FI94965B - Menetelmä alkalisen peroksidivesiliuoksen alkalisuuden alentamiseksi - Google Patents
Menetelmä alkalisen peroksidivesiliuoksen alkalisuuden alentamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI94965B FI94965B FI911209A FI911209A FI94965B FI 94965 B FI94965 B FI 94965B FI 911209 A FI911209 A FI 911209A FI 911209 A FI911209 A FI 911209A FI 94965 B FI94965 B FI 94965B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- hydrogen peroxide
- cell
- peroxide
- aqueous solution
- solution
- Prior art date
Links
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 title claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 42
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 29
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 113
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 47
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 33
- -1 alkaline earth metal salt Chemical class 0.000 claims description 22
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 15
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical group [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N strontium nitrate Chemical compound [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 claims description 2
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- ZADYMNAVLSWLEQ-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-);silicon(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Mg+2].[Si+4] ZADYMNAVLSWLEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- PFUVRDFDKPNGAV-UHFFFAOYSA-N sodium peroxide Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][O-] PFUVRDFDKPNGAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 94
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 50
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 42
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 33
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 31
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 31
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 17
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 16
- 239000002585 base Substances 0.000 description 15
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 13
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 10
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 8
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 7
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KBTJYNAFUYTSNN-UHFFFAOYSA-N [Na].OO Chemical compound [Na].OO KBTJYNAFUYTSNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 4
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 4
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 4
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 3
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 2
- 150000004973 alkali metal peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 238000009897 hydrogen peroxide bleaching Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- MKWYFZFMAMBPQK-UHFFFAOYSA-J sodium feredetate Chemical compound [Na+].[Fe+3].[O-]C(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC([O-])=O)CC([O-])=O MKWYFZFMAMBPQK-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- QHOLTZARIGGCGJ-UHFFFAOYSA-N [K].OO Chemical compound [K].OO QHOLTZARIGGCGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- AHKZTVQIVOEVFO-UHFFFAOYSA-N oxide(2-) Chemical compound [O-2] AHKZTVQIVOEVFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000004076 pulp bleaching Methods 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008234 soft water Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B15/00—Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
- C01B15/01—Hydrogen peroxide
- C01B15/013—Separation; Purification; Concentration
- C01B15/0135—Purification by solid ion-exchangers or solid chelating agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B15/00—Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
- C01B15/04—Metal peroxides or peroxyhydrates thereof; Metal superoxides; Metal ozonides; Peroxyhydrates thereof
- C01B15/043—Metal peroxides or peroxyhydrates thereof; Metal superoxides; Metal ozonides; Peroxyhydrates thereof of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium or beryllium or aluminium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Description
1 94965
Menetelmä alkalisen peroksidivesiliuoksen aikaiisuuden alentamiseksi
Keksintö koskee menetelmää sähkökemiallisesti tuo-5 tetun alkalisen peroksidivesiliuoksen alkalisuuden alentamiseksi hapolla.
Peroksideja käytetään sekä korkeasaanto- että kemiallisen massan valkaisuun. Käytettäessä suhteellisen laimeissa olosuhteissa 35 - 55 °C peroksidi on tehokas 10 ligniiniä säilyttävä valkaisin, parantaen puun ja muiden korkealigniinisten massojen kirkkautta ilman huomattavia saantohäviöitä. Massa- ja paperiteollisuudessa yleensä vaaditaan, että peroksidivalkaisuliuoskoostumus muodostuu yhdestä moolista emästä kaikenkaikkiaan yhtä moolia per-15 hydroksidi-ioneja kohti tai moolisuhteessa 1:1. Tämä suhde esitetään yleensä massa- ja paperiteollisuudessa kokonais-alkalisuuden (esitettynä natriumhydroksidina) painosuhteessa perhydroksidi-ioniin (esitettynä vetyperoksidina). Näin ollen moolisuhde 1:1 vastaa painosuhdetta 1,18:1.
20 Perhydroksidi-ionin alkali vesiliuos voidaan val mistaa sähkökemiallisesti, esimerkiksi US-patenttijulkaisun 4 693 794 mukaisella menetelmällä tai sähkökemiallisella kennolla, kuten on kuvattu US-patenttijulkaisussa 4 406 758, jossa voidaan käyttää elektrodeja, kuten on 25 esitetty US-patenttijulkaisussa 4 481 303. Muita patenttijulkaisuja, joissa kuvataan elektrolyyttikennoja vetyperoksidin valmistamiseksi, ovat US 4 4 758? 4 384 931 ja 4 357 217. Kaikki nämä menetelmät perhydroksidi-ionin alkalisen vesiliuoksen valmistamiseksi käsittävät hapen pel-30 kistämisen kahdella elektronilla kennon katodilla aiheuttaen perhydroksidi-ionien (esim. vetyperoksidin) ja hydroksidi-ionien muodostumisen seuraavan reaktion mukaisesti: 35 02 + H20 + 2e' HO'2 + OH' 94965 2 Tällaisessa sähkökemiallisessa kennossa käytetty elektrolyytti voi olla alkalimetallihalogenidin vesiliuos tai edullisesti alkalimetallihydroksidin vesiliuos. Elekt-rolyytti voidaan saattaa suoraan kennon katoditilaan yh-5 dessä hapen kanssa tai kontrolloituna virtana kennoerotti-men läpi. Virtaa kontrolloidaan hydraulisella kokonaispai-neella, joka on tehty kennoerottimen anodipinnalle. Kuten edellä olevasta reaktiosta voidaan nähdä, muodostuu yksi mooli hydroksidi-ioneja yhtä moolia perhydroksidi-ioneja 10 kohti. Mikäli kennon membraanissa tai erottimessa ei ole laisinkaan selektiivisyyttä anioneille sekä jätetään huomioimatta kaikki peroksidin hajoaminen ja perhydroksidi-ionien tai hydroksidi-ionien elektrolyyttiset häviöt paras hydroksidi-ionin moolisuhde perhydroksidi-ioniin on noin 15 1:1. Esimerkiksi, jos elektrolyyttinä käytetään natrium- hydroksidia saadaan ekvimolaarinen liuos natriumhydroksi-dia ja natriumvetyperoksidia elektrolyyttikennoon. Koska natriumvetyperoksidi on emäs, se vaikuttaa liuosseoksen kokonaisalkalisuuteen. Tämän vuoksi 1 natriumhydroksidi-20 moolin ja 1 natriumvetyperoksidimoolin seos muodostaa liuoksen, joka sisältää 2 moolia emästä, kun kokonaisalka-lisuus esitetään yksin natriumhydroksidina. Näin ollen paras emäksen kokonaismäärän moolisuhde vetyperoksidiin, joka on saavutettavissa käyttäen elektrolyyttikennoa vety-25 peroksidin muodostamiseen, on noin 2:1.
