Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

ПЕРБОРАТ НАТРИЯ

Перборат натрия получается43 при взаимодействии буры шш бэрной кислоты с едким натром и с перекисью водорода:

Na2B407 • ЮН20 + 2NaOH + 4Н202 + Н20 = 4(NaB02 • Н2Ог • ЗН20) НзВОз + NaOH + Н202 + HsO = NaBO*. Hs02 ■ 3HsO

12 М. E. Позии '

К 30% раствору NaOH добавляют буру в количестве, превы­шающем стехиометрическое на 20%. В полученный раствор мета - бората натрия NaB02 медленно приливают 3% раствор перекиси водорода в воде с 10—15%-ным избытком. Реакцию ведут при тем­пературе не выше 10°. В реактор добавляют поваренную соль для высаливания полученного пербората натрия при охлаждении до 0°. Перборат натрия отжимают на центрифуге и высушивают при не­высокой температуре. Выход продукта составляет 93—95%; на 1 т пербората натрия затрачивается 0,67 г буры.

Вместо NaOH можно применять менее дорогую соду. В 5% рас­твор перекиси водорода при 15° вводят теоретические количества буры и соды. Образование пербората натрия протекает по реакции:

Na2B407 • ЮН20 + 2Na2C03 + 4Н202 + ЗН20 = 4(NaB02 • Н202 • ЗН20) + 2NaHCOs

Процесс заканчивается в течение 1 ч с использованием буры и перекиси водорода до 68%; количество активного кислорода в продукте 8,5%, вместо теоретических 10,38% в перборате натрия.

Усовершенствованный содовый способ получения пербората натрия188 заключается в применении 1,5% раствора перекиси водо­рода (вместо 5%), с которым бура и сода взаимодействуют в при­сутствии сульфата цинка. После перемешивания в течение 20—25 мин при 10° реакционную массу охлаждают до 5° и вводят в нее насыщенный раствор NaCl. Выделившийся осадок отфильтро­вывают и сушат при 40—50° в токе воздуха. Степень использования Н202 при таком способе получения пербората натрия составляет '86%, а буры 89,5%. На 1 т пербората натрия (100%) расходуют: 0,25 т Н202, 0,69 т буры, 0,48 т соды, 0,72 т поваренной соли и 0,05 т сульфата цинка.

Для получения пербората натрия может быть использован ма­точный раствор от производства борной кислоты (стр. 344). Для осаждения из этого раствора Fe, Al, Са, Мп и других металлов его ' обрабатывают при 80—85° небольшим количеством каустического магнезита с одновременным окислением Fe2+ и Мп2+ хлорной из­вестью. После дополнительного нагревания до кипения и удаления шлама к раствору добавляют соду для осаждения основного кар­боната магния, перерабатываемого на магнезию. Остающийся фильтрат содержит около 80% бора от количества его в маточном растворе после производства борной кислоты. К фильтрату добав­ляют NaOH или Na2C03 — образуется раствор метабората натрия. ГГбсле охлаждения до 10° в него вводят Н202 (7—8 кг на 1 мъ Фильтрата). Затем охлаждают до 5° или добавляют NaCl для вы­саливания пербората натрия. Кристаллический перборат отфиль­тровывают и высушивают при 45—60°.

Основным компонентом шлама, получаемого при очистке исход­ного маточного раствора, является борат магния. Для извлечения бора шлам можно обработать 5% раствором NaOH, отделенную от осадка жидкость упарить и добавить - к фильтрату, используемому

ДЛя получения пербората.

Перборат натрия получают также сплавлением борной кислоты с перекисью натрия и электрохимическим способом 43-189-190. Элек­тролизу Подвергают раствор, содержащий в. 1 л ~40 г Na2B407, ~140 г Na2C03 и 0—40 г NaHC03. Анод — платиновый; катод — оловянные или стальные спиральные змеевики с охлаждающей во­дой. Плотность тока на аноде 1500—2000 а/м2, на катоде 500—1000 а/м2. Образование пербората натрия идет через проме­жуточные продукты. Вначале у анода образуется перкарбонат

2С03~ - 2е = С20е" который, реагируя с водой, образует перекись водорода: • C2Og_ + 2Н20 = 2НС03 + Н202

Имеются предположения и об ином механизме этого процесса191.

Перекись водорода образует с боратом перборат (пергидрат бо­рата). На катоде выделяется водород, а на аноде небольшое коли­чество кислорода и двуокиси углерода. Эти потери СОо должны компенсироваться периодическим введением в электролит бикарбо­ната натрия, во избежание повышения концентрации ОН" и усиле­ния их разряда. Напряжение на ванне 6—7,5 в нагрузка иногда достигает 11000 а. Расход энергии на 1 т продукта ~5500 квт-ч. Выход по току 40—50%. При больших плотностях тока выход по току увеличивается с повышением температуры. Однако темпера­тура не должна быть выше 16°; она не должна опускаться и ниже 14°, так как пои этом вместе с перборатом натрия кристаллизуются бура и сода. Выход резко уменьшается при загрязнении растворов ионами тяжелых металлов, каталитически разлагающих перекись водорода. Поэтому циркулирующий электролит очищают кипяче­нием с силикагелем (8 г на 1 л раствора), лучше под давлением до 3 ат. Ввиду отсутствия в ванне диафрагмы в электролит вводят не­много хромовокислой соли и ализаринового масла или жидкого стек­ла, что препятствует восстановлению пербората на катоде. В процес­се электролиза электролит пересыщается перборатом натрия, кото­рый кристаллизуется. Периодически часть суспензии кристаллов выводят на центрифугу и отделенные кристаллы пербората натрия высушивают. В полученном продукте 10—10,5% активного кисло­рода-.

За рубежом перборат натрия выпускается в нескольких фор­мах192. Более распространен тетрагидрат NaB0--4H20, т. е. NaB02 г Н202 • ЗН20, содержащий 10% активного кислорода; вы­пускают также NaB02 • Н202 • 2Н20 193; менее распространен моно­гидрат NaB03 • Н20, т. е. монопергидрат NaB02 • Н202, с 15—16%' активного кислорода, получаемый обезвоживанием тетрагидрата,
который легко теряет кристаллизационную воду. Давление пара над NaB02-H202-3H20 вычисляют по уравнению lgP= 12,19—32867-1. Производство и потребление перборатов за границей исчисляется десятками тысяч тонн в год. Помимо пербората натрия, имеющего наибольшее применение, известны способы получения пергидратов боратов калия, аммония, лития, рубидия и цезия, а также истин­ных перборатов аммония, калия и бериллия 43-194_196. Более под­робные сведения о свойствах и методах получения пербора­тов см.43.