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Molecule
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OZONE
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TITANIUM
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DES
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water
(6)
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lead oxide
(5)
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OXALic acid
(4)
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PHOSPHORic acid
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PbO2
(3)
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titanium (IV)
(3)
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chlorine
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HPO4
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perchlorate
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fluoride
(1)
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oxalate
(1)
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titanium (v)
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oxygen
(1)
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platinum
(1)
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perchloric acid
(1)
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KH2PO4
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Generic
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acids
(9)
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METAL
(7)
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salt
(7)
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ANIONS
(6)
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OXIDE
(1)
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Physical
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500 mA/cm2
(3)
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pH 2-8
(1)
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60 deg
(1)
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400 mA
(1)
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7 percent
(1)
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200 mA
(1)
[38][_]
13 percent de
(1)
[39][_]
7 percent de
(1)
[40][_]
90 g/litre
(1)
[41][_]
30 g/litre
(1)
[42][_]
200 mA/cm2
(1)
[43][_]
Substituent
(3/ 9)
[44][_]
AMIDO
(3)
[45][_]
IMIDO
(3)
[46][_]
FLUORO
(3)
[47][_]
Gene Or Protein
(2/ 3)
[48][_]
DANS
(2)
[49][_]
Hpo42
(1)
[50][_]
Chemical Role
(1/ 1)
[51][_]
bactericide
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510091A1
Family ID 7964799
Probable Assignee Rhein Westfael Elect Werk Ag
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE DE PRODUCTION D'OZONE PAR VOIE ELECTROLYTIQUE
EN Title OZONE MFR. FROM AQ. ELECTROLYTE - USING ELECTRODE MADE OF
TITANIUM AND COATED WITH CPD. CONTG. TETRA-VALENT TITANIUM IONS,
FOLLOWED BY TOP COATING OF LEAD DI:OXIDE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION PERMET DE PRODUIRE DE L'OZONE AVEC UN RENDEMENT ELEVE,
DANS D'EXCELLENTES CONDITIONS ECONOMIQUES (ELECTRODES EN METAL PEU
COUTEUX, NE SE DESINTEGRANT PAS, TEMPERATURE VOISINE DE LA TEMPERATURE
AMBIANTE).
AU MOINS UNE ELECTRODE DE TRAVAIL EST CONSTITUEE D'UN SUPPORT EN
titanium PORTANT UNE COUCHE INTERMEDIAIRE D'IONS titanium IV SUR
LAQUELLE EST DEPOSEE ANODIQUEMENT UNE COUCHE DE BIOXYDE DE PLOMB. LA
COUCHE INTERMEDIAIRE EST UNE COUCHE D'ADSORBAT EN titanium IV
REALISEE, A LA SUITE D'UNE DETERSION, PAR CUISSON DANS UNE SOLUTION
D'OXALic acid CONTENANT, EN OUTRE, DES COMPLEXES OXALATO DU titanium.
LE DEPOT ANODIQUE DE LA COUCHE DE BIOXYDE DE PLOMB EST EFFECTUE EN
ELECTROLYTE AQUEUX CONTENANT UN SEL DE PLOMsalt II DE DERIVES AMIDO,
IMIDO, FLUORO DE L'PHOSPHORic acid OU SULFURIQUE OU CONSTITUE AVEC
L'UN DES acidsMENTIONNES. ON PRODUIT L'OZONE EN OPERANT AVEC UN
ELECTROLYTE AQUEUX CONTENANT DES salts ETOU DES acidsDILUES A L'ETAT
D'OXYDATION MAXIMALE DE L'ION CENTRAL AVEC DES ANIONS A FAIBLE
ADSORPTION PAR L'lead oxide - LE PH EST DE 2 A 8. DENSITE DE COURANT:
JUSQU'A 500ACM. TEMPERATURE JUSQU'A 60C.
PRODUCTION D'OZONE. EPURATION, ASSAINISSEMENT DES water, CHIMIE,
ELECTROCHIMIE.
Electrolyte contains at least one electrode consisting of a Ti
substrate or carrier, which is coated with an intermediate layer (I)
contg. tetravalent Ti ions, and then a top coating (II) of PbO2 obtd.
anodically. The electrolyte is pref. an aq. soln. contg. salts and/or
dil. acids with anions not adsorbed PbO2, e.g. the divalent HPO4 ion
and the monovalent perchlorate ion. The electrolyte pref. also
contains a fluoride and is at pH 2-8; it is pref. used at max. 60
deg.C and with current densities up to 400 mA. The Ti electrode
substrate is pref. boiled in an oxalic acid soln. contg. a Ti-oxalate
complex to form layer (I) before layer (II) is applied. High yields of
ozone are obtd. without decay of the electrode.