Natriumhydroksidin moolisuhde 2:1 vetyperoksidiin tuotettuna sähkökemiallisella kennomenetelmällä vastaa natriumhydroksidin painosuhdetta 2,35:1 vetyperoksidiin. Valkaisuliuoksilla, joilla on tämä emäksen suhde vetype-30 roksidiin on jotain käyttöä massa- ja paperiteollisuudessa. Verrattomasti suurin osa vetyperoksidin sovellutuksista massa- ja paperiteollisuudessa vaatii paljon pienempiä emäksen painosuhteita vetyperoksidiin, lähinnä noin 0,8 -1,1:1. Jotta elektrolyyttinen kennomenetelmä vetyperoksi-35 din tuottamiseksi tyydyttäisi massa- ja paperiteollisuuden 3 94965 vaatimukset, olisi menetelmä ylimääräisen natriumhydroksi-din poistamiseksi elektrolyyttikennosta tarpeen.
JP-patenttijulkaisussa 61-284 591, joulukuun 15, 1986 otsikoitu "Production Method for Hydrogen 5 Peroksides", on esitetty, että vetyperoksidi voidaan erottaa dialyysillä alkalimetallihydroksidin vesiliuoksesta käyttäen monovalenttisille anioneille selektiivistä vaih-tomembraania. Mitään yksityiskohtia anioninvaihtomembraa-nista tai muita yksityiskohtia dialyysimenetelmästä alka-10 limetallihydroksidien erotukseen ei ollut sisällytetty tähän viitteeseen.
Perhydroksidi-ionin solvatoituneen ionin säteen ovat Applevy ja Marie arvioineet julkaisussa "Electrochi-mica Acta", 24, 195 - 202, olevan luokkaa 6 ängströmiä tai 15 6 x 10"4 mikronia. Solvatoituneen hydroksidi-ionin vastaa vasti tulee olla jonkin verran pienempi, jos se todella käyttäytyy kuten solvatoitunut ioni jännitegradientin puuttuessa. Kokoero perhydroksidi-ionin ja hydroksidi-ionin välillä osoittautuisi liian pieneksi mahdollistamaan 20 niiden erottelun toisistaan tehokkaasti mikrohuokoisiksi nimitetyn luokan membraaneilla. Tämä tarkoittaa, että mitään erottumista ei esiintyisi, ellei jotain muuta erottumista ajavaa voimaa, kuin konsentraatiogradienttia, olisi modifioimassa ionien kulkunopeutta membraanin läpi nostaen 25 nopeutta suuremmaksi, kuin aiheutuisi pelkästään ionien diffuusiosta.
On ioninvaihtomembraaneja, jotka erottavat ioniosa-lajit perustuen varauksen määrän eroihin, esimerkiksi mo-novalentit hydroksidi-ionit voidaan erottaa divalenttisis-30 ta sulfaatti-ioneista. Koska perhydroksidi-ioni ja hydroksidi-ioni ovat molemmat monovalenttisia sellaisella memb-raanilla, joka erottelee ionit perustuen varauksiin, olisi vähän arvoa perhydroksidi-ionien erottelussa hydroksidi-ionista. Muut tunnetut ioninvaihtomembraanit, kuten on 35 kuvattu esimerkeillä permselektiivisistä membraaneista, 94965 4 joita DuPont myy tavaramerkillä NAFIOtJ® tai Asai tavaramerkillä FLEMO IN, ovat tyypiltään vahvoja ioninvaihtomemb-raaneja. Nämä membraanit on kehitetty kloorialkalielektro-lyyttikennoille. Ne ovat tyypiltään ioneja läpäiseviä, 5 eikä nesteitä tai hydraulisesti läpäiseviä. Ollen vahvoja ioninvaihtomembraaneja nämä membraanit sallivat positiivisen tai negatiivisen ionin kulun estäen samalla vastakkaisesti varautuneen ionin kulun. Koska perhydroksidi-ionilla ja hydroksidi-ionilla on sama negatiivinen varaus, 10 nämä membraanit eivät tekisi eroa näiden kahden ionin välillä siten että sallisivat yhden ionin kulkea membraanin läpi ja estäisi toisen ionin kulun. Näin ollen mitään erottumista hydroksidi-ionilla ja perhydroksidi-ionilla ei olisi havaittavissa käytettäessä näitä ensisijaisen alan 15 ioninvaihtomembraanej a.
Toinen permselektiivisten membräänien tyyppi on määritelty heikoksi ioninvaihtomembraaniksi. Eräs tällainen membraani on kuvattu US-patenttijulkaisussa 4 230 549 D'Agostine et ai., siirretty RAI Research Corporationille; 20 nimeltään "Separator Membranmes for Electrochemicals
Cells". Tämän tyyppinen heikko ioninvaihtomembraani on myös RAI Research Corporation kuvannut emäsdiffuusio dia-lyysimembraaniksi, joka kykenee erottamaan emäksen masseja paperiteollisuuden liuoksista US-patenttijulkaisussa 25 4 731 173, Chiang, otsikoitu "Article for Constructing an
Electrolytic Cells", heikon permselektiivisen membraanin käyttöä on kuvattu elektrolyyttikennon käytössä vetyperoksidin valmistamiseksi. Tämä membraani on kuvattu pieniti-heyspolyetyleenipohjaiseksi kalvoksi liitettynä heikkoon 30 emäskationimonomeeriin. Chiangissa on edelleen kuvattu sillä olevan pieni keskimääräinen huokoskoko tehden sen ioneja läpäiseväksi, mutta ei molekyylejä, ja sisältävän aukkoja, jotka sallivat kaasukuplien kulun ilman että sallisi oleellisesti diffuusiota tai vetyperoksidin takaisin- 5 94965 sekoittumista elektrolyyttikennon yhdeltä puolelta toiselle.
Edellä mainituissa julkaisuissa ei ole mainittu mitään menetelmästä hydroksidi-ionin erottamiseksi perhyd-5 roksidi-ionista siten, että se alentaisi elektrolyyttikennon alkaalisen vetyperoksiduotteen alkalisuutta.
Keksintö koskee menetelmää sähkökemiallisesti tuotetun alkalisen peroksidivesiliuoksen alkalisuuden alentamiseksi hapolla. Menetelmälle on tunnusomaista, että 10 A) alkalisen vetyperoksidin lähtövesiliuos, jossa kokonaisalkalisuuden ja vetyperoksidin välinen painosuhde on noin 2:1 - 1,5:1, stabiloidaan maa-alkalimetallisuolal-la, joka alentaa vetyperoksidin hajoamisnopeutta, minkä jälkeen 15 B) alkalisen vetyperoksidin vesiliuoksen alkali suutta alennetaan happamalla vesiliuoksella, jolloin vetyperoksidin hajoamisnopeus alkalisessa vetyperoksidiliuok-sessa on noin 0,1 -1,0 g/1 päivää kohti.
