[發(fā)明專利]一種間接電解制備N2O3或NO2與NO的混合氣體的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310159403.6
• 申請(qǐng)日: 2013-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN103255431A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘永平;張文魁;黃輝;陶新永;夏陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B1/00
• 分類號(hào): C25B1/00;C01B21/20
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

（一）技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種間接電解制備N₂O₃或NO₂與NO（體積比1:1）的混合氣體的方法，尤其涉及一種以金屬為媒質(zhì)間接電解制備N₂O₃或NO₂與NO（體積比1:1）的混合氣體的方法。

（二）背景技術(shù)

空氣中最主要的成分為氮?dú)夂脱鯕猓趸锿ǔ１蛔鳛榇髿馕廴疚铩５趸锇∟O、NO₂、N₂O₃、N₂O₄等，其中三氧化二氮是一種藍(lán)色固體或液體，只能在低溫下存在，氣態(tài)時(shí)很不穩(wěn)定，在常溫下即發(fā)生分解反應(yīng)，生成一氧化氮和二氧化氮。在硝酸存在下，三氧化二氮分解成二氧化氮和水。兩個(gè)反應(yīng)式如下：

N₂O₃→NO+NO₂

N₂O₃+2HNO₃→4NO₂+H₂O

三氧化二氮是由一氧化氮和二氧化氮反應(yīng)來制備的，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡反應(yīng)，只有控制適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件，才有利于向生成三氧化二氮的方向進(jìn)行。由于低溫特性而本身又不穩(wěn)定，不便于保存，所以市場(chǎng)上沒有三氧化二氮產(chǎn)品出售，只能在使用時(shí)臨時(shí)制備。三氧化二氮是一種強(qiáng)氧化劑，本身用途很窄。三氧化二氮溶于堿溶液生成亞硝酸鹽。其中亞硝酸鈉是一種重要的化工原料，應(yīng)用于食品、殺菌和化工反應(yīng)中。特別是重氮化反應(yīng)，經(jīng)常采用亞硝酸鈉作為原料；但亞硝酸鈉有毒、致癌，反應(yīng)后產(chǎn)生大量含亞硝酸鈉和其他鈉鹽廢水，污染環(huán)境和地下水。如采用三氧化二氮替代亞硝酸鈉，不僅可以提高重氮化反應(yīng)的收率和選擇性，還可以避免生成高濃度的含鹽廢水，并且簡(jiǎn)化分離工序、降低萃取等溶劑消耗。而且重氮化反應(yīng)無需液態(tài)三氧化二氮，可采用常溫下的三氧化二氮的分解產(chǎn)物等體積比的一氧化氮和二氧化氮，依舊可進(jìn)行重氮化，并具有類似的收率和轉(zhuǎn)化率。

目前尚無直接的工業(yè)上制備N₂O₃氣體的方法，通常需要NO和NO₂在低溫高壓下反應(yīng)臨時(shí)合成N₂O₃氣體，在化學(xué)法制備NO和NO₂的過程中，會(huì)生成大量的硝酸鹽污染環(huán)境。

（三）發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)亞硝酸鈉在工業(yè)應(yīng)用的毒性和產(chǎn)生的水污染，提供了一種電解法間接制備亞硝酸鈉對(duì)應(yīng)的酸酐N₂O₃或者NO₂與NO（體積比1:1）的混合氣體的方法，該方法電解工藝可控，無廢水排放，清潔環(huán)保。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種間接電解制備N₂O₃或NO₂與NO的混合氣體的方法，所述方法采用的裝置包括電解槽反應(yīng)器；所述方法包括如下步驟：

（1）在電解槽反應(yīng)器中加入銅粉末和質(zhì)量濃度在30%以上的濃硝酸，充分反應(yīng)生成NO₂氣體和硝酸銅；

（2）將步驟（1）生成的部分NO₂氣體用5wt-15wt%稀硝酸溶液吸收，生成NO氣體；將步驟（1）生成的未被吸收的NO₂氣體與反應(yīng)生成的NO氣體按照摩爾比1:1混合，經(jīng)冷凍加壓生成液態(tài)的N₂O₃，或室溫加壓成NO₂與NO體積比為1:1的混合氣體，儲(chǔ)存于鋼瓶中；

（3）將步驟（1）反應(yīng)獲得的含Cu(NO₃)₂和HNO₃的反應(yīng)母液留在電解槽反應(yīng)器中作為電解液，對(duì)電解槽反應(yīng)器通電，采用無隔膜電解沉積得到銅；然后切斷電源，補(bǔ)充發(fā)煙硝酸到反應(yīng)母液中直至硝酸質(zhì)量濃度在30%以上，進(jìn)行步驟（1）所述反應(yīng)。

上述技術(shù)方案的反應(yīng)方程式如下：

Cu+4HNO₃→Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O

NO₂+H₂O→HNO₃+NO