专利名称：电解金属盐制备汞齐的方法
技术领域：
本发明涉及一种电解金属盐制备汞齐的方法。
汞齐是汞和碱金属，碱土金属和过渡金属的合金。它们在工业中的应用甚为广泛。在牙科技术中用钖-铜-贵金属-汞齐补牙。金和银的汞齐用于纯化含汞的气体和液体。碱金属汞齐主要用作化学工业中的还原剂，例如制备碱金属的醇化物。钠汞齐是氯-碱电解的重要中间产物。在大的工业规模反应中所用的汞齐量一般由此方法提供。
所需之汞齐通过电解在汞阴极上获得。碱金属汞齐一般是氯-碱电解汞齐法的中间产物。该方法中，氯化钠水溶液经电能分解，生成苛性钠、氯和氢。
阳极产物氯和阴离产物汞齐分离。汞齐在循环系统中流经后置的所谓分解器，在此汞齐在水溶液中以电解再分解为苛性钠，同时放出氢。阴极采用汞，阳极一般采用石墨和活化钛阳极。
这里应特别注意氯与阴极产物氢和苛性钠的仔细分离，以避免生成氯爆鸣气或次氯酸钠。
由于氯气和氯化反应产物，诸如FCKW，氯乙烯和四氯甲烷等潜在的安全和健康危险，氯在工业中的应用受到限制。因此，大量生产作为电解副产物的氯不总是具有经济意义的。
从40年代起已知一种方法，该法采用电解碱金属硫酸盐制备碱金属汞齐而不生成氯。碱金属硫酸盐的电解是在电解槽中的汞和含银添加物的铅之间进行，电解槽用多孔橡胶膜隔开。在阴极生成汞齐，阳极生成氧和硫酸。硫酸盐溶液供入阴极区，并迫使其通过隔膜。该法之电流利用率甚低，此外，阳极区产生的硫酸被硫酸钠污染。
总而言之，传统的氯-碱电解产生具有干扰性的副产物氯，而且这种方法只限于钠汞齐。无氯方法的电流利用率低，反应产物不纯。
针对上述缺点，本发明的方法的目的在于提出一种由金属盐无氯电解制备汞齐的方法。此方法同时应保证高纯度的最终产品和诸如低电解槽电压和高的电流利用率等有利参数。
本发明通过一种在电解制备汞齐中使用阴离子交换膜的方法来达到上述目标。
令人惊奇地发现，本发明之方法具有能满足上面要求的性能，从而改进了迄今的制备方法。
电极反应与上述方法相似，如果采用硫酸钠作金属盐，则电极反应可用下列方程式描述因此在阴极得到汞齐，在阳极得到硫酸和氧。
一般说来，电解按下列方式进行阴离子交换膜将电解槽分成阴极区和阳极区，在阳极区开始含有浓度为0.01M-0.20M的稀酸溶液，该溶液含金属盐的酸根离子。
将浓度为5.0-0.5M，优选2.0-0.5M的金属盐水溶液泵入阴极区。电流通过电解液使金属盐分解。金属离子向阴极移动，按电极反应生成预期的汞齐。阴离子通过阴离子交换膜到达阳极区。它们以相应酸的阴离子存在于水溶液中并组成阳极液。在阳极上同样发生水分解，在放出氧气的同时使酸的阴离子质子化。在水溶液中的金属盐亦称阴极液，并且阳极液进行循环，并重新送入电解槽。
汞齐可用碱金属、碱土金属、过渡金属、锌、镉、钖、铅和铜来制备。本发明之方法优选用碱金属制备汞齐，特别优选用于钠或钾作为碱金属来制备汞齐。作为阴离子的组成(酸基离子)可采用普通的阴离子，可优选采用硝酸盐，硫酸盐，磷酸盐，亚磷酸盐和碳酸盐阴离子。特别优选硫酸盐作阴离子的组成。
本发明之方法所采用的阴极初始为纯汞，优选采用含有贵金属或贵金属氧化物镀层的活化钛作阳极。贵金属优选铂。按这种方式得到的阳极突出的优点在于低的氧逸出超电压。贵金属镀层的作用在于催化氧逸出所需的电子的通过。采用钛作阳极是有利的，因为其良好的化学稳定性。但是，阳极材料不只限于此实施例子所用的，其它具有足够化学稳定性的材料，如果在其放出氧时有同样或更高的交换电流密度的情况下亦可应用。
各种可获得的阴离子交换膜都可用来实施本发明的方法。用于本发明方法的阴离子交换膜包括聚合物，优选是具有氨基的聚合物。在聚合物中所含的氨基最好是末端的带正电荷的铵基。聚合物所含的，自由运动的的平衡离子可与其它阴离子进行交换，从而起选择性传送电荷的作用。优选采用Neosepta型阴离子交换膜作隔膜，这种材料市场有售。特别优选采用Neosepta型AMX、AHA-2和ACLE-5P膜。
阴离子交换膜最好是厚度为0.1-0.6mm并具有足够强度和化学稳定性的薄膜。在电位差的影响之下它只容许阴离子通过。本发明方法所采用的阴离子交换膜的突出特点是长时间稳定、恒定的交换容量和化学稳定性。
本发明籍助于阴离子交换膜的电解制备汞齐的方法一般按下列方式进行阴极电流密度调到1.5-3.5kAm-2，优选的电流密度为2.0-3.0kAm-2。电解过程中温度为30-90℃，优选的温度为50-70℃。反应时间与系统有关，在5-8小时范围内，其电流利用率高于95％，直至99％。本方法可连续或间断进行。
以下述例子对本发明进行说明。例1用阴离子交换膜(NeoseptaACLE5P)隔开的电解槽在60℃下对硫酸钠进行电解。初始采用汞作阴极，阴极电流密度调到2.6kAm-2。将阴极液(1.3M Na2SO4)和阳极液(0.12M H2SO4)进行循环。5.5小时后在阴极制成钠汞齐，电流利用率为98％。在阳极产生相应数量的硫酸和氧。
权利要求
1．一种电解金属盐制备汞齐的方法，其特征在于，利用阴离子交换膜。
2．权利要求1的方法，其特征在于，该金属盐为钠-和/或钾的硫酸盐。
3．权利要求1的方法，其特征在于，阳极由镀铂钛组成。
4．权利要求1的方法，其特征在于，该阴离子交换膜含有带氨基的聚合物。
5．权利要求1的方法，其特征在于，该阴离子交换膜含有带铵基的聚合物。
全文摘要
本发明涉及一种利用阴离子交换膜的电解金属盐制备汞齐的方法。该无氧方法能从金属盐制备高纯汞齐,并保证诸如低电解槽电压和高电流利用率等有利参数。
文档编号C25C1/00GK1229860SQ98123009
公开日1999年9月29日 申请日期1998年11月30日 优先权日1998年3月19日
发明者J·黑林, P·施米廷格, C·H·哈曼 申请人:克里安诺瓦特殊化学股份有限公司