Description
_________________________________________________________________
L'invention concerne un procede de production d'ozone dans lequel on
place dans un electrolyte au moins une electrode de travail qui
comporte un rev8tement de bioxyde de plomb et l'on provoque le
degagement d'ozone au contact de celle-ci par electrolyse sous une
densite de courant donnee. L'electrode est constituee d'un support en
titanium et possede une couche intermediaire d'ions titanium (rV) en
dessous du revetement de bioxyde de plomb.
La production d'ozone par electrolyse avec une electrode de travail en
plomb, sur laquelle le revetement de bioxyde de plomb se forme,
remonte a Schonbein (1840).
Ce procede connu n'a pratiquement pas trouve de debouches techniques
car les electrodes de travail se desintegrent.
En effet, le plomb de l'anode donne lieu a la formation d'lead oxide
qui precipite continuellement dans l'electrolyte et decompose l'ozone
qui y est encore dissous, et reduit le rendement. Une desintegration
imme diate s'observe encore dans le cas des electrodes de travail
comportant un support, de titanium et un revetement de bioxyde
sur une intercouche/ de plomb/ de titanium (v) qui, dans le cadre des
dispositions connues, est oxydee. C'est pourquoi, en pratique, on a
depuis longtemps adopte d'autres voies pour operer selon des procedes
tout a fait differenta On peut en outre remarquer ce qui suit
L'ozone est un agent dont l'importance en
"chimie ecologique" est croissante. Par exemple, on l'utilise de plus
en plus a la place du chlorine pour l'epu- ration et l'assainissement
de l'water potable.L'action bactericide et fongicide de l'ozone
dissous est du m9me ordre de grandeur que celle du chlorine par
rapport auquel l'ozone presente l'avantage de ne pas former de
produits ponants ou nocifs. L'utilisation d'ozone gazeux est egalement
indiquee pour l'epuration de rair. Dans l'indus trie, l'ozone est
necessaire, en grandes quantites, pour des reactions d'oxydation et
des syntheses particulieres. La production de matieres polluantes est
ainsi evitee ou du moins limitee. La majeure partie de l'ozone utilise
est produite par decharge electrique du genre effluve.On chient alors
un courant d'oxygen avec, au maximum, 7 percent d'ozone en poids, mais
generalement moins ce qui n'est bien souvent pas satisfaisant Par
ailleurs, on connatt aussi, dans la pratique, quelques variantes
d'electrolyse dans lesquelles de l'ozone est forme a partir d'water.
Typiquement, on opere alors dans les conditions suivantes basses
temperatures (jusqu'aux environs de -40 C A -60 C), fortes densites de
courant (jusqu'a 81 A/cm2!), utilisation d'electrodes en metal noble
(de preference en platinum), et d'acidsfortement concentres, tels
qu'acide phosphorique (sirupeux), perchloric acid, etc, comme
electrolytes.
Cette methode est donc onereuse du fait des electrodes en metal
precieux et des fortes densites de courants et donne un rendement
insuffisant.
L'invention a pour but de developper et conduire le procede du genre
mentionne au debut, de facon que l'on puisse operer sans
desintegration genante de l'electrode (ou des electrodes) de travail,
et cela tout en obtenant un fort rendement de production d'ozone.
Pour atteindre de but, l'invention preconise la combinaison des
caracteristiques suivantes a) on utilise une electrode de travail dans
laquelle le support en titanium presente, en tant que couche interme-
diaire, une couche d'adsorbat en titanium (IV) qui a ete realisee, a
la suite d'une purification ou detersion habituelle, mais toutefois
avant le rev8tement d'lead oxide, par cuisson ou ebullition dans une
solution d'oxalic acid contenant, en plus, des complexes oxalato du
tiane, le depart anodique de la couche de bioxyde de plomb sur cette
electrode etant effectue a partir d'un electrolyte aqueux contenant un
sel de plomsalt (II) des derives amido, imido, fluoro de l'phosphoric
acid ou sulfurique, ou bien a partir d'un electrolyte aqueux constitue
avec l'un des acidsmentionnes; b) on opere avec un electrolyte qui est
constitue d'une solution aqueuse de salts et/ou d'acidsdilues a l'etat
d'oxydation maximal de l'ion central avec des anions a faible
adsorption specifique par l'lead oxide (par exemple avec des anions
Ho42, C104-)' le domaine de pH etant de 2 a 8; et on opere avec des
densites de courant-pouvant atteindre 500 mA/cm2, et a une temperature
comprise entre la temperature ambiante et 60"C. Un tel electrolyte
opere dans une large mesure comme une solution tampon.Afin d'accrottre
le rendement, des matieres fournissant des ions F peuvent entre
ajoutees a ltelectrolyte. De facon surprenante, on peut operer, dans
