Электродиализатор

Электродиализатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 891111

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Сощиапистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 13.05.80 (21) 2923912/23 — 26 с присоединением заявки %в (23) П риоритет (51)M. Кл.

В 01 D 13/02 тееадафатеекимк кемктет

ЕССР дв делам лаебретенкй в аткрытвв

Опубликовано 23.12.81 Бюллетень М 47 (53) УДК621.317..729 (088.8) Дата опубликования описания 23.12.81

В. И. Заболоцкий, Н. П. Гнусин, Н. В.. Шельдешов, В. М. Илларионова, Н. Я. Коварский, В. П. Гребень и Н. Я. Пивоваров (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель

Кубанский государственный университет (54) ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР

Изобретение относится к технике электроанализа, а конкретнее к конструкциям электродиалиэаторов с биполярными мембранами, и может быть использовано для получения кислот и щелочей иэ растворов солей и проведения химических превращений с участием

S ионов водорода и гидроксила.

Известен электродиализатор. для получения кислоты и щелочи, включающий катод и анод, между которыми помещены чередующиеся катионообменные, анионообменные н биполярные мембраны, обращенные катионообменной стороной к катоду 111

Недостатком известной конструкции является невозможность получения высококонцентрированных растворов кислот и щелочей.

Цель изобретения — повышение концентраций продуктов и увеличение степени их чистотьт.

Цель достигается тем, что электродиализатор для получения кислот и щелочи, включающий катод и анод, между которыми помещены чередующиеся катионообменные, анионообменньте и биполярные мембраны, обращенные катионообменной стороной к катоду, дополни тельно снабжен катнонообменными н анионо. обменными мембранами, причем дополнительные аннонообменные мембраны размещены между биполярными и катионообменными мембранами и соединены с последними тремя кромками, а дополнительные катионообменные мембраны размещены между бнполярными и анионообменными мембранами и соединены с последними тремя кромками.

На чертеже показана схема предлагаемого зле ктродиализатора.

Электродиализатор состоит нз катода 1, анода 2 и расположенных между ними чередующихся катионообменной мембраной 3 и дополнительной катионообменной мембраны

4, анионообменной 5 и дополнительной анионообменной мембраны 6, биполярных мембран 7 и 8. Дополнительная мембрана 6 размещена между биполярной мембраной 7 и катионообменной мембраной 3. Мембрана

3 соединена с мембраной 6 тремя кромками.

Дополнительная катионообменная мембрана 4 размещена между биполярной мембраной 8

891111

Результаты испытаний по получению кислоты и щелочи из раствора хлорида натрия с по; мощью предлагаемой и известной конструкций, представлены в таблице.

Способ получе

Известный 0,472 2,61 0,191 21,5 0,948 6,33 0,237 30,7 0,738 4,34 0,403 42,2

Предлагаемый 5,3 0,87 1 42 0,46 3,35, 1,5 1,86 0,42 3,73 1,2 2,2 0 32 и анионообменной мембраной 5. Мембрана 5 соединена с мембраной 4 тремя кромками.

Мембраны 6 и 3, 5 и 4 и 8 образуют элементарную ячейку пакета электродиализатора, которая может повторятся и раз. Катод %

1 и биполярная мембрана 7 образуют электродную камеру 9. Биполярная мембрана 7 и дополнительная анионообменная мембрана 6 образуют щелочную камеру l0. Катионообмениая мембрана 3 и анионообменная мембрана 10

5 образуют дилюатную камеру 11. Дополнительная катионообменная мембрана 4 и биполярная мембрана 8 образуют кислотную камеру 12. Биполярная мембрана 8 и анод 2 образуют электродную камеру 13. Дополни- 13, тельная катионообменная мембрана 4 и аниоиообменная мембрана 5 образуют камеру концентрирования кислоты 14. Дополнительная анионообменная мембрана 6 и катионообменная мембрана 3 образуют камеру кон- © центрирования щелочи 15.

