Способ очистки рассола Советский патент 1980 года по МПК C01D3/16 

(54). СПОСОБ ОЧИСТКИ РАССОЛА

Изобретение относится к электрохимической промышленности, в частно ти к технологии, очистки рассола при получении хлора и каустика методом электролиза с ртутным катодом. Известен способ очистки рассола, циркулирующего в замкнутом цикле электролизера, от примесей кальция, магния и железа путем подщелачивани Е ассола гидроокисью натрия с последующей обработкой кальцинированной содой и отделением фильтрацией обра зующегося осадка При этом очистке могут подвергать ся (в зависимости от исходного сырья либо сильно загрязненные рассолы, приготовленные из самородной поварен ной соли, либо относительно чистые рассолы, приготовле.нные из поваренной соли, полученной при выпарке предварительно очищенного, например подземного рассола или электролитических щелоков диафрагменного электролиза. При очистке рассОла, полученного растворением самородной поваренной соли, большую часть образу пщегося осадка фильтрацией удаляют пузм отстоя или осветления. Для этого способа характерна недостаточная степень очистки от примесей железа, связанная с отсутствием условий, обеспечивающих эффективное соосаждение образующейся при подщелачивании гидроокиси железа с образующимся при обработке кальцинированной содой карбонатом кальция. Наиболее близок по технической сущности к предложенному способ очистки рассола, содержащего активный хлор и соединения кальция или ймеси кальция и магния, путем подщелачивания рассола гидроокисью натрия с последующей обработкой кальцинированной содой и отделением фильтрацией образукмдегося осадка 2. Однако и в этом способе степень очистки от ионов железа недостаточна для нормальной эксплуатации электролизеров с металлическими анодами при высоких плотностях тока. Кроме того, образующийся осадок обладает плохой фильтруемостью. Цель изобретения - повышение сте-, пени очистки рассола и скорости фильтрации осадка, что обеспечит улучшение технико-экономических показателей электролизеров, повышение стойкобти анодов и сокращение потерь ртути. Это достигается тем, что подщелачивание рассола гидроокисью натрия ведут до ее содержания в рассоле 0,03-0,1 г/л, .содержание кальция или смеси кальция и магния перед обработ кой кальцинированной содой поддерживают равньш 20-80 мг/л из расчета на ионы металлов, и после обработки обра зовавшуюся смесь перемешивают в тече ние 10-50 мин. Содержание магния в подаваемом на обработку рассоле поддерживают в пределах 0,25-2 мг/л. Избыточная щелочность (0,03-0,1г/ концентрация кальция или смеси кальц и магния, равная 20-80 мг/л, наличие активного хлора в рассоле, перемешив ние смеси после обработки кальциниро ванной содой в течение 10-50 мин, а TaiKMce содержание магний, предпочтительно в пределах 0,25-2 мг/л, приво дят к повышен ию степени очистки рассола и скорости фильтрации осадка. Сущность изобретения состоит в создании оптимальнЕйх условий соосаждения малых количеств гидроокиси железа с карбонатом кальция и гидроокисью магния в присутствии активного хлора с формированием хорошо фильтрующего осадка. Предпочтительной областью примене ния изобретения является глубокая очистка от железа питающего рассола для электролизеров с ртутным катодом при использовании для донасыщения анолита выпаренной соли. В этом случае необходимые для соосаждения опти мальные количества кальция и магния при необходимости специально вводятся в рассол перед очисткой. Выполнение предложенного способа иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. В рассол, содержа щий 300 г/л NaCEy 0,8 мг/л железа и 50 мг/л активного хлора, вводят щелочь в количестве 0,1 г/л и через различново время перемешивания при 7О-С определяют содержание железа в растворе после фильтрации через плот ный мембранный фильтр № 4 при остаточном давлении 20 мм рт.ст. и темпе ратуре 200с. Установлено, что в присутствии ак тивного хлора практически полное оса де.ние железа (до остаточной концентрации 0,01 мг/л) достигается практи чески за. 10 мин. Пример 2. В рассол, содержащий 300 г/л NaC9, 0,4 мг/л железа и 50 мг/л активного хлора, при отсут ствии избыточной концентрации NaOH дозируют растворы CaCt (20 мг-экв/л и МдСБо (2,3 мг-экв/л), затем добавляют раствор ,jB избыточном отно шении к кальций-иону и перемешивают смесь мешалкой со скоростью 110 об/ми Температуру поддерживают на уровне 70 . Пробы по 100 мл отбирают че рез различные промежутки времени, , фильтруют при остаточном давлении 20 мм рт.ст. и температуре 20°С через мембрану 4 и определяют при этом среднюю скорость фильтрации и остаточное содержание железа в отфильтрованной пробе. Установлено, что остаточная концентрация железа в фильтре составляет 0,01 мг/л, а время перемешиваниу, обеспечивающее высокую скорость фильтрации, составляет 30-50 мин. Наибольшая скорость .фильтрации - 1 . Пример 3. Обработку рассола, описанного в примере 2, цроводят так же, как в примере 2, при избыточной концентрации NaOH 0,03 г/л. Установлено, что остаточная концентрация железа в фильтрате составляет 0,01 мг/л, а .время перемешивания, обеспечивающее высокую скорость фильтрации, составляет 10-50 мин. Наибольшая скорость фильтрации 1,11 час достигнута при.времени перемешивания 30 мин. Пример 4. Обработку рассола, описанного в примере 2, проводят так же, как в примере 2, при избыточной концентрации NaOH 0,1 мг/л. Установлено, что остатрчная концентрация железа в фильтрате составляет 0,01 мг/л, а время перемешивания, обеспечивающее высокую скорость фильтрации составляет 30-50 мин. Наибольшая скорость фильтрации 0,8 . Пример 5.. В рассол, содержйщий 300 г/л NaCB, 0,4 мг/л железа, 0,05 г/л избыточной NaOH и не содержащий активного хлора, дозируют при 70°С различные количества раствора CaCErj, обрабатывают раствором в избыточном количестве по отношению к кальций-иону, перемешивают раствор в течение 30 мин, а затем фильтруют, как в примере 2. Установлено, что значительное возрастание скорости фильтрации начинается при содержании в рассоле кальций-иона выше 25 юг/л, Пример б. Рассол, по составу аналогичный описанному в примере 5, но при концентрации активного хлора 25 мг/л, обрабатывают так же, как в примере 5. . Установлено, что остаточная концентрация железа в отфильтрованном растворе составляет: при концентрации CaCCij ниже - 0,07 мг/л, при концентрации . выше 20 мг-экв/Л 0,01 мг/л. Значительное возрастание скорости фильтрации начинается при содержании в рассоле CaCBi2, выше 25 мг-экв/л. .Пример 7. Рассол, по составу аналогичный q тиcaннoмy в примере 5, но при концентрации активного хлора 50 мг/л, обрабатывают так же, как в примере 5.

