[1]Изобретение относится к химической промышленности, а именно к области получения аммиачного водного раствора гироксидамина меди [Cu(NH3)4](ОН)2 (реактив Швейцера), используемого для растворения целлюлозы. Аммиачный водный раствор гироксидамина меди применяют при производстве медно-аммиачного искусственного щелка и в технологии производства медно-аммиачного волокна [1]. А также может быть использовано при получении высокодисперсного оксида меди.
[2]Свойство целлюлозы растворяться в реактиве Швейцера используется и в криминалистике. При расследовании уголовных дел различных категорий в качестве вещественных доказательств часто выступают предметы одежды из волокон растительного происхождения, наибольшее распространение из которых имеет хлопок. Последний (вата) представляет особенно пригодный объект для криминалистического испытания и изучения микрохимических реакций на целлюлозе. Как показывает практика, исследование на растворимость хлопковых волокон и интерпретация полученных результатов вызывают у экспертов некоторые затруднения, связанные, в частности, с приготовлением свежих растворов реактива Швейцера [2].
[3]Известен химический метод получения реактива Швейцера путем растворения гидроксида или основной соли меди в концентрированном водном растворе аммиака [1].
[4]
[6]
[7]Основными недостатками химического способа получения комплексной соли меди являются: наличие значительного числа операций приготовления, использования высокой температуры и невысокая чистота конечного продукта.
[8]Задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса получения медно-аммиачного раствора (реактив Швейцера) с возможностью непрерывного контроля, а также повышение чистоты конечного продукта.
[9]Сущность данного способа получения медно-аммиачного раствора, отличающийся тем, что процесс осуществляют в диафрагменном электролизере с анионитовой мембраной при плотностях анодного тока ≤0,05А/см2 путем электрохимического растворения медного анода в аммиачном растворе анодного отделения, при этом в катодное отделение электролизера заливают раствор щелочи.
[10]В предлагаемой работе описывается возможность получения реактива Швейцера электрохимическим методом. При электролизе водного раствора аммиака на медном аноде протекает реакция по уравнению
[11]
[12]Образующиеся ионы меди взаимодействуют с молекулами аммиака в объеме раствора с образованием медно-аммиачного комплекса темно-синего цвета по уравнению реакции
[13]
[14]Гидроксид ионы поступают в анодное отделение из катодного отделения.
[16]В анодное отделение диафрагменного электролизера, снабженного анионитовой мембраной, заливают 100 мл 25%-ного раствора аммиака. В катодное отделение заливают 0,2 М раствор щелочи. Электролизер снабжен крышкой с выходными отверстиями анодного и катодного газов. Анодом служит пластинка из чистой меди поверхностью 50 см2, катодом служит электропроводящая ткань. Электролиз проводят при плотностях анодного тока 0,05 А/см2 в течение 4 часов.
[17]Образование медно-аммиачного комплекса - реактива Швейцера обнаруживают по изменению окраски раствора. Окончание реакции образования медно-аммиачного комплекса определяют по количеству пропущенного электричества, рассчитанного на данный объем аммиачного раствора. Конец реакции образования медно-аммиачного комплекса - реактива Швейцера можно обнаружить и по началу образования осадка гидроксида меди. После полного взаимодействия аммиака с ионами меди начинается взаимодействие их с гидроксид ионами с образование осадка гидроксида меди Cu(ОН)2. Избыток гидроксид ионов для реакции образования медно-аммиачного раствора обеспечивается за счет поступления из катодного отделения.
[18]Выход по току при образовании реактива Швейцера составляет 95%.
[20]Выполняется аналогично примеру №1. Электролиз проводят при плотности тока 0,06 А/см2 в течение 3 часов. Выход образования реактива Швейцера по току снижается, по-видимому, за счет пассивации поверхности медного анода и составляет 65-67%.
[22]Выполняется аналогично примеру №1. Электролиз проводят при плотности тока 0,04 А/см2 в течение 6 часов. Выход образования реактива Швейцера по току составляет 95%.
[23]Предложенный способ имеет ряд преимуществ по сравнению с химическим способом получения реактива Швейцера:
[24]1. В электрохимическом способе не используются дополнительные реактивы - сульфат меди, гидроксид меди, которые применяются в химическом способе.
[25]2. Предложенный метод проводят в одну стадию, исключая ряд операций (осаждение, фильтрация, очистку конечного продукта от сульфат ионов), проводимых в химическом способе.
[26]3. Электрохимический способ получения осуществляется непрерывно с автоматическим контролем всего процесса.
[27]4. Предложенный метод синтеза отличается высокой чистотой и выходом конечного продукта.
[28]Работа выполнена при поддержке Госконтракта РФ №02.740.11.0397. 2009 г.
[29]Таким образом, для заявленного способа в том виде, в каком он охарактеризован в описании, подтверждена возможность его осуществления просто, без использования дополнительных реактивов и дорогого оборудования с автоматическим контролем выхода и частоты конечного продукта.
[31]1. Краткая химическая энциклопедия. Т.3, M.1964, С.75.