Dialyysi- ja elektrodialyysimenetelmää voidaan 20 käyttää yhdistettynä alkalivetyperoksidin sähkökemialliseen valmistusmenetelmään. Menetelmä voi olla jatkuva. Dialyysimenetelmää ja elektrodialyysimenetelmää voidaan myös käyttää liitettynä tavanomaiseen vetyperoksidivalkai-suprosessiin, kuten on käytetty puumassatehtaissa. Näin 25 ollen dialyysi- tai elektrodialyysimenetelmästä sivutuot teena saatava laimea alkalinen liuos, esimerkiksi natrium-hydroksidin vesiliuos, voidaan kierrättää massatehtaan valkaisuliuosten valmistusaineelle. Tätä jätevirtaa voidaan käyttää veden sijaan laimentimena valkaisuliuoksen 30 tekemiseksi.
Kuvio 1 esittää kaavamaisesti ionien kulkua elekt-rodialyysikennossa.
Kuvio 2 esittää kaaviona tyypillisen dialyysiken- non.
94965 6
Elektrodialyysimenetelmä voidaan suorittaa elektro-dialyysikennossa, jossa on vähintään kolme osastoa erotettuna vuorotellen anioni- tai kationipermselektiivisellä kennomembraanilla ja vähintään anodi ja katodi. Kuvion 1 5 esittämässä elektrodialyysikennossa alkalimetallihydroksi- din ja alkalimetalliperhydroksidin liuoksessa olevat hydroksidi- ja perhydroksi-ionit voidaan erottaa tasavirran vaikutuksella potentiaalin ollessa kennon yli anodin ja katodin välillä. Positiivisesti varautuneet alkalimetalli-10 ionit pysähtyvät anionipermselektiiviseen membrääniin, jonka läpi negatiivisesti varautuneet hydroksidi-ionit pääsevät. Negatiivisesti varautuneet perhydroksidi-ionit eivät kulje membraanin läpi yhtä paljon kuin hydroksidi-ionit niiden suuremman koon ja pienemmän liikkuvuuden ta-15 kia verrattuna hydroksidi-ioniin. Niinpä ensimmäinen vesiliuos voidaan poistaa mainitusta kennosta sisältäen rikastetun perhydroksidi-ionipitoisuuden ja pienentyneen hydroksidi-ionipitoisuuden ja toinen vesiliuos voidaan poistaa sisältäen rikastetun hydroksidi-ionipitoisuuden.
20 Kuten on esitetty kaavamaisesti kuviossa 1, eräs elektrodialyysikennon muoto sisältää vähintään kolme kenno-osastoa, vuorotellen anioni- tai kationipermselektiivi-siä membraaneja ja vähintään yhden anodin ja yhden katodin. Käytetty elektrolyytti on ensin alkalinen peroksidin . 25 vesiliuos sisältäen alkalivetyperoksidituotetta elektro- lyysikennosta vetyperoksidin tuottamiseksi. Asetettaessa tasasähköjännite mainituille katodille ja anodille elektrodialyysikennon vaihtoehtoinen membraani järjestys aiheuttaa kasvun hydroksidi-ionin pitoisuudessa elektrodialyysi-30 kennon vaihtoehtoisissa osissa ja vastaavasti kasvun per-hydroksidi-ionin pitoisuudessa lopuissa kenno-osastoissa, joista toinen vesiliuos poistetaan sisältäen suuremman pitoisuuden perhydroksidi-ioneja.
94965 7
Erityisemmin, kuten on esitetty kuviossa 1 elektro-dialyysikennon eräässä muodossa anionipermselektiivisten membraanien 11a ja 11b sekä kationipermselektiivisten membraanien 12a ja 12b on esitetty vuorottelevan vastak-5 kaisen varauksen permselektiivisten membraanien kanssa mainitussa kennossa. Kaavamaisessa kuviossa 1 elektrodi-alyysikenno sisältää kennoseinän 22, anodin 13, katodin 14, putket 18a ja 18b poistamaan haluttu alkaliperoksidin vesiliuos, joka sisältää pienentyneen hydroksidi-ionipi-10 toisuuden, sekä syötöt 19a, 19b, 19c, 19d ja 19e kytkettynä yhteen pumpun 20 kanssa syöttäen kuhunkin kenno-osastoon kierrätettyä elektrolyyttiä, joka saadaan kennon ulostuloista 17a, 17b ja 17c. Tuore sähkökemiallisesti tuotettu alkaliperoksidin vesiliuos voidaan syöttää elek-15 trodialyysikennon putkesta 21. Ylimääräinen alkaliperoksidin vesiliuos, jossa on pienentynyt hydroksidi-ionipitoi-suus, voidaan poistaa elektrolyysikennosta putkesta 23.
Käytössä anionimembraanit 11a ja 11b estävät positiivisesti varautuneiden metalli-ionien kulun sallien ne-20 gatiivisesti varautuneiden hydroksidi-ionien kulun ja samanaikaisesti hidastaen perhydroksidi-ionien kulkua. Ka-tionipermselektiiviset membraanit 12a ja 12b sallivat positiivisesti varautuneiden metalli-ionien kulun estäen negatiivisesti varautuneiden hydroksidi-ionien kulun sa-25 moin kuin perhydroksidi-ionien, kuten on havaittavissa kaavamaisesta kuviosta 1. Haluttu tuote, alkaliperoksidin vesiliuos, jossa on pienentynyt hydroksidi-ionipitoisuus verrattuna hydroksidi-ionien pitoisuuteen liuoksessa, joka on tuote sähkökemiallisesta kennosta alkaliperoksidin 30 tuottamiseksi, kerätään putken 18 kautta, johon vuorostaan syöte tulee ulostuloista 18a ja 18b.
Elektrolyysikennon läpi kulkeva virta on tasavirtaa ohjattuna jännitteellä tyypiltään ja suorituskyvyltään elektrodialyysikennolle ominaista ja näin ollen kennon 35 läpi kulkevan virran määrän voi alan tunteva henkilö sei- 94965 8 västi määrittää rutiinikokeilla vetyperoksidin muodostumisesta mainitun ensimmäisen alkaliperoksidin vesiliuoksen ollessa mainitun elektrolyysimenetelmän tuote. Edulliset virran tiheydet ovat noin 48 - 240 A neliö jalkaa kohti 5 (noin 51 - 528 milliampeeria per neliösenttimetri); edullisimmat virrantiheydet ovat noin 120 - 200 ampeeria per neliöjalka (noin 129 - 215 milliampeeria per neliösenttimetri). Korkeammat ja matalammat virrantiheydet ovat kuitenkin mahdollisia tietyille erityissovellutuksille. Vir-10 ran kulun tuloksena elektrodialyysikennossa on halutun vetyperoksidin vesiliuoksen muodostuminen pienemmällä hyd-roksidi-ionikonsentraatiolla kuin on saatu sähkökemialli-sesti tuotetulle alkaliselle alkalimetalliperoksidin liuokselle.
