Ионообменная мембрана
Изобретение относится к мембранной технологии и может быть использовано при очистке и концентрировании растворов электролитов. С целью повышения значений чисел переноса ионов водорода и гидроксила через ионообменные мембраны на их поверхность нанесены борозды с отношением глубины борозды к толщине мембраны 0,3 - 0,8 и отношением ширины борозды к расстоянию между соседними бороздами 0,2 - 10. Борозды могут быть нанесены с обеих сторон мембраны. Борозды могут быть различной конфигурации и под различным углом друг к другу. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к мембранной технологии и может быть использовано при очистке и концентрировании растворов электролитов.
Во многих практических случаях возникает необходимость проведения процессов электродиализного обессоливания и (или) концентрирования с одновременной корректировкой кислотности (рН) раствора (переработка растворов чувствительных к изменению показателя кислотности, получение электролитов с заданным значением рН, электродиализная очистки кислых и основных газов и др. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является ионообменная мембрана, поверхность которой обработана наждачной бумагой. Значения чисел переноса ионов-продуктов диссоциации воды через ионообменную мембрану, поверхность которой обработана наждачной бумагой, измерены и приведены в табл.1. Как видно из табл.1, мембрана, поверхность которой обработана наждачной бумагой, не обеспечивает значительного увеличения чисел переноса ионов водорода через катинообменную мембрану МК-40. Цель изобретения - увеличение значений чисел переноса ионов водорода и гидроксила через ионообменные мембраны. Цель достигается тем, что на поверхность ионообменной мембраны нанесены борозды с отношением глубины борозды к толщине мембраны 0,3-0,8 и отношением ширины борозды к расстоянию между соседними бороздами 0,2-10. В предлагаемом изобретении увеличение значений чисел переноса ионов водорода и гидроксила достигается за счет того, что в месте нанесения борозды толщина диффузионного слоя увеличивается на глубину борозды, уменьшая этим величину предельного потока ((Jпр= ,где - толщина диффузионного слоя), и с учетом того, что величина общего тока не меняется, на ионообменной мембране возникают области с повышенной величиной безразмерного тока. Локальное повышение безразмерного тока вызывает интенсивное разложение молекул воды в местах нанесения борозд. При этом наблюдается значительное увеличение значений чисел переноса ионов водорода и гидроксила через ионообменные мембраны по сравнению с исходными мембранами. Предельные значения отношений глубины борозды к толщине мембраны (0,3-0,8) и ширины борозды к расстоянию между соседними бороздами (0,2-10) определяются следующими факторами: 1) борозда с отношением глубины к толщине мембраны более 0,8 понижает механическую прочность мембран, а борозда с отношением глубины к толщине мембраны менее 0,2 подвержена "залечиванию" в процессе эксплуатации (за счет примесей в растворе электролита). 2) борозда с отношением ширины борозды к расстоянию между соседними бороздами более 10 не является источником ионов водорода и гидроксила, так как в месте нанесения такой борозды толщина диффузионного слоя не меняется. Выполнение борозд в виде линий произвольной формы, зигзагообразные, также повышает значения чисел переноса ионов Н+ и ОН- относительно исходной мембраны. Борозды, выполненные на обеих сторонах мембраны, позволяют достичь поставленной цели, причем борозды могут быть выполнены как симметрично друг другу, так и со смещением относительно друг друга. Выполнение борозд под углом, отличным от 90о также повышает значения чисел переноса ионов Н+ и ОН-. П р и м е р. Исходную ионообменную мембрану (катинообменную МК-40 и анионообменную МА-40) обработали металлической гребенкой, в результате чего на поверхности мембраны образовались пересекающиеся между собой под прямым углом прямолинейные борозды с отношением глубины борозды к толщине мембраны 0,5 и отношением ширины борозды к расстоянию между соседними бороздами 3. Затем были