APP下载

电氟化制备全氟酰氟过程电解液导电性能的研究

2017-09-05张潮

智富时代 2017年7期
关键词:电解

张潮

【摘 要】在电压5-7V条件下,电解无水氟化氢和酰氯的混合电解质可制备全氟酰氟。在一定电流密度条件下,通过向电解液添加不同类型不同浓度的导电添加剂,可降低电解进行时的电压,提高电解液的导电性能,以达到电解氟化所要求的电压范围。

【关键词】电解;全氟酰氟;导电添加剂;导电性能

引言:

全氟溶剂由于其优异的化学性质在作为溶剂、清洗剂和表面活性剂等方面有很大用处。全氟溶剂比较稳定,其热分解性和氧化性都要好于相应的碳氢化合物。全氟酰氟作为制备全氟溶剂的中间体,具有广泛的应用。可以制备相应的全氟醚、全氟酮、全氟羧酸和全氟羧酸盐等等[1]。电解酰氯和无水氟化氢的混合电解液可以制备全氟酰氟,但是电解氟化法制备全氟酰氟要求需要较低的电压,电压范围约在5-7V[2],低于5V电解氟化无法进行,高于7V会产生氟气,无法得到全氟酰氟。而全氟酰氟和氟化氢自身导电性能较差,当电流密度为0.02-1A/CM2时,往往电压会超过7V,导致无法得到全氟酰氟产品。本文以电解制备全氟丁酰氟为例,研究了酰氯浓度、不同类型导电添加剂及浓度对电解液导电性能的影响。

一、实验部分

(一)实验原料及实验设备

无水氟化氢,纯度99.95%,自制;正丁酰氯,纯度98%,江阴市月城江南精;电解电源,100A,自制;电解槽,10L,自加工。

(二)试验方法

于电解槽中加入一定浓度的电解质,抽空电解槽保压合格后,给电解槽循环降温,以维持电解槽温度0-5℃左右,接通220V电源,向100A可控硅整流供电进行电解实验,尾气经过处理后放空。电解氟化得到的全氟酰氟产品和氟化氢、酰氯不互溶而沉于下层,可从下层液放出。

二、实验结果及讨论

(一)正丁酰氯浓度对电解液导电性能的影響

正丁酰氯的浓度和电解电压有一定的关系。在电流密度为0.02-1A/CM2,电解槽温度为0-5℃条件下,当正丁酰氯的浓度为2.3-2.8%时,电压为8.6-8.9V,随着正丁酰氯的加入量逐渐增大,电解电压逐渐降低,当正丁酰氯浓度为9%以上时,电解电压降到了8.32V。虽然随着正丁酰氯的加入,电压有降低的趋势,但是电压下降的并不是很明显,电解液导电性能提升不明显。这可能时由于,正丁酰氯是弱电解质,随着正丁酰氯浓度的增加,导电性能增强,电压降低。但是,随着浓度的继续加大,弱电解质对导电性能的改善达到了饱和,电压下降趋势变的微弱。

(二)导电添加剂对电解液导电性能的影响

图1当电流密度为0.02A-1/CM2,电解槽温度为0-5℃,正丁酰氯浓度为9%时,导电添加剂A的加入量和电解电压的关系图。从图中可以看到在没有加入导电添加剂A时,在此条件下电压为7.5-7.7V之间,在加入导电添加剂A浓度为1-2%时,电压下降很明显,降到了7V左右,当加入导电添加剂A的浓度为2-3%时电压降到了6-7V,电解液导电性能明显提升。当导电添加剂A的浓度超过4%时,电压的下降基本达到饱和。导电添加剂A的加入对电压的下降效果很明显,但是有一定的饱和度,当浓度大于4%后电压下降就很微弱了。

图2为当电流密度为0.02A-1/CM2,电解槽温度为0-5℃,导电添加剂B加入量和电解电压的关系图。从图中可以看到,当未添加导电添加剂B时,电压为6-7V之间,随着导电添加剂B的加入电压没有下降,反而上升。导电添加剂B的加入对提升电解液导电性能的效果不是很明显。

三、结论

(一)氟化氢和正丁酰氯的导电能力都很差,在电流密度为0.02-1A/CM2,电解槽温度为0-5℃条件下,无法将电压控制到5-7V范围内,必须在电解槽中添加导电添加剂。

(二)研究了导电添加剂对电解液电解性能的影响,电流密度为0.02A-1/CM2,电解槽温度为0-5℃时,导电添加剂A的加入对电解性能有很好的改善,随着导电添加剂A的加入电压能降到了6-7V,效果明显,但导电添加剂A对电解液导电性能的提升有一定的饱和性,随着添加量的增加,导电添加剂A对电解液导电性能的提升达到了饱和。导电添加剂B的添加对导电性能影响较小。

【参考文献】

[1] 王恩仁, 花明文, 王奎. 电化学氟化法制备全氟丁磺酸钾[J]. 有机氟工业, 2003(4):23-25.

[2] 范春雷, 杨建军, 徐国政. 全氟丁酸的合成研究[J]. 有机氟工业, 2007(3):18-20.endprint

猜你喜欢

电解
轻轻松松学“电解”
高强化平行流电解提高A级铜表面质量实践
复合进给电解加工机床的研制
热镀锌机组电解碱洗工艺探讨
电解制备新型混凝剂及其混凝特性
电解二氧化锰表面包覆铋镍和铋镍锰复合物
离子膜电解工序中盐酸使用的探讨
SPE水电解催化剂研究进展
电解制备氢氧化亚铁微型设计
电解氯化铜溶液的微型改进实验