15 On mahdollista että elektrodialyysimenetelmää voi daan käyttää yhdistettynä sähkökemialliseen menetelmään, jolla tuotetaan alkalimetallihydroksidista elektrolyysillä alkalimetalliperoksidia. Kun sitä käytetään yhdistettynä elektrolyyttiseen vetyperoksidin tuottamisprosessiin, mai-20 nittu ensimmäinen alkaliperoksidin vesiliuos on mainitun elektrolyysiprosessin tuote. Alkalimetallihydroksidin rikastettu sivutuote, jota muodostuu keksinnön elektrodialyysikennossa, poistetaan ja voidaan kierrättää elektro-lyyttisyötteenä sähkökemialliseen vetyperoksidia tuotta-25 vaan kennoon tai elektrodialyysikennoon. Kun elektrodi-alyysikennoa käytetään yhdistettynä vetyperoksidin sähkökemialliseen tuotantoprosessiin elektrolyysillä alkalimetallihydroksidista, on mahdollista että alkalimetallihydroksidin vesiliuoksen virtausnopeus ulos elektrodialyysi-30 kennosta ja sisään elektrolyysikennoon olisi suunnilleen sama tai erisuuri. Mikäli virtausnopeus ulos elektrodi-alyysikennosta on selvästi hitaampi kuin tarvittava elektrolyysin virtaus sisään sähkökemialliseen kennoon, voi olla tarpeen laittaa lisälähde elektrolyytille elektro-35 lyyttikennoon. Vastaavasti, jos sähkökemiallisen kennon tuotevirta on pienempi kuin tarvittava sisääntulo virtaus 9 94965 elektrodialyysikennoon, on mahdollista, että osa elektro-dialyysikennon sivutuotteesta kierrätetään takaisin elektrodialyysikennoon. Elektrodialyysikennon sivutuote voidaan myös kierrättää massatehtaan vetyperoksidivalkaisuproses-5 sin valkaisuliuoksen valmistusvaiheeseen. Näin ollen mahdollistetaan laimean alkaliliuossivutuotteen käyttö lai-mentimena valkaisuliuoksen valmistuksessa veden sijaan.
Elektrodialyysikennon toisessa muodossa sähkökemi-allisesti valmistettu alkaliperoksidiliuos voidaan syöttää 10 kuvion 1 kennoon putkia 19b ja 19d pitkin. Samanaikaisesti laimeaa alkalimetallihydroksidiliuosta voidaan syöttää kennoon putkia 19a, 19c ja 19e pitkin. Lisäpumppu voi olla tarpeen tässä tapauksessa, mikä mahdollistaisi pienemmän kokonaiskennojännitteen, koska elektrolyytin johtavuus 15 olisi suurempi kuin kuvion 1 tapauksessa.
Kuviossa 2 on esitetty kaaviomaisesti yksi dialyy-sikennon muoto, joka on sopiva käytettäväksi keksinnön menetelmässä. Tätä dialyysikennoa voidaan käyttää pienentämään alkalimetallihydroksin vesiliuoksen pitoisuutta 20 alkalimetallivetyperoksidin tuottamiseen elektrolyysillä alkalimetallihydroksidista käytetyn elektrolyysikennon tuotteessa. Dialyysimenetelmä tapahtuu kennossa, jossa kationipermselektiivisen membraanin ensimmäinen puoli on kosketuksissa ensimmäisen sähkökemianisesti valmistetun 25 alkaliperoksidin vesiliuoksen kanssa, joka sisältää per- hydroksidi-ioneja ja ylimäärin hydroksidi-ioneja, ja mainitun kationipermselektiivisen membraanin toinen puoli on kosketuksissa toisen vesiliuoksen kanssa, joka sisältää hydroksidi-ioneja pienemmän pitoisuuden kuin mainittu en-30 simmäinen vesiliuos, tai pehmeää vettä. Dialysaatin toinen vesiliuos sisältäen pienemmän pitoisuuden hydroksidi-ioneja kerätään haluttuna tuotteena dialyysiprosessista. Menetelmässä muodostuva hydroksidi-ioneilla rikastunut kolmas 94965 10 vesiliuos poistetaan tai käytetään johdettuna sähkökemiallisessa kennossa alkaliperoksidin valmistusprosessissa tai johdettuna puumassatehtaan vetyperoksidivalkaisunesteen valmistusprosessiin paljolti samalla tavoin kuin on kuvat-5 tu edellä elektrodialyysimenetelmän yhteydessä. On huomattava, että käytettäessä dialyysimenetelmää yhdessä alkaliperoksidin valmistusprosessin kanssa sähkökemiallisella kennolla, voi olla tarpeen kierrättää alkalimetallihydrok-sidin vesiliuossivutuotetta elektrolyyttinä sähkökemialli-10 seen kennoon tai dialyysikennon haluttua tuotetta voidaan kierrättää dialysaatin edelleen konsentroimiseksi.
Erityisemmin dialyysikennon eräs muoto, kuten kuviossa 2 on esitetty, muodostuu ylemmästä osastosta 42, jossa on sisääntulo 48 ja ulostulo 46 ja paineanturi 52 15 liitettynä siten, että sillä valvotaan kennon tämän osan läpi kulkevan nesteen painetta. Kenno-osasto 42 on erotettu alemmasta osastosta 44 kennomembraanilla 40 ja kenno-membraanikehyksellä 43. Kenno-osastossa 44 on sisääntulo 50, ulostulo 45 ja paineanturi 53 yhdistettynä kenno-osas-20 toon 44 siten, että sillä valvotaan kennon tämän osan läpi kulkevan nesteen painetta.
Käytössä dialyysikennoon syötetään alkaliperoksidin vesielektrolyyttiä putken 66 kautta, joka johtaa sisääntuloon 48 ja jota ajetaan pumpulla 64, joka imee nesteen 25 putken 62 kautta syötevarastosta 60. Syöte-elektrolyytti kulkee kenno-osaston 42 läpi ja poistuu ulostulosta 46 putken 56 kautta, johon on liitetty paineentarkkailuvent-tiili 54. Tämän jälkeen kennosyöte kierrätetään putken 58 kautta syötevarastoon 60; elektrolyytin tasoa syötevaras-30 tossa 60 tarkkaillaan 76:11a. Vastakkaista kenno-osastoa 44 syötetään dialysaatilla putken 71 kautta pumpulla 70, joka imee nestettä dialysaattivarastosta 68 putken 69 kautta; dialysaatin tason varastossa 68 ollessa osoitettu 74:llä. Dialysaatti kierrätetään dialyysikennon osaston 44 35 läpi samanaikaisesti elektrolyyttisyötteen kanssa päätyen 94965 11 putken 50 kautta ja poistuen ulostulosta 47 ja palautuen dialysaattivarastoon 68 putken 53 kautta.
