Способ выделения серной кислоты из растворов Советский патент 1984 года по МПК B01D13/02 

Изобретение относится к электродиализной технике и может быть использовано для вьщеления серной кислоты из различных-технологических растворов в химической промьшщенности, гидротдаталлургии, горно-рудной промьшшенности и др.

Известен способ электродиализного вьщеления серной кислоты из отработанных титансодержащих растворов с использованием ионообменных (ионитоэьк) мембран гетерогенного типа МА-40Л .тс лавсановой армировкой ijj.

Недостатками способа являются нийкая стеггень разделения и низкая концентрация получаемой серной кислоты (3-5%), значительная продолжительность процесса и большой расход электроэнергии, что объясняется обратной диффузией серной кислоты через гетерогенные мембраны за счет неплотностей мейсду ионообменными мембранами и армировкой, микротрещин самого ионообменного материала и низкой, селективностью указанных мембран в креп- ких растворах серной кислоты.

Известен также способ электродиализа водных растворов кислот, в ТОМЧИС ле и серной, с использованием мембран, имеющих анионообменные группы, на которые наносят тонкий слой вещества, имеклцего катионообменные группы, например продукт конденсации натриевой соли нафталинсульфокислоты и формальдегида, натриевую соль полистиролсульфокислоты, натриевую соль лаурилбензолсульфокислоты и др. В результате получают мембраны с пониженным коэффициентом обратной диффузии 1,5-10 см2/с. Удельный расход электроэнергии составляет 2,5:7,1 квт-ч. Способ заключается впрокг пускании рабочего раствора через дилюатные камеры многокамерного электpoдиiaЛизaтoipa с одновременнь м пропусканием через камеры насьщения и электродные камеры подкисленной воды. В камерах насыщения и в анодной камере, концентрация серной кислоты нарастает, в дилюатных камерах - снижается С 23.

.Недостатками этого способа являются большой расход электроэнергии и большая продолжительность процес-. са при работе с концентрированными , растворами серной кислоты.

Цель изобретения - повышение производительности процесса и снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу вьщеления серно кислоты из растворов путем электродиализа в трехкамерном электродиализаторе с ионитовьми мембранами,включающему обработку мембран, циркуляцию через среднюю камеру электродиализатора и 1-0,2%-ного раствора серной кислоты через его электродные, камеры, обработку мембран ведут в ходе электродиализа перед подачей се. ной кислоты в электродные камеры путем циркуляции через них раствора гидроокиси кальция в течение 5-10 мин

При взаимодействии ионов кальция с ионами 30 серной кислоты получается нерастворимьй в этой среде сульфат кальция, который покрывает тонко пленкой поверхность мембран и уплотн ет микротрещины, не препятствуя прохождению ионов водорода и сульфатионов, обеспечивая хорошую электропроводность .в растворах серной кислоты..

Способ осуществляют.циркуляцией рабочего раствора через среднюю камеру трехкамерного электродиализатора и циркуляцией са(ОН)2 через электродные камеры с последующим пропусканием через электродные камеры О,2-1%-ного раствора серной кислоты. В трехкамерном электродиализаторе анодная камера является камерой насыщения и в ней происходит нарастание концентрации серной кислоты. В

. дилюатной (средней) камере происходит снижение концентрации серной кислоты. В результате получают 20,945,1%-ный раствор серной кислоты высокой чистоты, не содержащей примесей, отвечающей по качеству требованиям .марки х.ч.

