II) с использованием смеси серной и азотной
кислоты. / Карякин Ю.В., Ангелов В.И. Чистые
химические вещества. Изд. 4-е, пер. и доп. М.,
«Химия». 1974. c.238/. Сущность способа
заключается в следующем: в фарфоровую чашку
емкостью 1 л помещают 200 г электролитической
меди в виде проволоки или стружек и приливают
125 мл H2SO4. Смесь нагревают до 80°С и
добавляют порциями 40 мл HNO3. При образовании
кристаллов (CuSO4·5H2O) добавляют 80-100 мл
воды.
Образование сульфата меди (II) протекает по
реакции:
3Cu +2HNO3 + 3H2SO4 = 3CuSO4+2NO + 4Н2O (1)
По окончании реакции раствор упаривают до
образования пленки кристаллов и охлаждают. На
следующий день кристаллы отсасывают на воронке
Бюхнера и промывают небольшим количеством
воды. Полученные от каждой операции кристаллы
отдельно растворяют в горячей воде, фильтруют,
фильтрат упаривают до образования пленки
кристаллов и охлаждают. Проводят по крайней мере
2-3 перекристаллизации, чтобы получить чистый
препарат.
Известный химический способ получения
сульфата меди (II) имеет следующие недостатки:
при комнатной температуре образование
сульфата меди (II) протекает с очень низкой
скоростью, поэтому реакцию проводят при
нагревании (при температуре 80°С), т.е. она
предусматривает определенный расход энергии,
ухудшаются условия труда из-за испарения
раствора;
полученный продукт загрязняется азотной
кислотой, поэтому необходима дополнительная
операция не менее 2-3 перекристаллизаций по
очистке полу чаемого продукта - сульфата меди;
условия труда ухудшаются также в связи с тем,
что выделяется ядовитый газ оксид азота.
Задачей предлагаемого изобретения является
разработка способа получения чистого сульфата
меди (II).
Техническое решение заключается в упрощении
процесса, улучшении условий труда.
Технический результат достигается способом
получения сульфата меди (II) из водного раствора,
серной кислоты, в который погружают медные и
титановые электроды, а затем поляризуют
промышленным переменным током с частотой
50 Гц. Электродные пространства разделяют
анионитовой мембраной, при этом в анодном
пространстве накапливается раствор сульфата меди
(II).
Сущность способа заключается в том, что в
электролизер с сернокислым раствором погружают
медные и титановые электроды и поляризуют их
промышленным переменным током.
При поляризации медного и титанового
электродов промышленным переменным гоком в
сернокислом растворе в анодном полупериоде
переменного тока медь может окисляться с
образованием двухвалентных катионов:
Сu0
– 2 е → Сu+2
(2)
В этот момент титановый электрод находится а
катодном полупериоде переменного тока и
протекает реакция восстановления ионов водорода:
2H+
+2е → Н2 (3)
В объеме растворе ионы меди (II) и сульфат-
ионы взаимодействуют с образованием сульфата
меди (II):
Сu2+
+ SO4
2-
→CuSO4 (4)
А в анодном полупериоде переменного тока на
поверхности титана моментально образуется оксид
титана, обладающий полупроводниковыми
свойствами, в этой связи в электрохимической цепи
протекание тока прекращается.
Таким образом, при погружении медных
электродов в сернокислый раствор при поляризации
переменным током, медные электроды
растворяются с образованием сульфата меди (II).
Пример. Электролиз проводят в электролизере с
разделенными анионитовой мембраной,
электродными пространствами. Продолжительность
эксперимента равна 0.5 час. температура раствора -
20°С. В раствор опускают медный электрод и
титановую проволоку, которые поляризуют
промышленным переменным током с частотой
50 Гц. Раствор из анодного пространства упаривают
до образования пленки кристаллов и охлаждают,
фильтруют.
Рентгенофазовый анализ показывает, что
образуется сульфат меди (II) состава CuSO4·5H2O.
На скорость растворения меди существенное
влияние оказывает плотность тока на титановом
электроде. В таблице 1 приводится скорость
растворения медного электрода от плотности тока
на титановом электроде.
Таблица 1
Влияние плотности тока на титановом электроде на скорость растворения медного электрода
(iCu = 200 А/м2
; [H2SO4] = 50 г/л; τ= 0,5 час; t= 20°С)
iTi,кA/м2
25 50 75 100 125 150
t Ч
Δm, мг/см2
*ч
19,7 21,6 23,5 25,2 22,8 21.2

3. 29851
3
Максимальная величина скорость растворения
медного электрода наблюдаются при плотностях
тока 50-125 кА/м2
.
На скорость растворения существено влияет
концентрация серной кислоты (таблица 2).
Таблица 2.
Влияние концентрации серной кислоты на скорость растворения медного электрода
(iCu=200 А/м2
; iTi,= 100 кА/м2
; τ= 0,5 час; t= 20°С)
[Н2 SО4], г/л 50 100 150 200 250
Δm. мг/см2
*ч 24,4 28,0 26,5 25,2 23,7
Как видно из таблицы 2, максимальная скорость
растворения медного электрода наблюдается при
концентрации серной кислоты 100-200 г/л.
Предложенный способ по сравнению с
прототипом имеет следующие преимущества:
- полученный продукт - сульфат меди (II)
является чистым, т.к. исключается загрязнение
нитрат ионами, как в случае прототипа,
следовательно, нет необходимости проводить
дополнительную операцию по очистке;
- не выделяется ядовитый газ - оксид азота;
- процесс образования сульфата меди (II)
протекает при комнатной температуре, т.е.
улучшаются условия труда, раствор не испаряется, к
тому же нет дополнительного расхода энергии для
нагревания раствора.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения сульфата меди (II) из
сульфатсодержаших растворов, отличающийся
тем, что процесс получения сульфата меди (II)
проводят электролизом в электролизере, в котором
электродные пространства разделены анионитовой
мембраной, при поляризации промышленным
переменным током с частотой 50 Гц при плотностях
тока на титановом электроде 50-125 кА/м2
и
концентрации серной кислоты 50-250 г/л.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Сакалова