Alkalimetallivetyperoksidi vesisyöte tai aloitus-liuos, jota käytetään neutralointiin, elektrodialyysiin 5 tai keksinnön dialyysimenetelmässä sisältää edullisesti natriumhydroksidia ja natriumvetyperoksidia tai kalium-hydroksidia ja kaliumvetyperoksidia, mutta liuos voi myös sisältää muita alkalimetallihydroksideja ja -vetyperoksideja.
10 Alkalimetallihydroksidin ja alkalimetallivetyperok- sidin pitoisuudet syöteliuoksessa elektrodialyysi- tai dialyysikennoon, jota käytetään tämän keksinnön menetelmässä yleensä, on noin 1,5 - 15 paino-% alkalimetallihyd-roksidia ja noin 1-10 paino-% aikaiimetallivetyperoksi-15 dia. Edullisesti syöteliuos kennoon on vastaavasti noin 2,5 - 10 paino-% ja noin 2-8 paino-%, ja edullisimmin vastaavasti noin 3-6 paino-% ja noin 2,5 - 4,5 paino-%.
Yleensä syöteliuoksen elektrodialyysi- ja dialyysikennoon edellytetään olevan oleellisesti puhdas muista ka-20 tioneista kuin edellämainituista. Esimerkiksi syöteliuos on puhdas oleellisista määristä kalsium-, magnesium-, rauta- (ferri) tai rauta- (ferro)ioneja. Nämä ionit voivat ollessaan läsnä kulkea kationipermselektiivisen membraanin läpi ja saostua tai vioittaa permselektiivistä membraania.
25 Dialyysikennon käytön ja virran kulun elektrodi- alyysikennossa tuloksena muodostuu alkalimetallivetyperok-sidin tuoteliuos, jossa kokonaisalkalisuuden painosuhde vetyperoksidiin on yleensä noin 0,5:1 - 1,2:1. Edullisesti mainittu painosuhde on noin 0,7:1 - 1,1:1 ja edullisimmin 30 noin 0,8:1 - 1,0:1.
Alkalimetallihydroksidin pitoisuus, joka poistetaan keksinnön elektrodialyysikennosta on suurempi kuin syötetyn alkalimetallihydroksidin, joka syötetään kennoon, ja on yleensä noin 2-20 paino-%, edullisesti 3-15 paino-% 35 ja edullisimmin 4-10 paino-%.
94965 12
Keksinnön yhdessä muodossa hyödylliset elektrodia-lyysikennon anioni- ja katonipermselektiiviset membraanit ovat tunnusmerkeiltään vahvasti anioni- tai kationiperm-selektiivisiä. Erityisesti hyödylliset anioniperm-5 selektiiviset membraanit ovat saatavilla Asahi Glass Companyltä tavaramerkillä FEMION tai Ionics Inc:Itä. Esimerkiksi ne membraanit, joita myydään tavaramerkillä IONICS 104-UZL-386 tai Sybron Chemical Inc. tyyppi MA-3475 ovat sopivia. Kationinvaihtopermselektiivisiä membraaneja saa-10 daan DuPontilta ja niitä myydään tavaramerkillä NAFIOl^®, esimerkiksi NAFION 427.
Dialyysikennossa tämän keksinnön dialyysimenetelmää johtamaan käytetyllä kationipermselektiivisellä membraa-nilla tulee olla huomattava spesifisyys anionien diffuu-15 siolle, ja voimakas edullisuus alkalimetalli-ionien dif fuusiolle, esimerkiksi natriumionille. Yleensä sopivat dialyysimembraanit ovat tunnusmerkeiltään heikosti katio-nisia ja ne valmistetaan liittämällä kohtuullisesti hajallaan olevia negatiivisesti varautuneita ioniklustereita 20 membraanimateriaaliin ja sen pinnalle. Nämä ioniklusterit mahdollistavat alkalimetalli-ionien kulun havaitulla ioninvaihtomekanismilla. Koska ioniklusterit ovat melko hajallaan, jonkin verran anionien kulkua membraanin läpi tapahtuu sallien suuriliikkuvuuksisten ja suhteellisten 25 pienikokoisten hydroksidi-ionien kulkeutumisen dialyysin aikana membraanin läpi. Membraani estää suurempikokoisten ja pienempiliikkuvuuksisten perhydroksidi-ionien ja muiden suurempien monivalenttisten ionien, joita voi olla läsnä, kulkeutumisen membraanin läpi. Tällaisen dialyysimembraa-30 nin erotustehokkuutta voidaan säädellä muuttamalla ioni-klusterien pitoisuutta membraanissa tai muutamalla membraanin hydrofiilisyyttä tai vaihtoehtoisesti sallimalla membraaniin ristiin liittyneitä ioniklusterien polymeeri-ketjuja. Esimerkki sopivasta dialyysimembraanista on kau-35 pallinen membraani, jota myydään tavaramerkillä Raipore 94965 13 BDM-10, jota myy RAI Research Corporation. Tämä ionin-vaihtomembraani sisältää haaroittuneen matalatiheyksisen polyolefiiniemäskalvon esimerkiksi polyetyleeniemäskalvon, jossa on heikko emäskationimonomeeri haaroittuneena poly-5 meerinä muodostaen ioniklustereita, jotka mahdollistavat alkalimetalli-ionien kulun membraanin läpi. Tämä membraani on liitetty sopivana käytettäväksi alkalisessa ympäristössä, joka sisältää perhydroksidi-ionin alkalin liuoksen US-patenttijulkaisussa 4 731 173 ja 4 758 317. US-patentti-10 julkaisussa 4 230 549 (liitetty tässä viitteenä) on sisällytetty menetelmä tämän tyyppisen membraanin valmistamiseksi.
Sähkökemiallisessa kennossa tuotetun alkaliperoksi-din vesiliuostuotteen ylimääräalkalisuus voidaan pienentää 15 osittaisella neutraloinnilla laimeilla hapon liuoksilla. Jotta saataisiin haluttu kokokonaisalkalisuuden suhde pe-roksidiin, mikä tekee alkaliperoksidin vesiliuoksen sopivaksi käytettäväksi puumassateollisuudessa, täytyy aloi-tusliuoksen tyypillinen kokonaisalkalisuuden painosuhde 20 vetyperoksidiin noin 2:1 - 1,7:1 pienentää osittaisella neutraloinnilla. Sähkökemiallisille kennoille alkalivety-peroksidin valmistamiseksi on tavallista tuottaa alkaliperoksidin vesiliuosta, jossa alkalisuuden painosuhde perok-sidiin on noin 1,5:1 - 1,9:1. Haluttu kokonaisalkalisuuden 25 painosuhde peroksidiin on yleensä 0,6:1 - 1,3:1, edullisesti noin 0,8:1 - 1,2:1 ja edullisimmin noin 0,9:1 -1,1:1.