Разбавленный раствор щелочи, циркулирующий по замкнутому контуру, пропускают через щелочную камеру 10 и электродную камеру 13. Через кислотную камеру 12 и электродную камеру 9 пропускают разбавленный раствор кислоты, также циркулирующий по. замкнутому контуру, Через дилюагную камеру 11 циркулирует раствор соли. В камеры концентрирования 14 и 15 раствор не Зп подается, а концентрирование кислоты и щелочи осуществляется в результате осмоса и электроосмоса воды и электромиграцни ионов соли из дилюатной камеры 11 и ионов водорода и гидроксила соответственно из кислотной 12 и щелочной 10 камер. В камеру концентрирования 15 из дилюатной камеры 11 мигрируют катионы, из щелочной камеры 10 — ионы гидроксила. В камеру концентрирования 14 мигрируют из дилюатной камеры 11 анионы, из кислотной камеры

12 — ионы водорода. Так как количество . ионов водорода и гидроксила, генерированных биполярными мембранами 7 и 8 и перенесенных в результате электромиграции в непроточные камеры концентрирования !4 и

15, практически одинаково, в этом случае обеспечивается неизменность концентраций разбавленных щелочи и кислоты соответственно в камерах 10 и 12.

Конструкция позволяет получить более концентрированные растворы кислоты и щелочи, так как концентрирование проводится электроосмотически. Меньшая загрязненность концентрированной кислоты и щелочи исходной солью обеспечивается тем, что биполярная мембрана находится в контакте с разбавленными растворами кислоты и щелочи, поэтому выход по току ионов водорода и гидроксила на биполярной мембране близок и не зависит от концентрации образующихся концентрированных кислоты и щелочи.

Пример. Испытания проводили на электродиализаторе, состоящем из катода 1 и анода 2, изготовленных из стали марки

Х18Н10Т, и расположенных между ними чередующихся катионообменных мембран МК вЂ” 40

3 и 4 анионообменных мембран МК вЂ” 40

5 и 6, биполярных мембран МБ — 3 7 и 8.

Рабочая площадь каждой мембраны равна

2,27 см . Через камеру 11 циркулировал

0,5 н раствор хлорида натрия, через камеры

10 и 13 — 0,2 н раствор гидроокиси натрия, через камеры 9 и 12 — 0,2 н раствор соляной кислоты.

Концентрированные растворы гидроокиси натрия и сопяиой кислоты, выходящие из камер 14 и 15, собирали и анализировали на содержание натрия и соляной кислоты, в растворе соляной кислоты определялось содержание натрия, в растворе гидроокиси натрия определяли содержание хлора. Эти данные отражены в таблице.

891 l l l

НАконц

Составитель О. Зобнин

Техред И. Гайду

Редактор Л. Гратилло

Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11069/6

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, предлагаемая конструкция по сравнению с известной позволяет получать более концентрированные растворы щелочи (2 — 4 н.) и кислоты (1 — 2 н.), содержащие . меньше исходной соли (в щелочи менее 2%, в кислоте менее 0,5%).

Формула изобретения

Электродиализатор для получения кислоты и щелочи, включающий катод и анод, между которыми помещены чередующиеся катионообменные, анионообменные и биполярные мембраны, обращенные катионообменной стороной к катоду, о т л и ч а. ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения концентрации продуктов и увеличения степени их чистоты, злектродиализатор дополнительно снаб. жен катионообменными и анионообменными мембранами, причем дополнительные анионообменные мембраны размещены между биполярными мембранами и катионообменными мембранами и соединены с последними тремя кромками, а дополнительные катионообменные

10 мембраны размещены между биполярными мембранами и анионообменными мембранами и соединены с последнимн тремя кромками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.J.Electrochem.$ос. Japan. 1963, 33, Р 2, р. 83 — 91.

Корректор У. Пономаренко