Установлено, что остаточная концентрация железа в отфильтрованном растворе составляет: при концентраци СаСВт. ниже 20 мг-экв/л - 0,07 мг/л, TipH концентрации СаСВг выше 20 мг-экв/л - 0,01 мг/л.

Значительное возрастание скорости фильтрации начинается при содержании в рассоле кальций-иона выше 20 мг/л. Наибольшие скорости фильтрации при одинаковых концентрациях кальций-ион в условиях примеров 5-7 наблюдается при концентрациях активного хлора 50 мг/л.

Пример 8. В рассол, содержащий 300 г/л NaCE, 0,4 мг/л железа, 0,05 г/л избыточной NaOH, 25 мг-экв/ CaCZ и 25 мг/л активного хлора, дозируют при 70°С различные количества раствора , обрабатывают раство ром в избыточном количестве по отношению к кальций-иону,перемешивают раствор в течение 30 мин, а затем фильтруют аналогично описанному в примере 2.

Установлено, что остаточная концентрация железа в отфильтрованных пробах составляет 0,01 мг/л, а наиболее высокая скорость фильтрации 1. час достигается при содержании магний-иона 0,25 мг/л.

Пример 9. Рассол, аналогичный описанному в примере 8, но при концентрации активного хлора 50 мг/л обрабатывают так же, как в примере 8 Остаточная концентрация железа в отфильтрованных пробах составляет 0,01 мг/л, а наиболее высокая скорость фильтрации - 1,45 достигается при содержании магний-иона 2 мг/л.

Пример 10.. Рассол, содержащий 305 г/л NaCf, 0,4 мг/л железа, 5 мг/л кальция и 50 мг/л активного хлора при температуре подщелачивают до избыточной щелочности 0,05 г/л N&ОН, дозируют в него растворы СаСЕ и МдСВг. избыточного содержания кальция 30 мг/л и магния

.,5мг/л, обрабатывают при перемешивании раствором в количестве,

избыточном к кальций-иону, перемешивают в течение 30 мин механической мешалкой со скоростью 50 об/мин, а затем фильтруют через песчаньй насыпной фильтр (размер зерен О,8-1,)

При фильтрации со скоростью 4 ч содержание железа в фильтрате составило 0,01-0,03 мг/л.

Приложенные графики изображают: На фиг. 1 показан график зависимости удельной скорости фильтрации обработанного рассола в стандартных условиях от времени перемешивания; , на фиг. 2 - график зависимости. удельной скорости фильтрации обработанного рассола от концентрации кальция) на фиг. 3 - график зависимости удельной скорости фильтрации обработанного рассола от концентрации магния.

Как видно из графиков {фиг. 1) оптимальное время перемешивания составляет 10-50 мин.

Из графиков (фиг. 2) видно, что возрастание удельной скорости фильтрации начинается при концентрациях кальций-иона выше 20 мг/л, а наибольшие скорости фильтрации возрастают с ростом концентрации активного хлора.

Из графиков (фиг. 3) видно, что оптимальные концентрации магний-иона находятся в пределах 0,25-2 мг/л. Предложенный способ может быть применен для глубокой очистки аноли5 та от железа производстве хлора и каустической соды ртутным методом в электролизерах с металлическими анодами и при использовании в качестве сырья выпаренной соли. В электролизерах, работающих без полного обесхлорирования анолита,применение способа обеспечит высокое качество очистки рассола от железа (ниже 0,05 мг/л), которое является необходимым требоваг нием при применении в электролизерах металлических анодов и увеличении единичной мощности электролизеров.

Экономическая эффективность изобретения определяется снижением потерь ртути и увеличением стойкости

0 металлических анодов при одновременном снижении затрат на фильтрацию рассола.

Формула изобретения

рассола гидроокисью натрия с последующей обработкой Ксшьцинированйой содой и отделением фильтрацией образующего осадка, отличающийс я тем, что, с целью повышения степени очистки рассола и скорос4и фильтрации осадка, подщелачивание гидроокисью натрия ведут до содержания ее в рассоле 0,03-0,1 г/л, содержание кальция или смеси кальция и магния перед обработкой кальцинированной

содой поддерживают равным 20-80 мг/л из расчета на ионы металлов и после обработки образсУвавшуюся смесь перемешивают в течение 10-50 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Фурман А.А.и Шрайбман С. С. Приготовление и очистка рассола. М., химия, 1966, с. 128-150.

2. iJap-fa-VRep 74, 31, Е 11, 1974 (прототип).