Yksinkertainen hapon sekoittaminen alkaliperoksidin vesiliuoksen kanssa on tehoton halutun tuloksen saavutta-30 miseksi, koska neutralointiprosessi ja tuloksena oleva vesiliuoksen korkea lämpötila johtaa vetyperoksidin epä-stabiloitumiseen ja aiheuttaa peroksidin hajaatumisen nopeudella, joka on ylimääräinen. Yllättäen on havaittu, että alkalivetyperoksidin vesiliuokseen voidaan lisätä 35 stabilointiainetta ennen hapon lisäystä siten, että hapon i 94965 14 lisäyksen aikana hajaantumisnopeus pienenee enemmän kuin tapahtuu ilman stabilointiaineen läsnäoloa. Yleensä ha-jaatumisnopeus laskee noin 5 - 15:stä noin 0,1 - l:een grammaan litraa ja päivää kohti, edullisesti noin 0,2 -5 0,8:aan ja edullisimmin 0,3 - 0,6:een grammaan litraa ja päivää kohti. Tyypilliset hapot laimeina liuoksina, jotka ovat sopivia käytettäväksi keksinnön menetelmässä ovat seuraavat: rikkihappo, vetyklorodohappo, fosforihappo, typpihappo, etikkahappo ja niiden seokset.
10 Tyypilliset maa-alkalimetallisuolat, jotka ovat sopivia stabilointiaineiksi peroksidin hajoamista vastaan ovat seuraavat: magnesiumsulfaatti, kalsiumkloridi, ba- riumkloridi, magnesiumsilikaatti ja strontiumnitraatti tai niiden seokset. Esimerkiksi noin 0,001 - 0,006 M, edul-15 lisesti noin 0,0015 - 0,0025 M, magnesiumsulfaatin läsnäollessa stabilointiaineena vetyperoksidiliuoksessa se vastaavasti suojelee vetyperoksidiliuosta hajaantumista vastaan ylimääräisellä nopeudella samanaikaisen laimean rik-kihappoliuoksen osittain neutraloivan määrän lisäyksen 20 aikana. Yleensä happoa, esimerkiksi rikkihappoa, lisätään riittävä määrä alentamaan alkalisuuden halutulle tasolle.
Sekä laimeaa että väkevää happoliuosta voidaan käyttää. Esimerkiksi 5-98 paino-% rikkihappoliuosta voidaan käyttää, edullisesti noin 20 - 40 paino-%, edullisimmin noin 25 25 - 35 paino-% happoliuosta voidaan käyttää.
Seuraavat esimerkit kuvaavat keksinnön eri näkökulmia. Milloin muuta ei ole yksilöity tässä patenttijulkaisussa ja patenttivaatimuksissa, lämpötilat on annettu celsiusasteina, ja osat, prosentit ja osuudet painon mukaan.
30 Esimerkki 1
Samanlaista elektrodialyysikennoa kuin kuviossa 1 esitetty, käytettiin havainnollistamaan alkalisuuden pienenemistä alkalivetyperoksidin vesiliuoksessa, jossa oli vaihteleva alkualkalisuuden painosuhde vetyperoksidisyöt-35 teeseen, kuten on esitetty seuraavassa taulukossa. Tässä 94965 15 esimerkissä käytetty anioninvaihtopermselektiivinen memb-raani on Sybron Chemical Co:n valmistama ja se myytiin nimikkeellä MA-3475. Kationipermselektiivinen ioninvaihto-membraani oli DuPointin myymä tavaramerkillä NAFION 427.
5 Työskentelyn aikana kennon seuraavassa taulukossa esitetyllä virralla ja jännitteellä ja käyttäen syötteenä listattuja natriumhydroksidin ja vetyperoksidin määriä, joista on laskettu taulukossa esitetyt painosuhteet, natriumhydroksidin ja vetyperoksidin tuotetut lopulliset pitoi-10 suudet tuotti oleellisesti alentuneen alkalisuussuhteen kaikilla kennon syöteliuoksessa käytetyillä alkualkalisuu-den suhteilla. 1 94965 16 n +j 9 o 9 9 n +>
H *H iH »H rH
HO) ........
<0 Ό co co O co Ä ^ vo co in oo
rt {0 I—I I—I >—I H
• co ώ ^ σι
+» V V . V
n" O N Ό N O
N 9 M rH CS rH
X +>
• 04 (S vf> O
00 +H v k s .
O O Γ" (N CO VO
(0 9 00 00 00 CM
X +> 0) m +j
9 O
9 >i n n
•H t-H r—1 rH rH
^ HO) ........
10 T3 m co vo in
O Ä ^ O O CO
^ rt 01 (N (N rH rH
9 ^ g ^ li vo σ> o oo „ +» ....
o O VO rH σν
n >1 CM CM 00 CM
X m 0) μ
O
>i n \ r.
B H ^ O vf O
OS....
10 0) vo vo Ό1 in g ^ in in in in 0) +>
•H
gr-H rH T}l T* v v v v »0 > in s e*, es
O ^-r· rH rH rH rH
(0 +J in o o o (H r-. . . . .
•H rt 00 O O O
^ i—li—I rH
94965 17
Esimerkki 2
Samanlaista dialyysikennoa, kuin kuviossa 2 esitetty, käytettiin havainnollistamaan alkalisuuden alenemista alkalivetyperoksidin vesiliuoksessa, Jossa kokonaisalkali-5 suuden painosuhde vetyperoksidiin oli noin 1,7:1 ja käyttäen dialyysimembraanina 2 mm ohutta kalvoa, joka oli po-lyolefiiniemäskalvo, jota myy RAI Research Corporation tavaramerkillä RAIPORE BDM-10. Heikko emäs kationimonomee-ri oli kiinnitetty mainittuun polyolefiiniemäskalvoon mai-10 nitun membraanin valmistuksessa. Alkaliperoksidin vesi-liuosta syötettiin dialyysikennoon lämpötilassa 24 °C nopeudella 136 millilitraa minuutissa. Syötevaraston tilavuus oli 0,270 litraa. Dialysaatin varaston tilavuus oli 4,0 litraa. Dialysaatin virtausnopeus oli 170 millilitraa 15 minuutissa. Tämän kokeen tulokset osoittivat, että alkalisuuden painosuhde peroksidiin voidaan alentaa aloituspai-nosuhteesta 1,69:1 arvoon 1,48:1 dialyysin jälkeen. Saavutetut tulokset on edelleen esitetty taulukossa II.
