Способ электродиализа

 

Изобретение относится к области электродиализа и может быть использовано для получения кислот и щелочей из растворов солей, для обессоливания, концентрирования и очистки растворов. Способ электродиализа 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 D 61/44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Вки(. д. ;; Ф1 уi

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

80-90

65-75

20-30

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4929746/26 (22) 19.04.91 (46) 23.04.93. Бюл. N.15 (71) Тамбовский филиал Опытно-конструкторского бюро нестандартного оборудования и разработки технологических процессов и Научно-производственное объединение "Пластмассы" (72) Э.M.Áàëàâàäçå, А.П.Корюшин, А.В.Малин, Е.cD, Пантелеев и И.А,Пшинник (56) Заявка Японии N 56 — 65605, кл. В 01 D 13/02, опубл, 1981. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА

Изобретение относится к технике электродиализа и может быть использовано для получения кислот и щелочей из растворов солей, для обессоливания, концентрирования 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 гидрофосфаты натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:,, SU, 1810088 A 1 (57) Изобретение относится к области электродиализа и может быть использовано для получения кислот и щелочей из растворов солей, для обессоливания, концентрирования и очистки растворов, Способ электродиализа в зле ктродиализаторе с катионообменными и анионообменными мембранами. Подают соответствующий раствор соли в рабочие камеры.и электро-! лит 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, Нитрат натрия

Нитрит натрия

Гидрофосфат натрия и процесс ведут при рН = 7,5-8,5.

B известных технических решениях на катоде происходит выделение газообразно- а го водорода, а на аноде — газообразного (y хлора и кислорода.

° и

В предлагаемом способе на катоде идет реакция восстановления

КОз+2е+Н20 - ЙОг +2ОН (1) О© на аноде — реакция окисления:

ОО

МО2 — 2е+20Н - КОЗ + Н20, (2) как видно иа уравнений (1) и (2) на авектродах не идет образования газообразных веществ. Данные реакции обратимы, т.е. при подаче раствора из анодной камеры в катод ную, а затем из катадной в анодную, про . цесс электродиализа идет без изменения состава электролита.

1810088

Но при высокой плотности тока в процессе электродиализа на аноде происходит существенное подкисление раствора и разложение под действием образующейся кислоты нитритов с образованием окислов 5 азота, Поэтому, для стабилизации процесса в раствор вводится буферная добавка, а именно дигидрофосфат натрия ИаНгРО .

При этом дополнительно вводится щелочь до рН = 7,5 — 8,5, которая переводит часть 10 дигидрофосфата в моногидрофосфат по реакции:

НгР04 + ОН;"НРО + Нг0. (3)

Снижение рН электролита ниже 7 5 приводит к образованию водорода на катоде и 15 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 20 происходит образования газообразных веществ.

Способ осуществляется следующим образом, В электродиализатор с площадью рабочей поверхности мембран и электродов 1 25 г . дм, подается для обессоливания раствор., содержащий NaC1. В качестве мембран применяли: катионообменные МК-40 и анионообменные МА-40. Электродные камеры были отделены от солевых камер электроди- 30 ализатора катионообменными мембранами. В камеры концентцирования и обессоливация подавали раствор с содержанием 1,2 г/л NàO. В электродные камеры подавали раствор, содержащий ИэИОз, 35

NaN0g, МэНгР04 разной концентрации и имеющий различный рН. Результаты опробования приведены в таблице, Из таблицы видно, что при содержании в электролите; 40

КаМОз— 80 — 90 г/л

NaN02 65 — 75 г/л

КэНгРΠ— 20 — 30 г/л не происходит газообразования в электродных камерах и выпадения осадка в катодной 45 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 концен- 50 трации — в кэтодной камере выпадает осадок, В присутствии гидрофосфатов при рН =

==-7,5-8,5 на электродах не происходит образование газообразных веществ: водорода, 55 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): йайОз— 85

NaN02— 70

МэНгР04 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 взрывоопасность электродиализных установок, а также необходимость в принудительной вентиляции.

Электролит для электродных камер стабилен во времени, т.е. не требует корректировки раствора при длительном его использовании, малотоксичен и неагрессивен.

Формула изобретения

Способ электродиализа в электродиализаторе с катионообменными и анионообменными 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 электро лита используют смесь нитрата натрия, нитрита натрия и гидрофосфата натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:

Нитрат натрия 80-9.0

Нитрит натрия 65-75

Гидрофосфат натрия 20-30

Вода До 1л.

1810088

ММ и/и

Состав раствора на входе в злектродные каме ы г/л

Плотность тока, Аlм рН раствора

МаИОг

ИаНгР04

МаМОз на входе в электродные камеры

Продолжение таблицы

ММ и/и

Об азование газа

Образование осадка в катодной камере

Н аство на выходе иа катодной камеры в катодной ка- в анодной камере мере на выходе анодной камеры

2

4

6

8

11

12

13

14

16

17

18

19

21

1

3

5

7

9

11

12

13

14

16

17

18

19

21

200

8,5, 8,5

8,5

8,5

8,5

10,0

8,0

7,5

11,0

8,5

8,5

9,0

8,5

8,5

8,5

8,5

8,5

8,5

8.5

8,5

8,5

8,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5 8,0

7,0

6,5

8,5

7,5

7.5

7,0

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

75 нет нет нет нет нет нет нет есть, нет нет нет есть нет нет нет нет нет нет нет есть нет нет

30 нет нет нет есть нет нет есть есть есть нет нет нет нет нет нет есть нет нет нет нет нет нет

8

8

8,5

7,5

7,0

9,0

8

8

8

8

8

8

8 нет нет нет нет есть есть нет нет есть нет нет нет есть нет нет нет есть нет нет нет есть нет