Способ осуществления ионообменного процесса Советский патент 1983 года по МПК B01J19/00 B01J39/00 B01J41/00 

:о со

О)

Изобретение относится к химической технологии, а иМенно к ,сорбционным процессам, и может быть использовано при сорбционном извлечении и концентрировании веществ с помощью ионообменных смол из водных растворов в гидрометаллургии, водоподготовке и других областях. Известен способ осуществления сорбционных процессов путем обработки сорбционной системы переменным электрическим током с частотой 5-40 Гц. В данном способе достигается интенсификация процесса сорбции, увеличение массообмена в каппилярах и бодее полное использование его емкости 1.

Однако недостатком способа яв необходимость использования только переменного тока строго определенной частоты, а именно 5-40 Гц, что требует применения дополнительной специальной annapaiтуры.

Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ осуществления ионообменного процесса, включающий пропускание раствора электролитов через иониты с одновременным воздействием на систему раствор электролитов ионит магнитного поля. По данному способу систему подвергают непрерывному воздействию постоянного магнитного поля с напряженностью 350 Э. При этом достигается интенсификация сорбционного процесса за счет ускорения в 6-8 раз кинетики сорбции ионов 2.

Недостатком данного способа является то, что для его осуществлени требуется обязательно применение парамагнитного ионита, обладающего магнитной восприимчивостью 1810ед СГСМ. Такие иониты в настоящее время промышленностью не выпускаются, что в значительной мере сужает возможность использования данного способа..

Цель изобретения - ускорение сорбционного процесса и повышение его производительности за счет увеличения обменной емкости ионитов

Поставленная цель достигается согласно способу осуществления ионообменного процесса, включающему пропускание раствора электролитов через иониты с одновременным . воздействием на систему раствор .электролитов - ионит магнитного поля и электрического тока, вектор которого перпендикулярен вектору магнитной индукции. .

Положительный эффект способа проявляется при одновременной обработке сорбционной системы магнитным полем (постоянным, либо переменным) и . электрическим током (постоянным, либо переменным), в случае, когда векторы магнитной индукции и электрического тока взаимно перпендикулярны. Во всех этих случаях наблюдается значительная интенсификация процесса ионного обмена, проявляющая в увеличении динамической бЪ- . менной емкости ионообменных смол.

Обнаруженная экспериментально закономерность обусловлена тем, что при обработке сорбционной системы магнитным полем и электрическим током в межзерновом и поровом пространстве ионита возникают магнитогидродинамические (МГД) силы, вызываквдие микро - и макромасштабную турбулизацию раствора, которая-приводит к уменьшению слоя Нернста и снятию диффузионного сопротивления (что По механизму влияния качественно подобно действию перемешивания), Однако принципиальное отличие заключается в том, что перемешивание затрагивает только раствор в межзерновом пространстве, а МГД-сила действует на весь объем раствора, в том числе на поровый раствор. Последнее является важным для адсорбции, так как снятие диффузионного сопротивления в порах делает доступным для сорбируемого вещества дополните.льное количество функциональных групп в порах ионита, и тем самьдм способствует увеличению динамической обменной емкости (ДОЕ) ионообменной смолы.

Технология способа заключается в следующем.

Стеклянную колонку с пористой перегородкой, заполненную слоем ионообменной смолы, помещают между полюсами электромагнита. Напряженность магнитного поля регулируют величиной тока, подаваемого на электромагнит. В верхнюю часть колонки помещают угольный катод, и в трубку в нижней части колонки угольный анод. На электроды (катод и анод) подают напряжение от источника постоянного или переменного тока. После этого через слой ионообменной смолы фильтруют раствор, осуществляя тем самым процесс адсорбции веществ из раствора.

Пример . Берут 0,02 М pacTf вор CaClj. в дистиллированной воде и фильтруют его со скоростью 6 мл/ми через слой катионита КУ-2 в Н-форме помещенного в колонку. Величину, напряженности магнитного поля устанавливают 350 Э, а силу тока - 0,5 А. По мере фильтрование t acTBOpa на выходе из колонки отбирают последовательно пробы раствора объемом 50 мл и определяют в них содержание иальция трилогометрическим методом. В момент обнаружения кальция в растворе после колонки (в момент проскона) опыт прекращают.

Эффективность сорбции характеризуют ДОЕ сорбента по кальцию и величиной ее прирЬста (в %) по сравнению с контрольным опытом (без воздействия магнитного и электрических полей) и опытом по способу прототипу

В таблице п)иведены результаты опытов.

Из приведенных данных следует, что одновременная обработка сорбционной системы магнитным полем (постоянным и переменным) приводит к значительному (10-18%) увеличению ДОЕ сорбента в процессе сорбции кальция на катеоните КУ-2. Осуществление процесса по прототипу (обработка одним магнитным полем) дает увеличение ДОЕ лишь на 0,3 %.

Помимо большего увеличения обменной емкости, по сравнению со

способом-прототипом, предлагаемый способ обеспечивает возможность . использования обычных ионитов в магнитных и электрических полях.

Технико-экономическая эффектив-.

ность описываемскго способа заключается в увеличении ДОЕ сорбентов на 10-17. %. по сравнению с базовым способом-прототипом, что при его внедрении на химводоочистке при йВъеме

переработки 327000 составляет около 50 тыс. руб. в год.

Продолжение таблицы

СПОСОБ ОСЭТЦЕСТВЛЕНИЯ ИОНООБМЕННОГО ПРОЦЕССА, включающий пропускание раствора электролитов через иониты с одновременным воздействием на систему раствор электролит тов- ионит магнитного поля, о т личающийся тем, что, с целью ускорения процесса и повышения его производительности за счет увеличения обменной емкости ионитов, на систему дополнительно воздействуют электрическим током, вектор которого перпендикулярен вектору магнитной индукции.

500

5GO 500

3,32 17,7 3,32 17,7 3,32 17,7