Способ осуществления ионообменного процесса

 

СПОСОБ ОСЭТЦЕСТВЛЕНИЯ ИОНООБМЕННОГО ПРОЦЕССА, включающий пропускание раствора электролитов через иониты с одновременным воздействием на систему раствор электролит товионит магнитного поля, о т личающийся тем, что, с целью ускорения процесса и повышения его производительности за счет увеличения обменной емкости ионитов , на систему дополнительно воздействуют электрическим током, вектор которого перпендикулярен вектору магнитной индукции.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИХ ()9) (П) ъ(5)) В 01 Т. 19/00; В 01 J 39/00; В 01 J 41/00 "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО (ЕЛА@ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй

В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ": "-"

II

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 33 16 018/23-26 (22) 10. 07. 81 (46)07.08.83.. Бюл. 9 29 (72) О.Т.Крылов, В.И.Классен, Г.В.Крылов, Г.Г.Лазарева, О.Б.Брук и Л.A.Ëàðèí (53) 661.183.12(088.8) (55) 1.Авторское авндетельство СССР

Р 417508 кл. В Ol ) 47/06, 1971.

2. Авторское свидетелветво СССР;

9 497027, кл. В 01 Х 4.7/06, 1973.. (547 (57) СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИОНО-., ОБМЕННОГО ПРОЦЕССА, включающий пропускание раствора электролитов через иониты с одновременным воздействием на систему раствор электроли тов- ионит -магнитного поля, о тл и ч а ю шийся тем, что, с. целью ускорения процесса и повйшения его производительности за счет . увеличения обменной емкости ионитов, на систему дополнительно воздействуют электрическим током, вектор которого перпендикулярен вектору магнитной индукции.

10331 16

50

Изобретение относится к химической технологии, а ийенно к.сорбционным процессам, и может быть использовано при сорбционном извлечении и концентрировании веществ с помощью.ионообменных смол из водных растворов в гидрометаллургии, водоподготовке и других областях.

Известен способ осуществления сорбционных процессов путем обработки сорбционной системы переменным 10 электрическим током с частотой

5-40 Гц. В данном способе достигается интенсификация процесса сорбции, увеличение массообмена в каппилярах и более полное использование 15

его емкости fl).

Однако недостатком способа является необходимость использования только переменного тока строго определенной частоты, а именно

5-40 Гц, что требует применения дополнительной специальной аппара» туры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ осуществления ионообменного процесса, включающий пропускание раствора электролитов через иониты с одновременным воздействием на систему раствор электролитовионит магнитного поля. По данног.у способу систему подвергают непрерывному воздействию постоянного магнитного поля с напряженностью 350 Э. При этом достигается интенсификация сорбционного процесса за счет ускорения в 6-8 раз кинетики сорбции ионов (2).

Недостатком данного способа является то, что для его осуществления 40 требуется обязательно применение парамагнитного ионита, обладающего

3 магнитной восприимчивостью 18 10 ед.

СГСМ. Такие иониты в настоящее время промышленностью не выпускают, 45 что в значительной мере сужает воз можность использования данного спо" соба.

Цель изобретения - ускорение сорбционного процесса и повышение

его производительности за счет увеличения обменной емкости ионитов.

Поставленная цель достигается согласно сПособу осуществления ионообменного процесса, включающему пропускание раствора электролитов через иониты с одновременным ° воздействием на систему раствор электролитов — ионит магнитного поля и электрического тока, вектор которого перпендикулярен вектору магнитной ин-! дукции.

Положительный эффект способа проявляется при одновременной обработке сорбционной системы магнитным полем (постоянным, либо переменным) и . - 65 электрическим током (постоянным, либо переменным), в случае, когда векторы магнитной индукции и электрического тока взаимно перпендикулярны. Во всех этих случаях наблюдается значительная интенсификация процесса ионного обмена, проявляющая в увеличении динамической Об- . менной емкости ионообменных смол.

