Способ разделения ионов щелочных металлов Советский патент 1983 года по МПК B01D13/02 

(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИОНОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к йетодам разделения щелочных металлов непосредственно в водном растворе без изменения, агрегатного состояния н может быть использовано для разделения близких по свойствам ионов, например К - Li, К - Na .

Известен способ разделения ионов, с одинаковь1м знаком заряда методом электродиализа. Способ включает подачу раствора, содержащего разделяемые ионы, в крайнюю разделительную камеру и промывание последующих камер раствором электролита, в качестве которого используют раствор, содержащий наиболее подвижный из разделяемых ионов. Процесс проводят при плотности-тока 100-300 А/м в течение 6-12 ч 11.

Недостатком данного способа является изменение физико-химических свойств раствора в связи с электрохимическим разложением при повыщенной концентрации солей.

Известен способ разделения ионов щелочных металлов путем электроосмофильтрации исходного раствора, содержащего раздел е1йые;ионы 2.

Недостатком этого способа является низ-кая степень разделения, что подтверждается

коэффициентом разделения, коэффициент разделения К и 1,0, а К и Na - 0,8.

Цель изобретения - увеличение степени разделения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разделения ионов щелочных ме-N таллов путем электроосмофильтрации исходного раствора, содержащего разделяемые ионы, в исходный раствор перед электроосмофильтрацией вводят катионогенные поверхностно-активные вещества.

10

В качестве поверхностно-активного вецхества используют алкилбензилдиметиламмонийхлорид в количестве 300-500 мг/л,

Электроосмофильтрации подвергается раствор, содержащий смесь хлоридов лития, натр1 я и калия с исходной концентрацией

15 0,005 М по каждой соли. Опыты проводятся в диапазоне плотностей от 0,1 А/м до 10 А/м2.

При воздействии электрического поля на обратноосмотические мембраны исполь20зуемая добавка катионного поверхностноактивнЬго вещества позволяет повысить коэффициент разделения по К и У до 3,0- 8,5, по К и Na до 1,8, при этом селективность мембран по ионам щелочных металлов также возрастает за счет того, что гидрофильная часть поверхностно-активного вещества образует водородные связи с молекулами воды. Однако селективность по каждому виду ионов изменяется в различной степени вследствие того, что энергия взаимодействия каждого из ионов с поверхностью мембраны и гидрофильной частью ПАВ различна. Поэтому происходит увеличение коэффициента разделения. Опыты проводятся в обратноосмотической ячейке проточного типа при рабочем давлении 30 ±1 атм. В качестве токоподводящих электродов используются пористые пластины, которые одновременно служат дренажом для отвода фильтрата. Пример 1. Раствор, содержащий 115 мг/л иона N , 195 мг/л иона К, 39,5 мг/л иона и, подвергают процессу электроосмофильтрации в обратноосмотической ячейке проточного типа с целью разделения ионов щелочных металлов. Разделение проводится в обратноосмотической ячейке проточного типа при рабочем давлении 30 ±1 атм. При плотности тока 1 А/м коэффициент разделения ионов К и и составляет 1,9, а К и Na - 0,8. После добавления катионогенного ПАВ алкилбензилдиметиламмоиийхлорида фракции C|4-С17 в концентрации 500 мг/л, коэффициент разделения ионов щелочных металлов увеличивается: К и U до 3, а К и Na до 1,8. Пример 2. Раствор, содержащий 46 мг/л иона Na, 78 мг/л иона К 14 мг/л иона U, подвергают процессу электроосмофильтрации в обратноосмотической ячейке проточного типа с целью разделения. Рабочее давление 30 ± 1 атм. При плотности тока 0,3 А/м коэффициент разделения ионов К и Li cocтавляет 2,5 а Na и - 3. При добавлении катионогенного ПАВ алкилбензилдиметиламмонийхлорида фракции в количестве 300 мг/л при этой же плотности тока коэффициент разделения К и и увеличивается до 8,5, а Na и до 9. Из приведенных примеров видно, что добавка ПАВ в процессе электроосмофильтрации позволяет увеличить коэффициент разделения ионов щелочных металлов по К и и с 1,9 до 3,0-8,-5 ионов К и Na с 0,8 до 1,8. При работе над данным способом испытывались все классы ПАВ: катионогенные - АБДМСЮм-Ci7 , АБДМС1 CIT-Сао, анионогенные алкил-сульфаты, неионогенные ионилфенолы с различной степенью оксиэтилирования. В результате проведенных опытов было получено, что коэффициенты разделения повышались только при воздействии катионогенных ПАВ. Это объясняется повышенной сорбцией катионогенных ПАВ на мембране, поэтому возрастает селективность мембраны. При этом происходит увеличение прохождения ионов К и замедление ионов U. Это можно объяснить так: ПАВ сорбируясь на мембране создают дополнительный энергетический барьер для прохождения ионов через мембрану. К проходит лучше, так как у него самый малый гидратированный радиус и самая низкая теплота гидратации. Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить коэффициент разделения ионов щелочных металлов непосредственно в растворе с 1,5 до 3-8,5 по ионам iC/Na и с 0,8 до 1,8 по . Формула изобретения 1. Способ разделения ионов щелочных металлов путем электроосмофильтр ции ис одного раствора, содержащего разделяемые ионы, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени разделения, в исходный раствор перед электроосмофильтрацией вводят катио нргенные поверхностно-активные вещества. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют алкибензилдиметиламмонийхлорид Б количестве 300-500 мг/л. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1-. Авторское свидетельство СССР № 686740, кл. В 01 D 13/02, 1977. 2. Дытнерский Ю. И. Обратный осмос и ультрафильтрация, М., «Химия, 1978, с. 192-199 (прототип).