Способ разделения ионов Советский патент 1982 года по МПК B01J39/24 

(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИОНОВ

Изобретение относится к области разделения ионов и может быть использовано для очистки и получения особо чистых веществ. Известен способ разделения ионов с использованием эпюентной хроматографии, согласно которому разделяемую водную смесь ионов подают в головную часть колонки, и затем проводят элюирование. В результате различия в прочности связи ионов с ионитом смесь разделяется на отдельные полосы ионов, проходящих через колонку с- различной скоростью L-Q Недостатками способа являются малая скорость и неполное разделение ионов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к изобретению является способ разделения ионов путем эпектросорбиии р присутствии электрически заряженного активированного угля. Очистку по известному способу ионосодержащей легко проводящей электрический ток жидкости ведут путем адсорбции растворенного или суспендированного компонента жидкости с помощью адсорбентагранутшрованного активированного угля, при этом на жидкость наложено электрическое поле. Движущаяся жидкость вступает во внутренний контакт с гранулами активированного угля, имеющими определенный потенциал относительно граничащей с ними жидкости, при этом потенциал задается в зависимости от величин зарядов целевых компонентов 2. Недостатком известного способа является недостаточная степень разделения Монов, применимость его только для очистки от ионов растворов и невозможность применения для прямого разделения ионов. Цель изобретения - повышение степени -разцеления ионов разной природы, находящихся в водных растворах. Указанная цель достигается согласно способу разделения ионов путем электросорбции в присутстбии электрически заряженного гранулированного активированного угля в биполярном электрическом пояе с напряжением на несоприкасающихся с угпем электродах 35-5О В. Отлише предлагаемого способа заключается в том, что процесс ведут в ипопярном электрическом поле с напряжением на несоприкасающихся с углем электродах 35-50 В. По предлагаемому |способу процесс ведут в электрическом поле, создаваемсйи двумя электродами, несоприкасающимися с гранулированным угпем и размещенными в отдельных камерах, отделенных ионитовыми мембранами. Благодаря этому исключается операция десорбции целевых ионов с гранулированного угля, так как электросорбционные силы используются для усиления эффективности разделения ионов разной природы и валентности, но самой необрати мой эпе|ктросорбции ионов не происходитразделяемые ионы находятся под воздействием двух взаимоперпендикулярных полей -.электрического и электросорбционного. На чертеже преаставлено устройство для разделения ионов, общий вид. Емкость 1 разделяют на четыре плоские, узкие камеры 2-5 и большую камеру 6, наполненную гранулированным акти вированным углем 7, погруженным в дистиллированную воду. В камеру 5 наливают водный раствор исходных диссоциированных соединений, например А В Y катионы которых необходимо разде лить. В остальные камеры наливают дистиллированную воду до одинакового уровня во всех камерах. В крайние камеры 2 и 4 помешены графитовые электроды 8 и 9. Камера 2 отделена от камеры 5 и камера 3 от камеры 4 аниообменными Селективными мембранами 10. Камеры 5 и 3 отделены от камеры 6 пороппастовой мембраной 11. После подачи на гранулированный активированный уголь напряжения от источника постоянного тока О,О5- 1,00 В, а на электроды 8 и 9 напряжения 35-5О В, разделяемые катионы А и B проходят через мембрану lie камеру б с гранулированным углем. При этом начинает происходить передвижение разделяемых катионов по поверхности гра ну Шрованного угля в направлении камеры 3, В которой блокируются катионы А обладающие меньшей силой электросорбционного притяжения к эпектросорбенту углю, чем конкурирующие с нкмк и отделяемые от них катионы В. . В результат более сильно притягиваемые электросорбционными силами к угпю ионы отстают от более подвижных катионов другой природы и . в виде отдельных фракций блокируютсяв камере 3 (А) и в камере 6 (В). Полнота разделения ионов контролируется измерением электропроводности растворов в камерах. Выделение чистой фракции катионов А из камеры 3 производят путем ее спива через кран 12 в приемник. Аналогично происходит разцеление анионов разной природы.Отличие в этом случае заключается в том, что гранулированный активированный уголь заряжается положительными электрическими зарядами, на графитовых электродах производят смену полюсов и предварительно заменяют анионообменные мембраны на катионообменные. Процесс передвижения разделяемых ионов происходит во всей массе гранулированного активированного угля. При напряжении на графитовых электродах выше 5О В происходит интенсивное электролитическое разложение воды с выделением газообразных продуктов на графитовых электродах, в резупьтате чего снижается выход целевого продукта по току, а также снижается эффект электросорбционного притяжения ионов к поверхности гранулированного угля. Ниже 35 В резко уменьшается выход целевого продукта по веществу за единицу времени. Интервал напряжения 0,05-1,00 В, подаваемого на гранулированный уголь, является оптимальным, так как выше 1,1 В на гранулированном угле начинается электролитическое разложение воды с выделением газов, что нарушает эффективность разделения ионов. При напряжении ниже 0,05 В значительно падает сила электросорбционного притяжения разделяека 1х ионов к гранулированному углю, что снижает эффективность разделения. Приме р 1. Разделяемая смеськатионы тетрабутиламмония (ингибитор коррозии железа и металлов) 0,100 г и калия 0,100 г. Размеры электролизера: длина 75 см, поперечное сечение 4x4 см. Объем анодной камеры 16 см , объем примыкающей к ней камеры с исходной разделяемой смесью ионов 4,0 см, объем камегы с гранулированным углем 11ОО смЗ. Объем камеры для целевого продукта 16 см, объем катодной камеры 16 см. В качестве электросорбента применен гранулированный активированный уголь в количестве 0,45 кг (в расчете на воздзгшно-сухой вес). Разделение проводится при напряжении 5О,ОВ на граф|1тоы 1Х цилиндрических эпектро