Электродиализатор Советский патент 1986 года по МПК B01D13/02 

1

Изобретение относится к технике электррдиализа, конкретнее к конструкциям электродиализаторов с биполяр ными мембранами, и может быть использовано для получения кислот и .щелочей из растворов солей и проведения химических превращений с участием ионов водорода и гидроксила.

Цель изобретения - увеличение выхода по току кислоты и шелочи.

Сущность изобретения поясняется на чертеже.

Электродиализатор состоит из катода I и анода 2, расположенньрс между ними чередующихся катионо.обменных 3 и 4, анионообменных 5 и 6, биполяр ных 7 и 8 мембрпн и дополнительной анионообменной мембраны 9. Дополнительная мембрана 9 размещена между катионообменной 3 и анионообменной

6мембранами. Мембрана 5 соединена

с мембраной 3, а мембрана 6 соединена с мембраной 4 тремя кромками таким образом, что образуются камйры, открытые с одной стороны.

Мембрань 3-6, 8 и 9 образуют элементарную ячейку пакета электродиализатора которая повторяется и раз. Катод 1 и биполярная мембрана

7образуют.электродную камеру 10. Биполярная мембрана 7 и анионообмен- ная мембрана 5 образуют щелочную камеру П. Анирноо.бменная 5 и катионо- обменная 3 мембраны образуют камеру концентрирования щелочи 12. Катионо- обменная 3 и дополнительная анионо- обменная мембрана 9 образуют солевую камеру 13. Дополнительная анионооб- менная мембршта 9 и анионообменная мембрана 6 образуют дополнительную кислотную камеру 4, Анионообменная

6 и катионообменная 4 мембраны образуют камеру 5 концентрирования кислоты, катионообменная 4 и биполярна.я

8мембраны образуют, кислотную каме- ру 16.

Электродиализатор работает следующим образом.

В процессе электродиализа электродный раствор щелочи циркулирует по замкнутому контуру через катодную 10 и анодную 17 камеру и его концентрация практически не изменяется. Через щелочную камеру 11 по замкнутому контуру циркулирует разбавленный раствор щелочи заданной (практически не изменяющейся) концентрации. Камера 12 имеет выход, но не имеет входа, и щелочь в ней образуется за

37230.2

счет осмоса и электроосмоса воды и

миграции катионов соли из солевой камеры 13 и ионов гидроксила из камеры 11, которые генерирует биполярная мембрана 7. Через солевую камеру 1 3 циркулирует по замкнутому контуру раствор заданной концентрации которую поддерживают постоянной добавлением в контур раствора соли или

JQ твердой соли и воды. Через камеры 14 и 16 по замкнутому контуру циркулирует разбавленный раствор кислоты, концентрацию которого поддерживают на заданном уровне добавлением в кЬн55 воды и отбором полученного раствора. Кислота в камере 4 образуется за с:чет миграции анионов из солевой камеры 13 и кеселективного переноса ионов водорода из камеры I5 концентjQ рирования кислоты. Камера 15 имеет выход, но не имеет входа, и кислота в ней образуется в результате осмоса и электроосмоса воды и миграции анионов из камеры 14 и ионов водорода из

25 камеры 16, которые генерирует биполярная мембрана 8.

Увели гение выхода по току кислоты и щелочи в предлагаемом электродиализаторе обусловлено следующими прич инами.

В предлагаемом устройстве анионообменная мембрана, являющаяся составной частью солевой камеры электродиализатора, находится в контакте с разбавленным раствором кислоты,

- вследствие чего значительно -меньща- ется перенос ионов водорода из кислоты в соль, т.е. уменьшается закисле- ние соли.

Максимальный выход по току кислоты и щелочи имеет место, когда соль нейтральна. Такой режим работы электродиализатора устанавливают подбором концентрации разбавленного раствора кислоты, которая определяется свойствами .катионообменной и анионо- обменной мембран, образ-ующих солевую камеру. Подбор проводят до установления постоянного выхода по току кислоты и щелочи (стационарный режим).

30

0

45

50

Приме р. Катод I и анод 2 изготовлены из стали марки ХГ8Н10Т.- Между н;нми расположены биполярные мембраны 7 и 8 марки Б-3, катионо- 55 обменные мембраны 3 и 4 марки МК-40, анионообменные мембраны 5, 6 и 9 марки MA-4I. В пакете электродиализатора имеется 6 элементарных ячеет, ра3I

бочая плогааль каадой мембраны равна 2 дм

Чере.з катодную 10 и анодную 17 камеры циркулирует 1н, раствор едкого натра, через камеру 1.1 0,3н. раствор едкого натра, через камеру 13 - 0,5н, раствор хлорида натрия, через камеры 1 и 16 - 0,3н. раствор соляной кислоты. При 0,3н. концентра- г:(ии раствора соляной кислоты, циркулирующего через камеры 14 и 16, рН равен 1,7 раствора соли.

Полученные концентрированные растворы соляной кислоты, едкого натра и разбавленный раствор соляной кислоты, выходящие из камер 12, 15-16

Результаты испытаний электродиализатора с целью получения растворов едкого натра и соляной кислоты из раствора хлорида натрия

Известный 2,9 21 0,27 3,3 2Д 0,1 0,3 -6 0,03 18

Предлагаемый 4,0 41 0,27 3,5 23 0,09 0,3 20 0,05 43

Отношение солярной концентрации соли к молярной концентрации щелочи или кислоты.

Составитель О. Зобнин Редактор Л. Пчелинская Техред В.Кадар

Заказ 3220/7Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.

372304

собирают и определяют содержание соляной кислоты и ионов натрия в растворах соляной кислоты, едкого натра и ионов хлора в растворе едкого нат- 5 ра.

В аналогичных условиях был испытан электродиализатор, не содержащий дополнительной анионообменной мембраны 9.

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

Таким образом, применение изобре- 15 тения позволяет повысить выход по току кислоты и щелочи.

Корректор М. Шароши