Пример 1,. Через электродные камеры трехкамерного электродиализаторн с катионитовой мембраной марки Ж-40Л с коэффициентом обратной диффузии 2,, с анионитовой мембраной марки МА-41Л с коэффициентом обратной диффузии 2,4-10 сМ /с циркулируют в течение 10 мин 100 млгидроокиси кальция, а затем начинают циркулировать (по 100 мл через каждую камеру) 0,2%-ный раствор серной кислоты марки х.ч. При этом коэффициент обратной диффузии катионитовой мембраны снижается до 0,85 . - 3 .1 айЬонитовой марки - до 1,0-10 м с Одновременно через среднюю камеру циркулируют 100 млраствора техничес кой серной кислоты с концентрацией 25,8 вес.% при .напряжении 20В и плбт ности тока 0,4 А/дм в течение 8ч; В результате опыта получают 100 М .раствора серной кислоты марки х.ч. с концентрацией 20,9 вес.%, ТОО мп. 0,2%-ного раствора серной кислоты марки X.ч., который используют повторно J 100 мл раствора технической .серной кислоты с концентрацией 4,2 вес.%. Удельный расход .электроэнергий равен 1,33 квт.ч, . кг. . , . . . Пример 2. Через электродные камеры по примеру 1 циркулируют сначала гидроокись кальция, а затем 0,6%-ный раствор серной кислоты марки х.ч. При этом коэффициент обрагной диффузии катионитовой мембраны снижается до 0,, аниони - .- ::. .товой мембраны - до 0,98 10 . Одаовременно через среднюю камеру цир-t кулируют 100 МП отработанной суспензии с, содержанием 15,6 вес.% метатитановой кислоты и 42,5 вес.%:серной кислоты при напряжении 10В и плот.ности тока 1,ОА/дм в течение 6 ч. . В результате опыта получают 100 мл раствора серной кислоты марки х.ч. с концентрацией 37,0 вес.%, 100 мп 0,6%-ного раствора серной кислоты марки Х.Ч., который используют поBTOpHOf ЮОмп титансодержащей суспен-, 01 . 4 зии с концентрацией 4,8 вес.% серной кислоты и 15,6 вес.% метатитановой кислоты. Удельный расход электроэнергии равен 0,78 . кг . Пример 3. Через электродные камеры по примеру 1 циркулируют сначала гидроокись, а .затем 1%-ный рас-, твор серной кислоты марки х.ч.Одно- времен ю через-среднюю цирку- лируют 100 мл водного раствора сульфомассы ярко-синего антрахинонрвого jcpaсителя, содеря ащего 50 вес.% серной кислоты, при напряжении 4В и плотности тока 2А/дм в течение 10 ч. . , В результате опыта получают 100 мп раствора серной кислоты нарки х.ч. с концентрацией 45,1 вес.%; 100 мл 1%-ного раствора серной кислоты, которьй не используют повторно 100 мп . водного коллоидного раствора яркосинего антрахинонового красителя-с концентрацией серной кислоты 4,1 вес.%. Удельный расход электроэнергии paBeri 0,742 , кг . Селективность мембран зависит от времени пропускания раствора Са(ОН)2 и имеет существенное значение.По экспериментальным даннслм минимальное время пропускания составляет 5 мин, максимальное 1О мин, Дальнейшая обработка не эффективна, что видно из приведенной таблицы (селективность .получена в 10%-ном растворе серной кислоты).

511250016

При уменьщении времени пропуска- .за в результате повьппения селекткв:ния менее 5 мин селективность мембранности ионообменных мембран (коэффиснижается незначительно. :цйент обратной диффузии снижается

Предлагае№1й способ элек родиализ- 5вестным способом, снизить расход

него выделения сбрной кислоты из ееэлектроэнергии в 1,9-9,6 раза, а

растворов позволяет повысить произво-также выделять серную кислоту из ее

дительность процесса примерно в 2 ра-концентрированных растворов.

в 2,2-2,45 раза по сравнению с из

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ РАСТВОРОВ путем электродиализа в трехкамерном электродиализаторе с ионитовыми мембранами, включающий обрработку мембран, циркуляцию раствора через среднюю камеру электродиализатора и 1-0,2%-ного раствора серной кислоты через его электродные камеры, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности процесса и снижения энергозатрат, обработку мембран ведут в ходе электродиализа перед подачей серной кислоты в Электродные камеры путем циркуляции через них раствора гидроокиси кальция в течение 5-10 мин. (Л