Электродиализатор

Электродиализатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 В 01 Б 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61 ) 891111 (21) .37361 35/23-26 (22) 04.05.84 (46) 15.06.86. Бюл. 119 22 (71) Институт химии Дальневосточного научного центра АН СССР (72) В. П. Гребень, Н. Я. Пивоваров, В. Л. Лацков, И. Г. Родзик, Н. Я. Коварский, Н. П. Гнусин, В. И. Забо— лоцкий,. Н. В. Шельдешов и В. Ю. Лебедев (53) 621;.317.729(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 891111, кл. В 01 Ь 13/02, 1979.

„„SU„„1237230 А 2 (54)(57) ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР по авт. св. - 891111, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения выхода по току кислоты и щелочи, электродиализатор дополнительно снаб. жен анионообменной мембраной, размещенной между соединенными тремя кромками амионообменными и катионо обменными мембранами.

1 l2

Изобретение относится к технике электродиализа, конкретнее. к конст— рукциям электродиализаторов с биполярными мембранами, и может быть использовано для получения киспот и .щелочей из растворов солей и проведения химических превращений с участием ионов водорода и гидроксила.

Цель изобретения — увеличение выхода по току кислоты и щелочи.

Сущность изобретения поясняется на чертеже.

Электродиализатор состоит из катода 1 и анода 2, расположенных между ними чередующихся катионообменных

3 и 4, анионообменных 5 и 6, биполяр ных 7 и 8 мембран и дополнительной анионообменной мембраны 9. Дополнительная мембрана 9 размещена между катионообменной 3 н анионообменной

6 мембранами. Мембрана 5 соединена с мембраной 3, а мембрана 6 соединена с мембраной 4 тремя кромками таким образом, что образуются камеры, открытые с одной стороны.

Мембраны 3 — 6, 8 и 9 образуют элементарную ячейку пакета электродиализатОра которая повторяется раз. Катод 1 и биполярная мембрана

7 образуют электродную камеру 10.

Биполярная мембрана 7 и анионообменная мембрана 5 образуют щелочную камеру ll. Лнионообменная 5 и катионообменная 3 мембраны образуют камеру концентрирования щелочи 12. Катионообменная 3 и дополнительная анионообменная мембрана 9 образуют солевую. камеру 13. Дополнительная анионообменная мембрана 9 и анионообменная мембрана 6 образуют дополнительную кислотную камеру 14. Анионообменная

6 и катионообменная 4 мембраны образуют камеру 15 концентрирования кислоты, катионообменная 4 и биполярная

8 мембраны образуют. кислотную каме- ° ру 16.

Электродиализатор работает следующим образом.

В процессе электродиализа элек— тродный раствор щелочи циркулирует по замкнутому контуру через катодную 10 и анодную 17 камеру и его кон центрация практически не изменяется.

Через щелочную камеру 11 по замкнутому контуру циркулирует разбавленный раствор щелочи заданной (практически не изменяющейся) концентрации.

Камера 12 имеет выход, но не имеет входа, и щелочь в ней образуется за

37230

5 !

О

g0 счет осмоса и электроосмоса воды и миграции катионов соли из солевой камеры 13 и ионов гидроксила из камеры 11, которые генерирует биполярная мембрана 7. Через солевую камеру !3 циркулирует по замкнутому контуру раствор заданной концентрации которую поддерживают постоянной добавлением в контур раствора соли или твердой соли и воды. Через камеры 14 и 16 по замкнутому контуру циркулирует разбавленный раствор кислоты, концентрацию которого поддерживают на заданном уровне добавлением в контур воды и отбором полученного раствора. Кислота в камере 14 образуется за счет миграции анионов из солевой камеры 13 и неселективного переноса ионов водорода из камеры 15 концентрирования кислоты. Камера 15 имеет выход, но не имеет входа, и кислота н ней образуется в результате осмоса и электроосмоса воды и миграции анио. нов из камеры 14 и ионов водорода из камеры 16, которые генерирует биполярная мембрана 8.

Увеличение выхода по току кислоты и щелочи в предлагаемом электродиализаторе обусловлено следующими причинами.

Б предлагаемом устройстве анионообменная мембрана, являющаяс.я составной частью солевой камеры электро диализатора, находится в контакте с разбавленным раствором кислоты, вследствие чего значительно уменьшается перенос ионов водорода из кисло. ты в соль, т.е. уменьшается закисление соли.

Максимальный выход по току кислоты и щелочи имеет место, когда соль нейтральна. Такой режим работы электродиализатора устанавливают подбором концентрации разбавленного раствора кислоты, которая определяется свойствами .катионообменной и анионообменной мембран, образующих солевую камеру. Подбор проводят до установления постоянного выхода по току кислоты и щелочи (стационарный режим).

Пример. Катод 1 и анод 2 изготовлены из стали марки XI8HIOT..

Между ними расположены биполярные мембраны 7 и 8 марки MR-3, катионообменные мембраны 3 и 4 марки МК-40, анионообменные мембраны 5, 6 и 9 мар ки МА-41. В пакете электродиалиэатора имеется б элементарных ячеет, ра3 1237230 4 бочая плошадь каждой мембраны равна собирают и определяют содержание со.

2 дм ляной кислоты и ионов натрия в растЧере.э катодную 10 и анодную 17 ворах соляной кислоты, едкого натра камеры циркулирует 1н. раствор ед- и ионов хлора в растворе едкого наткого натра, через камеру 11 0,3н. Ра. раствор едкого натра, через камеру В аналогичных условиях был испы13 — 0,5н. раствор хлорида натрия, тан электродиализатор, не содержачерез камеры 14 и 16 — 0,3н. раствор ший дополнительной анионообменной соляной кислоты. При 0,3н. концентра- мембраны 9. ции раствора соляной кислоты, цирку в 10 Результаты работы двух электролирующего через камеры 14 и.16, диализаторов в стационарных режимах рН равен 1, 7 раствора соли. при плотности тока 000 А/м приве2

Полученные концентрированные рас- дены в таблице. творы соляной кислоты, едкого натра Таким образом, применение изобреи разбавленный раствор соляной кис- 15. тения позволяет повысить выход по лоты, выходящие из камер 12, 15 — 16 току кислоты и щелочи.

Результаты испытаний электродиалиэатора с целью получения растворов едкого натра и соляной кислоты из раствора хлорида натрия

Разбавленная

Едкий натр

Соляная кислота

Суммарный выход по току соляной кислоты

% соляная кислота

Выход

КонценКонцент—

Заг — Кон в ыход ЗагЗагрязнение

Ф соль

Электро диалиэа тор

ыход о то рязу, Х кение

%. солью трация, н. ряз- центо то—

Ж току

% рация, н. нение рация солью н.

Известный

21 027 33 24 01 03 -6 005 18

2,9

Предлаг аемый 4, 0

41 0,27 3 5 23 0,09 0,3 20 0 05 43

Отношение солярной концентрации соли к молярной.концентрации щелочи или кислоты.

Составитель О. Зобнин

Редактор Л. Пчелинская Техред В.Кадар

Корректор M. Шароши

Заказ 3220/7 Тираж 663

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4.