Способ электродиализа Советский патент 1993 года по МПК B01D61/44 

Изобретение относится к технике электродиализа и может быть использовано для получения кислот и щелочей из растворов солей, для обессоливания, концентрирова- ния и очистки растворов в различных отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение надежности за счет исключения образования газообразных веществ на электродах

Указанная цель достигается тем, что в способе электродиализа в электродиализаторе с катионообменными и анионообменными мембранами с подачей соответствующего раствора соли в рабочие камеры и электролита, содержащего соединения поливалентных элементов в растворенном виде с разной степенью окисления, в электродные камеры, электролит содержит нитрат натрия, нитрит натрия и гидро- фocфaf натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:

Нитрат натрия80-90 Нитрит натрия 65-75 Гидрофосфат натрия 20-30 и процесс ведут при рН 7,5-8,5.

В известных технических решениях на катоде происходит выделение газообразного водорода, а на аноде - газообразного хлора и кислорода.

В предлагаемом способе на катоде идет реакция восстановления

МОз + 2е + Н20 + (1) на аноде - реакция окисления:

+ 20H + Н20,(2) как видно из уравнений (1) и (2) на электродах не идет образования газообразных веществ. Данные реакции обратимы, т.е. при подаче раствора из анодной камеры в катод- ную, а затем из катодной в анодную, про- цесс электродиализа идет без изменения состава электролита.

(Л

с

00

о о

00

00

Но при высокой плотности тока в процессе электродиализа на аноде происходит существенное подкисление раствора и разложение под действием образующейся кислоты нитритов с образованием окислов азота. Поэтому, для стабилизации процесса в раствор вводится буферная добавка, а именно дигидрофосфат натрия NaH2PCM. При этом дополнительно вводится щелочь до рН 7,5-8,5, которая переводит часть дигидрофосфата в моногидрофосфат по реакции:

H2P04 + OHVHPCV + H20.(3) Снижение рН электролита ниже 7,5 приводит к образованию водорода на катоде и окислов азота на аноде. Повышение рН более 8,5 приводит к образованию кислорода на аноде из-за избыточного содержания гидроксид-ионов ОН. В присутствии гидрофосфатов при рН 7,5-8,5, на электродах не происходит образования газообразных веществ.

Способ осуществляется следующим образом. В электродиализатор с площадью рабочей поверхности мембран и электродов 1 .дм2, подается для обессоливания раствор., содержащий NaCI. В качестве мембран применяли: катионообменные МК-40 и анионо- обменные МА-40. Электродные камеры были отделены от солевых камер электродй- злизатора катионообменными мембранами. В камеры концентдирования и обессоливания подавали раствор с содержанием 1,2 г/л NaCi. В электродные камеры подавали раствор, содержащий МаМОз, NaNOz, NaH2P04 разной концентрации и имеющий различный рН. Результаты опробования приведены в таблице.

Из таблицы видно, что при содержании в электролите:

NaNOa-80-90 г/л NaN02 65-75 г/л №Н2РОл- 20-30 г/л не происходит газообразования в электродных камерах и выпадения осадка в катодной камере. При снижении концентрации указанных веществ на электродах протекают побочные процессы: на катоде образование аммиака и водорода, на аноде - окислов азота и кислорода. При повышении концентрации - в катодной камере выпадает осадок,

В присутствии гидрофосфатов при рН 7,5-8,5 на электродах не происходит образование газообразных веществ: водорода,

кислорода, окислов азота. Снижение рН электролита ниже 7,5 приводит к образованию водорода на катоде и окислов азота на аноде. Повышение рН более 8.5 приводит к

образованию кислорода на аноде из-за избыточного содержания гидроксидинов.

Проводились эксперименты (см. Акт по результатам исследования) по Оценке стабильности электролита во времени,

В электродиализаторе той же конструкции и при том же процессе обессоливания в электродные камеры подавали раствор состава (г/л):

МаМОз-85

NaN02-70 №Н2РСм- 25 рН 8

Раствор после прохождения электродных камер смешивали в отдельной емкости

и вновь подавали в электродные камеры. Процесс вели непрерывно в течение 200 часов, выделения газообразных веществ на выходе из электродных камер и выделения осадков не наблюдали, коррозии частей,

контактирующих с электролитом, не происходило.

Предлагаемый способ электродиализа позволяет вести процесс без образования газообразных веществ на электродах, тем

самым исключается пожаро- и взрывоопас- ность электродиализных установок, а также необходимость в принудительной вентиляции. f Электролит для электродных камер стабилен во времени, т.е. не требует корректировки раствора при длительном его использовании, малотоксичен и неагрессивен.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ электродиализа в электродиализаторе с катионообменными и анионооб- менными мембранами с подачей соответствующих растворов в рабочие камеры и водного раствора электролита -в

электродные камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности способа за счет исключения образования газообразных веществ, в качестве электролита используют смесь нитрата натрия, нитрита натрия и гидрофосфата натрия при

следующем соотношении компонентов, г/л:

Нитрат натрия80-90

Нитрит натрия65-75

Гидрофосфат натрия20-30

ВодаДо 1 л.

Продолжение таблицы

Изобретение относится к области электродиализа и может быть использовано для получения кислот и щелочей из растворов солей, для обессоливания, концентрирова- ния и очистки растворов. Способ электроди- ализа в электродиализаторе с катионообменными и анионообменными мембранами. Подают соответствующий раствор соли в рабочие камеры и электролит в электродныекамеры. Электролит содержит нитрат натрия, нитрит натрия и гидрофосфат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л: нитрат натрия 80-90, нитрит натрия 65-75, гидрофосфат натрия 20-30.