Обнаруженная экспериментально закономерность обусловлена тем, что при обработке сорбционной системы магнитным полем и электрическим током в межзерновом и поровом пространстве ионита возникают магнитогидродинамические (МГД) силы, вызы- вающие микро — и макромасштабную турбулизацию раствора, которая приводит к уменьшению слоя Нернста и снятию диффузионного сопротивления (что по механизму влияния качественно подобно действию перемешивания), Однако принципиальное отличие заключается в том, что перемешивание затрагивает только раствор в межзерновом пространстве, а МГД-сила действует на весь объем раствора, в том числе на поровый раствор. Последнее является важным для адсорбции, так как снятие диффузионного сопротивления в порах делает доступным для сорбируемого вещества дополнительное количество функциональных групп в порах ионита, и тем самым способствует увеличению динамической обменной емкости (ДОЕ) ионообмен" ной смолы.

Технология способа заключается в следующем.

Стеклянную колонку с пористой перегородкой, заполненную слоем ионообменной смолы, помещают между полюсами электромагнита.

Напряженность магнитного поля регулируют величиной тока, подаваемого на электромагнит. В верхнюю часть колонки помещают угольный катод, Ы в трубку в нижней части колонки— угольный анод. На электроды (катод и анод) подают напряжение от источника постоянного или переменного тока. После этого через слой ионообменной смолы фильтруют раствор, осуществляя тем самым процесс адсорбции веществ из раствора.

Пример . Берут 0,02 М раст вор СаС1 в дистиллированной воде и фильтруют его со скоростью 6 мл/мин через слой катионита КУ-2 в Н-форме помещенного в колонку. Величину напряженности магнитного поля устанавливают 350 Э, а силу тока — 0,5 A.

По мере фильтрования раствора на выходе из колонки отбирают последова. тельно пробы раствора объемом 50 мл и определяют в них содержание кальция трилогометрическим методом.

В момент обнаружения. кальция в раст-.

1033176 .

;ЬЕ, %

ДОЕ мг-экв

Условия опыта

Примечания

Опыт, Nt г

Напряженность магнитного поля, Э

Сила тока, А пос- перетоян- менная ная пос- перементоян- .ная ная

Контрольный опыт

2,82

0,3

Опыт по прототипу

2,83

350

5рО

2,96

0,5 2,98

0,5

350

5 7

Частота переменного тока

50 Гц

0,5

5,7

2,98

0,5 3,02

350

7,1

Частота переменного магнитного поля

50 Гц

350

l0i3

3,11

350

11 7

3,15

350

lli 3

3 14

350

13,1

3,19

11

3,03

0,5

500

7,4

500

0 5

3,12

10,6

11,3

500

0,5

3,14

14,1

0 5

500

3,22

3,32

500

17,7 воре после колонки (в момент проско- ка). опыт прекращают.

Эффективность сорбции характеризуют ДОЕ сорбента по кальцию и величиной ее прироста (в %) по сравнению с контрольным опытом (без воздействия магнитного и электрических полей) и опытом по способу прототипу, В таблице приведены результаты опытов °

Из приведенных данных следует, что одновременная обработка сорбционной системы магнитным полем (постоянным и переменным) приводит к значительному (10-18%) увеличению

ДОЕ сорбента в процессе сорбции кальция на катаоните КУ-2. Осуществление процесса по прототипу (обработка одним магнитным полем) дает увеличение ДОЕ лишь на 0,3 %.

Помимо большего увеличения обменной емкости, ло сравнению со способом-прототипом, предлагаемый способ обеспечивает возможность использования обычных ионитов в магнитных и электрических полях.

Технико-экономическая эффектив"10 ность описываемого способа заключается в увеличении ДОЕ сорбентов на

10-. 17. %. по сравнению с базовьак способом-прототипом, что при его внедрении на химводоочистке при объеме

15 переработки 327000 мв/год составляет около 50 тыс. руб. в год.

1033176 Продолжение таблицы

Примечания

Условия опыта

Опыт, N3

ДОЯ, мг-экв

Сила тока, A переменная переменная

500

580

500

17,7

3,32

Составитель. Р.Пензин

Редактор Т.Парфенова Техред М.Костик КорректорА.Тяско

Заказ 5471/8 Тираж 537 Подписное

i ВНИИПИ Государственного комитеза СССР по делам изобретений и открытий

113035> Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгордд, ул. Проектная, 4

Иапряженность магнитного поля, Э постоянная постоянная

3,32 17,7

3,32 17,7