Електрохімічне перероблення натрію тіосульфату як відходу процесів очищення газів від сірководню з одержанням спеціальних видів сірки

У технологічних процесах очищення коксових, природних і вентиляційних газів від сірководню хінонними та содово-миш`яковим методами утворюються відхідні розчини, що містять натрію тіосульфат. Відхідні тіосульфатні розчини формуються також у гідрометалургійних технологіях дорогоцінних металів.

Ці розчини є концентрованими за натрію тіосульфатом, концентрація якого сягає 250…350 г/л. До теперішнього часу зазначені відхідні розчини практично не утилізуються, а скидаються в природні водойми. Це наносить шкоду їх екосистемам через те, що натрію тіосульфат є сильним відновником і внаслідок взаємодії з розчиненим киснем призводить до виникнення дефіциту кисню у воді – як наслідок у природній водоймі можливий інтенсивний розвиток явища евтрофікації. 

       Дослідженнями, проведеними нами раніше, запропонований кислотний метод утилізації натрію тіосульфату із відхідних розчинів. Він полягав у розкладанні натрію тіосульфату сильними мінеральними кислотами з одержанням сірки у вигляді її полімерної ?-модифікації. Полімерна сірка є цінним товарним продуктом, який застосовується як вулканізатор при виготовленні відповідальних гумово-технічних виробів, зокрема, автомобільних і авіаційних шин. Її використання забезпечує кращі механічні властивості шин та збільшення терміну їх експлуатації. Відтак це сприяє зменшенню об’ємів відпрацьованих шин, утилізація яких до цих пір також в належному обсязі не вирішена. Однак, недоліком кислотного перероблення відхідних розчинів натрію тіосульфату є утворення значних об`ємів вторинних розчинів натрієвих солей – хлоридів або сульфатів (при використанні відповідно хлоридної чи нітратної кислот).

       Досліджено процес електрохімічного перероблення розчинів натрію тіосульфату. Цей процес є безреагентним, що дає змогу різко зменшити об’єми вторинних розчинів. Суть методу полягає в анодному окисненні Na2S2O3, яке здійснюють у діафрагмовому електролізері. 

       Процес здійснюють за густин струмів 90…120 А/дм2. За нижчих густин струмів селективність анодного процесу щодо утворення сірки різко зменшується. Анодна напруга дорівнює 5…12 В. За такої напруги в анодному просторі відбувається два спряжені електродні процеси: анодне окиснення тіосульфат-іона та електрохімічне розкладання води 

       В прианодному шарі швидкість реакції (1) є дуже високою внаслідок великих значень густини струму. Це сприяє тому, що атоми сірки рекомбінують, утворюючи лінійні високомолекулярні структури – полімерну сірку.

       За рахунок реакції (2) відбувається локальне підкислення аноліту, що призводить до додаткового розкладання натрію тіосульфату  за реакцією

       Атомарна сірка, що генерується за реакцією (3), також бере участь у формуванні полімерної сірки безпосередньо біля аноду. Внаслідок дифузії протонів водню в об`єм електроліту, чому сприяє перемішування аноліту при виділенні кисню та порівняно невисока швидкість реакції (3), зона перебігу  цієї реакції розширюється. В об`ємі аноліту, де концентрація Н+ є значно меншою, ніж в прианодному шарі, утворюється сірка у вигляді дрібнодисперсної з розміром близько 2…4 мкм. Така сірка є окремим товарним видом і застосовується для одержання змочуваного порошку сірки як фунгіциду. Її вартість є на порядок більшою, ніж звичайної грудкової сірки. Загальний вихід сірки дорівнює 110…120 % від теоретичного внаслідок одночасного перебігу електрохімічного та хімічного процесів. 

       Введення до розчину поверхнево активних речовин (сульфанолу, синтанолу та інших спиртів) сприяє збільшенню як виходу полімерної модифікації сірки так ї її термостабільності, а також спричиняє стабільність дисперсного складу дрібнодисперсної сірки.

       Отже, електрохімічне перероблення відхідних розчинів натрію тіосульфату дає змогу одержати два цінні продукти – полімерну та дрібнодисперсну сірку.