18 94965 t
•H
+» +» c e „
-H S
Ό O (0 <0
In Z rHCNinrvOoooocoin·^·^
0» OC-'COCJ'COtI'^COvOOOOvO
• *0
U $ E^ir>NOC7ir^inCO(SHO>CO
+j Of CHCHCHCNi—li—IrHrHrHi—I
a 5 <u >
Ol rH
9 Ö ^ ο -H 0) 5 nj w > 01 9 W HHHHHHHHHHH rH •Η φ ., ......................
»jOaicnvooocNcrir^in^oJcy»® JO Λ «oioioto^ininininiflTfTi1
A P
03 I—t rH 1—( 1-I rH I—i I—i |H I—i rH 1—i 1—i h a,
H
0 ^ conNoon^tnajNwooio ^ <HfSI00C0OC^<Ni-lt^TiiOa) <o οαοω>·νοτΐιοο<Νσ>οο^ιη fr· ϊΟΐιηιηιι^^^Ί^ηηηη I—I ^ 1-1 ^ O O VO o o
X ^OCOO^CSCOONOOCNCM
Q H
to— ooinooo^iHC^LnHooinro . fctflcococoisc^t^vo^ovointnin LJ '•w' • Λ G rH •H *β 01 ·η &a rH Φ (0 (0
•H jd N 00 H VO
Ό 9 VOOiOOOOOvOrH^vOC-'O'
+Π rHC^J^VOGO^rHrHrHrHtH
re-HCO + + + + + + + + + + Η ΛΟ-H Η Η Θ ·< (0 — 94965 19
Esimerkki 3
Jotta osoitettaisiin peroksidin hajaantumisnopeuden stabiloijän läsnäolon tärkeys ennen osittaista vetyperoksidin alkalin vesiliuoksen alkalisuuden happoneutralisoin-tia, 0,024 paino-% magnesiumsulfaattia lisättiin vetyperoksidin vesiliuokseen, joka alkalisuuden painosuhde pe-roksidiin oli noin 1,7:1. Alkalisuuden painosuhde perok-sidiin alennettiin osittaisella neutraloinnilla arvoon noin 0,67:1 lisäämällä osittain neutraloiva määrä 6 normaalista rikkihappoa. Sekä reagenssipuhtauden konsentroitua rikkihappoa että teknistä konsentroitua rikkihappoa käytettiin. Teknisen rikkihapon käyttö aiheutti hieman suuremman epästabiilisuusvaikutuksen kuin reagenssipuhdas rikkihappo.
Vetyperoksidin vesiliuoksen, jonka alkalisuuden painosuhde peroksidiin oli noin 1,7:1, osittainen neutralointi lisäämällä 6 normaalista teknistä rikkihappoa aiheutti lämpötilan nousun arvosta 25 arvoon 35 eC. Alkali-vetyperoksidin vesiliuoksen koostumus hapon lisäyksen jälkeen, kuten edellä, oli oleellisen stabiili verrattuna samanlaiseen neutralointikokeeseen, jossa ei ollut läsnä stabilointiainetta, kuten on kuvattu kontrolliesimerkeissä 4 ja 5. Peroksidin hajaatumisnopeudeksi havaittiin noin 0,6 grammaa litraa ja päivää kohti keksinnön osittaisessa neutralointimenetelmässä.
Esimerkit 4 ja 5 (kontrolloivia, eivät sisällä keksinnön osia)
Esimerkki 3 toistettiin käyttäen sekä reagenssipuh-dasta että teknistä konsentroitua rikkihappoa osittain neutraloimaan (alkalisuuden painosuhteeseen peroksiin 8,67:1) vetyperoksidin alkalista vesiliuosta, jonka alkalisuuden alkupainosuhde peroksidiin oli 1,7:1 kuten on kuvattu esimerkissä 3. Magnesiumsulfaattia ei lisätty stabiloi jaksi ennen neutralointia. Konsentroidun teknisen tai reagenssipuhtaan rikkihapon lisäys aiheutti alkaliperoksi- 94965 20 diliuoksen lämpötilan nousun arvosta 25 arvoon 45 °C ja aiheutti myös peroksidiliuoksen muuttumisen sameaksi ja epästabiiliksi, eli enemmän kuin 15 g litraa ja päivää kohti peroksidin hajaatumisnopeudeksi.
Esimerkki 3 toistettiin käyttäen rikkihappoa laimennettuna pitoisuuteen 6 normaalinen (25 paino-%) käyttäen sekä reagenssipuhdasta että teknistä rikkihappoa, mutta ilman magnesiumsulfaatin käyttöä stabiloijana. Osittaisen neutraloinnin aikana molemmilla rikkihapon puhtauksilla (alkalisuuden suhteeseen peroksidiin 0,67:1) tapahtui lämpötilan nousu 25:stä 32 eC:seen ja alkalivetyperoksidin liuos tuli epästbiiliksi edellä osoitettuun määrään.
Vaikka keksintö on kuvattu viittaamalla tiettyihin erityisiin muotoihin, huomaavat alan ammattilaiset, että useat muunnelmat ovat mahdollisia ilman, että poistutaan keksinnön piiristä ja hengestä. On ymmärrettävä, että se on tarkoitettu kattamaan kaikki keksinnön muutokset ja muunnelmat liittyen valaistuihin esimerkkeihin, jotka eivät vaadi poistumista keksinnön piiristä ja hengestä.
