SU1212462A1 - Элеткродиализатор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технике электродиализа, конкретнее к конструкци м электродиализаторов с бипо- д риыми мембранами, и может быть использовано дл  получени  кислот и щелочей из растворов солей и проведени  химических превращений с участием ионов водорода, и гидроксила.

Целью, и зебре т ени   вл етс  увеличение выхода по току 1Шслоты и щелочи . , . .

На чертеже представлена схема предлагаемого диализатора.

ЭлектрЪдиалйзатор состоит из катода 1, анода 2 и расположенных между ними чередующихс  катионообменной 3, анионообменной 4 и дополнительной анионооОменной мембраны 5, бипол рных мембран 6 и 7. Дополнительна  анионообменна  мембрана 5 размещена между катионообменной 3 и анионооб- менной 4 мембранами. Мембраны 3,4,5 и 7 образуют элементарную  чейку пакета электродиализатора, котора  повтор етс  и раз.

Катод I и бипол рна  мембрана 6 образуют катодную камеру 8. Бипол рна  мембрана 6 и катионообменна  мембрана 3 образуют щелочную камеру 9. Катионообменна  3 и дополнительна  анионообменна  мембрана 5 образуют солевую камеру 10. Дополнительна  ;анионорбменна  мембрана 5 и анионо- обменна  мембрана 4 образуют дополнительную кислотную камеру П. Анио- ,нообменна  мембрана 4 и бипол рна  мембрана 7 образуют кислотную камеру 12. Бипол рна  мембрана 7 и анод 2 образуют анодную камеру 13.

Электродиализатор работает следующим образом.

i

В процессе электродиалнэа электродный раствор щелочи циркулирует по замкнутому контуру через катодную 8 и анодную 13 камеры, и его концентраци  практически не измен етс . Через щелочную камеру 9 по замкнутому контуру циркулирует раствор щелочи заданной концентрации, которую поддерживают посто нной путем добавлени  в контур воды и отбора полу ченного раствора щелочи. Щелочь в камере 9 образуетс  за счет миграции катионов из солевой камеры 10 и ионов гидроксила, генерированных бипол рной мембраной б. Через солевую камеру 10 циркулирует раствор соли заданной концентрации. Концентрацию

соли в контуре поддерживают посто и- ной путем добавлени  в контур раствора соли или твердой соли и воды. Через дополнительную кислотную камеру 11 по замкнутому контуру прокачивают разбавленный раствор кислоты, концентрацию которого поддерживают на заданном уровне добавлением в контур воды и отбором образующегос 

в процессе электродиализа в этой камере раствора кислоты. Кислота в камере 1I образуетс  за счет миграции анионов из солевой камеры 10 и неселективного переноса ионов водорода из кислотной камеры 12. Через кислотную камеру 12 по замкнутому контуру циркулирует раствор заданной концентрации, которую поддерживают посто нной добавлением в контур разбавленной кислоты и отбором образующейс  кислоты. Кислота в камере 12 образуетс  за счет переноса анионов из камеры 11 и ионов водорода , генерированных бипол рной мембраной 7.

Электродиализатор можно также эксплуатировать в режиме раздельного вывода полученных растворов разбавленной и концентрированной кислот.

S этом случае в контур циркул ции концентрированной кислоты необходимо добавл ть воду.

В предлагаемом устройстве дополнительна  анионообменна  мембрана 5,

размещенна  между анионообменной. и катионообменной мембранами и привод ща  к образованию новой солевой камеры 10 и дополнительной кислотной камеры 11, находитс  в контакте с

разбавленным раствором кислоты, что приводит к значительному снижению переноса ионов водорода из кислоты в соль за счет улучщени  селективности мембраны. Кроме того, ионы водорода , прошедшие через анионообмен- ную мембрану 4, попадают в дополнительную кислотную камеру II, что значительно снижает возможность их попадани  в солевую камеру 10, чему

преп тствует анионообменна  мембрана 5. Закисление соли при этом уменьшаетс , а выход по току кислоты и щелочи увеличиваетс . Максимальный выход по току кислоты н щелочи имеет

место, когда соль нейтральна. Такой режим работы электродиализатора устанавливают подбором концентрации разбавленного раствора кислоты, котора 

3

зависит от свойств катионообменной и анионообменной мембран, образующих солевую камеру, и концентрации щелочи в камере смежной с солевой. Подбор провод т до тех пор, пока выход по току и загр знение солью не станов тс  посто нными (стационарный ре- .

жим).

Отличительным признаком предлагаемого электродиализатора  вл етс  дополнительна  анионообменна  мембрана . размещенна  между катионообменной и анионообменной мембранами и привод ща  к образованию новой солевой камеры и дополнительной кислотной.

Пример. Электродиализатор, изготовленный согласно предлагаемому изобретению, состоит из катода и анода 2, изготовленных из стали марки Х18Н10Т, и расположенных ме аду ними бипол рных мембран 6 и 7 марки МВ-3, катионообменной мембраны 3 марки МК-4 0, анионообменных мембран 4 и 5 марки МА-4I.

Число элементарных  чеек в пакете электродиализатора составл ет 8, рабоча  площадь каждой мембраны рав- :На 2 дм.

Через катодную 8 и анодную 13 камеры циркулирует 1н. раствор едкого натра, через солевую камеру 10-0,5 н. раствор хлорида натри , через допол

624

нительную кислотную камеру 11-0,3 н. раствор сол ной кислоты, через кислотную камеру 12-09 н. раствор сол ной кислоты. При 0,3 н. концентрации раствора сол ной кислоты, циркулирую- щего через камеру 11, раствор соли имеет рН 2,4.

Полученные растворы едкого натра, разбавленной и концентрированной кислоты , выход щие из камер 9,11 к 12, собирают и определ ют содержание сол ной кислоты и ионов натри  в растворах сол ной кислоты, едкого натра и ионов хлора в растворе едкого нат- , ра.

В таких услови х испытывают электродиализатор , не содержащий дополнительной анионообменной мембраны 5 .. .

Результаты работы двух электродиализаторов в стационарных режимах при плотности тока 1000 А/м приведены в таблице.

Технико-экономическа  эффективность предлагаемого электродиализатора в сравнении с известным заключаетс  в повышении выхода по току кислоты и щелочи и, соответственно в снижении загр знени  солью конеч- ных продуктов, что подтверждаетс  экспериментальными данньми, изложенными в примере и таблице.

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР для получения кислоты и щелочи, включающий катод и анод, между которыми помещены чередующиеся катионообменные, анионообменные и биполярные мембраны, обращенные катионообменной стороной к катоду, отличающи'йся тем, что, с целью увеличения выхода по току, кислоты и щелочи, электродиализатор дополнительно снабжен анионообменными мембранами, размещенными между анионообменными и катионообменными мембранами.