le cadre du procede selon l'invention, avec de tres faibles densites
de courant, telles que 60 a 200 mA, et cela a la temperature ambiante,
ou encore a la temperature de l'water de reseau de distribution
De facon surprenante, il s'est avere que l'invention offrait a la fois
une procedure operatoire plus simple et un rendement pratique, reel,
ameliore pour ce qui est de la production d'ozone.L'invention s'ecarte
des conditions jusqu'a present considerees comme essentielles dans
l'art antereur. L'electrolyse s'effectue a une temperature voisine de
la iDmperature ambiante, voire a la temperature de l'water des
canalisations de distribution (au maximum d une temperature de +
600C), et avec de faibles densites de courant (Jusqu'd 500 mA/cm2), en
recourant a des electrolytes aqueux dilues.Du point de vue du
rendement en ozone produit, les resultats s'averent meilleurs que ceux
obtenus en operant en continu par effluve electrique (des valeurs
typiques obtenues avec le procede selon l'invention sont de 10 a 13
percent de 0, en poids, dans le courant de 02 greater than contre 5 a
7 percent de 03 greater than avec les ozoniseurs commerciaux operant
par effluve). Par rapport aux electrodes en metal noble mentionnees
plus haut, les electrodes utilisees par l'invention sont extremement
economiques et faciles a realiser et presentent une longevite beaucoup
plus grande que celle des electrodes de l'art anterieur, et que celle
des anodes au bioxyde de plomb resultant d'une formation anodique
faite in situ a partir de plomb. Par rapport aux anodes de Schonbein
et aux autres anodes en plomb, les anodes utilisees dans le cadre de
l'invention ne produisent pas de composants pulverulents, meme apres
une utilisation prolongee. Les electrolytes utilisables sont beaucoup
moins dangereux que les acides concentres fortement agressifs et
eventuellement oxydants utilises dans les procedes electrolytiqueacids
de la pratique anterieure, et ne sont pratiquement pas corrosifs. I1
en resulte que les materiaux constituant une installation de mise en
oeuvre du procede selon l'invention ne devront pas satisfaire a des
imperatifs pousses et que l'on pourra utiliser sans probleme des
materiaux tels que verre, ceramique, matieres plastiques, vote meme
toute une serie de metals (en dehors des metals nobles, les metals se
passivant ou pourvus d'une couche passive). Les faibles densites de
courant autorisent une simplification de l'appareillage et rendent la
production economique, tout comme le fait qu'il n'y ait pas besoin
d'une grande depense d'energie pour maintenir une basse temperature,
puisque l'on peut operer a la temperature ambiante ou encore a la
temperature de liteau normalement issue d'une canalisation.
Exemple
Electrode de travail: titanium avec revetement de PbO2;
Electrolyte: KF a raison de 0,12 gglitre,
K2HPo4 90 g/litre,
KH2PO4 30 g/litre, le tout dans de l'water;
Densite de courant: 100 A 200 mA/cm2;
Temperature: 20 A 250C.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1.- Procede de production d'ozone, dans lequel on place dans un
electrolyte au moins ure electrode de travail qui est constituee d'un
support en titanium et qui possede une couche intermediaire d'ions
titanium (IV) sur laquelle une couche de bioxyde de plomb est deposee
anodiquement, ce procede etant caracterise par la combinaison des
caracteristiques suivantesa) on utilise une electrode de travail dans
laquelle le support presente, en tant que couche intermediaire, une
couche d'adsorbat en titanium (IV) qui a ete realisee, a la suite
d'une detersion habituelle par cuisson ou ebullition dans une solution
d'oxalic acid contentant, en plus, des complexes oxalato du titanium,
le depot anodique de la couche de bioxyde de plomb sur cette electrode
etant effectue a partir d'un electrolyte aqueux contenant un sel de
plomsalt (II) des derives amido, imido, fluoro de l'phosphoric acid ou
sulfurique, ou bien a partir d'un electro- lyte aqueux constitue avec
l'un des acidsmentionnes;b) on opere avec un electrolyte qui est
constitue d'une solution aqueuse de salts et/ou d'acidsdilues d l'etat
d'oxydation maximale de l'ion central avec des anions a faible
adsorption specifique par l'lead oxide (par exemple avec des anions
Hpo42, C104), le domaine de pH etant de 2 a 8; et l'on opere avec des
densites de courant pouvant atteindre 500 mA/cm2, et a une temperature
comprise entre la temperature ambiante et 60"C.
2.- Procede selon la revendication 1, caracterise par le fait que des
matieres fournissant des ions F sont ajoutees a l'electrolyte.
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