Claims (7)
1. Menetelmä sähkökemiallisesti tuotetun alkalisen peroksidivesiliuoksen aikaiisuuden alentamiseksi hapolla, tunnettu siitä, että A) alkalisen vetyperoksidin lähtövesiliuos, jossa kokonaisalkalisuuden ja vetyperoksidin välinen painosuhde on noin 2:1 - 1,5:1, stabiloidaan maa-alkalimetallisuolal-la, joka alentaa vetyperoksidin hajoamisnopeutta, minkä jälkeen B) alkalisen vetyperoksidin vesiliuoksen alkali-suutta alennetaan happamalla vesiliuoksella, jolloin vetyperoksidin hajoamisnopeus alkalisessa vetyperoksidiliuok-sessa on noin 0,1 -1,0 g/1 päivää kohti.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalisen peroksidin lähtövesi-liuoksessa kokonaisalkalisuuden ja vetyperoksidin välinen painosuhde on noin 2:1 - 1,7:1 ja happaman liuoksen lisätty määrä on riittävä saamaan aikaan alkalisen vetyperoksidin tuotevesiliuoksessa alkalisuuden ja vetyperoksidin välinen painosuhde noin 0,6:1 - 1,3:1.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happo on rikkihappo, vetykloridi-happo, typpihappo, fosforihappo, etikkahappo tai niiden seos.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suola on magnesiumsulfaatti, kal-siumkloridi, bariumkloridi, strontiumnitraatti, magnesium-silikaatti tai niiden seos.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalisen vetyperoksidin lähtövesi-liuos stabiloidaan käyttämällä magnesiumsulfaattia ja al-kalisuutta alennetaan käyttämällä rikkihappoa, jolloin lähtöliuos sisältää natrium- tai kaliumhydroksidia ja tuo- 94965 22 teliuos sisältää vastaavasti natrium- tai kaliumvetyperok-sidia.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapan vesiliuos sisältää rikkihappoa, jonka konsentraatio on noin 5-98 paino-%.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikkihapon konsentraatio on noin 25 paino-%. 94965
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US51034290 | 1990-04-16 | ||
| US07/510,342 US5106464A (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Decreasing the concentration of hydroxyl ions in aqueous alkaline peroxide solutions |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI911209A0 FI911209A0 (fi) | 1991-03-12 |
| FI911209A FI911209A (fi) | 1991-10-17 |
| FI94965B true FI94965B (fi) | 1995-08-15 |
| FI94965C FI94965C (fi) | 1995-11-27 |
Family
ID=24030356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI911209A FI94965C (fi) | 1990-04-16 | 1991-03-12 | Menetelmä alkalisen peroksidivesiliuoksen alkalisuuden alentamiseksi |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5106464A (fi) |
| JP (1) | JPH0796146A (fi) |
| AU (1) | AU635407B2 (fi) |
| CA (1) | CA2034058A1 (fi) |
| FI (1) | FI94965C (fi) |
| NO (1) | NO911460L (fi) |
| NZ (1) | NZ236749A (fi) |
| SE (1) | SE9101126L (fi) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8301226B2 (en) * | 2007-04-24 | 2012-10-30 | Medtronic, Inc. | Method and apparatus for performing a navigated procedure |
| US8808541B2 (en) | 2008-03-03 | 2014-08-19 | Marwan Nasralla | Dialysis cell and tray for dialysis cells |
| JP6917280B2 (ja) * | 2017-11-21 | 2021-08-11 | ホシザキ株式会社 | 電解水生成装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3165415A (en) * | 1960-10-04 | 1965-01-12 | American Mach & Foundry | Modifying taste of fruit juice by dialysis |
| DE2861172D1 (en) * | 1977-12-06 | 1981-12-24 | Battelle Memorial Institute | Process and machine for laundering and bleaching textile materials |
| US4384931A (en) * | 1981-09-04 | 1983-05-24 | Occidental Research Corporation | Method for the electrolytic production of hydrogen peroxide |
| US4357217A (en) * | 1981-10-02 | 1982-11-02 | Occidental Research Corporation | Three compartment electrolytic cell method for producing hydrogen peroxide |
| US4891107A (en) * | 1985-09-19 | 1990-01-02 | H-D Tech Inc. | Porous diaphragm for electrochemical cell |
| US4758317A (en) * | 1986-11-20 | 1988-07-19 | Fmc Corporation | Process and cell for producing hydrogen peroxide |
| JP2820206B2 (ja) * | 1987-10-26 | 1998-11-05 | 東ソー株式会社 | ジペプチドエステルの精製方法 |
-
1990
- 1990-04-16 US US07/510,342 patent/US5106464A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-01-11 CA CA002034058A patent/CA2034058A1/en not_active Abandoned
- 1991-01-11 NZ NZ236749A patent/NZ236749A/xx unknown
- 1991-03-07 JP JP3041866A patent/JPH0796146A/ja active Pending
- 1991-03-12 FI FI911209A patent/FI94965C/fi active
- 1991-04-09 AU AU74173/91A patent/AU635407B2/en not_active Ceased
- 1991-04-15 NO NO91911460A patent/NO911460L/no unknown
- 1991-04-15 SE SE9101126A patent/SE9101126L/xx not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9101126D0 (sv) | 1991-04-15 |
| SE9101126L (sv) | 1991-10-17 |
| US5106464A (en) | 1992-04-21 |
| FI94965C (fi) | 1995-11-27 |
| AU635407B2 (en) | 1993-03-18 |
| NO911460L (no) | 1991-10-17 |
| CA2034058A1 (en) | 1991-10-17 |
| JPH0796146A (ja) | 1995-04-11 |
| FI911209A0 (fi) | 1991-03-12 |
| NZ236749A (en) | 1992-12-23 |
| AU7417391A (en) | 1991-10-17 |
| FI911209A (fi) | 1991-10-17 |
| NO911460D0 (no) | 1991-04-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5965004A (en) | Chlorine dioxide generation for water treatment | |
| US9611555B2 (en) | Chemical systems and methods for operating an electrochemical cell with an acidic anolyte | |
| RU2112817C1 (ru) | Способы получения диоксида хлора | |
| EP0698000B1 (en) | Chlorine dioxide generation for water treatment | |
| US5198080A (en) | Electrochemical processing of aqueous solutions | |
| JPH05504170A (ja) | 塩素酸・アルカリ金属塩素酸塩混合物の電気化学的製造方法 | |
| EP1016152A1 (en) | Lithium recovery and purification | |
| US20080003507A1 (en) | Formulation Of Electrolyte Solutions For Electrochemical Chlorine Dioxide Generators | |
| EP2625317A2 (en) | Electrochemical systems and methods for operating electrochemical cell with an acidic anolyte | |
| FI90790B (fi) | Yhdistetty menetelmä klooridioksidin ja natriumhydroksidin valmistamiseksi | |
| US5244547A (en) | Decreasing the concentration of hydroxyl ions in aqueous alkaline peroxide solutions | |
| FI94965B (fi) | Menetelmä alkalisen peroksidivesiliuoksen alkalisuuden alentamiseksi | |
| US6045684A (en) | Process and apparatus for the production of an aqueous solution of hydrogen peroxide | |
| FI118535B (fi) | Happamien kloraattiliuosten sähkökemiallinen tuottaminen | |
| US4415413A (en) | Method of concentrating alkali metal hydroxide in a cascade of hybrid cells | |
| US4246078A (en) | Method of concentrating alkali metal hydroxide in hybrid cells having cation selective membranes | |
| US5407547A (en) | Process for production of acidified process streams | |
| JPH0558601A (ja) | 硫酸塩の再生方法 | |
| WO1990010733A1 (en) | Process for generating chloric acid and chlorine dioxide | |
| US20060000713A1 (en) | Methods and apparatus for electrodialysis salt splitting | |
| WO1990012637A2 (en) | Electrodialytic water splitting process for the treatment of aqueous electrolytes | |
| CA2182127A1 (en) | Chlorine dioxide generation for water treatment | |
| JPH05339773A (ja) | 塩化アルカリ水溶液の電解方法 |