измерены числа переноса ионов водорода и гидроксила через эти мембраны в растворе NaCl с концентрацией 0,01 М при 25оС. Результаты испытаний, приведенные в табл.2 показали, что числа переноса ионов Н+ и ОН- через них значительно выше, чем через исходные мембраны МК-40 и МА-40. В табл.2 приведены значения чисел переноса ионов водорода и гидроксила через ионообменные мембраны при различных плотностях тока. Очевидно, что значения чисел переноса ионов водорода и гидроксила через ионообменные мембраны с нанесенными на них бороздами значительно выше, чем через исходные мембраны. Так при плотностях тока 11-60 А/м2 наблюдается более чем 10-кратное превышение значений чисел переноса ионов водорода в случае катионообменной мембраны с модифицированной поверхностью по сравнению с исходной. При дальнейшем росте плотности тока значения чисел переноса ионов водорода через модифицированную катионообменную мембрану МК-40 более чем в 1,5-2 раза выше, чем через исходную мембрану. Значения чисел переноса ионов гидроксила через предлагаемую анинообменную мембрану МА-40 в диапазоне исследованных плотностей тока выше, чем через исходную мембрану МА-40 более чем в 2 раза.Формула изобретения
1. ИОНООБМЕННАЯ МЕМБРАНА для электродиализных процессов, выполненная в виде плоского листа, отличающаяся тем, что хотя бы на одной стороне листа выполнены борозды с отношением глубины борозды к толщине мембраны 0,3 - 0,8 и отношением ширины борозды к расстоянию между соседними бороздами 0,2 - 10,0. 2. Мембрана по п. 1, отличающаяся тем, что борозды выполнены в виде прямых линий. 3. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что борозды выполнены в виде линий произвольной формы. 4. Мембрана по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что борозды выполнены на обеих сторонах мембраны. 5. Мембрана по п.4, отличающаяся тем, что борозды с обеих сторон мембраны выполнены симметрично одна другой. 6. Мембрана по п.4, отличающаяся тем, что борозды с обеих сторон мембраны выполнены со смещением относительно одна другой. 7. Мембрана по пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что борозды выполнены по отношению одна к другой под углом, отличным от 90o.РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Электродиализатор // 2008081
Изобретение относится к области разделения химических соединений с помощью полупроницаемых мембран, в частности к устройствам для электродиализного разделения
Электродиализатор // 2008080
Изобретение относится к области разделения химических соединений с помощью полупроницаемых мембран, в частности к устройствам для электродиализного разделения
Способ обессоливания воды электродиализом // 1837926
Способ очистки воды // 1819867
Способ деминерализации воды // 1773462
Изобретение относится к методам и средствам фотоэлектрического опреснения солнечных вод
Способ декарбонизации вольфраматно-содовых растворов и регенерации гидроксида натрия электродиализом // 1750719
Изобретение относится к гидрометаллургии редких и рассеянных элементов и может быть использовано для удаления из/ быточной карбонатностй из растворов после выщелачивания вольфрамовых концентратов и одновременного получения концентрированного раствора гидроксида натрия высокой степени чистоты
Способ электродиализа биологической жидкости // 1746991
Способ получения кислоты и щелочи // 1741852
Изобретение относится к области электродиализа и позволяет увеличить выход по току кислоты и щелочи
Способ получения санитарно-бытовой воды // 1712318
Изобретение относится к получению-са^ нитарно-бытовой воды из соленых вод метО' дом электродиализа и позволяет снизить энергозатраты при использовании воды; сминерализацией 17 - 35 г/л, а также утилизировать бывшую в употреблении санитарно-бытовую воду
Электродиализный аппарат // 1710090
Способ извлечения йода // 2112080
Изобретение относится к способам извлечения йода из высокоминерализованных буровых вод и может быть использовано в газо- и нефтедобывающей промышленности
Изобретение относится к электрохимическим методам переработки металлсодержащих растворов и может быть использовано в различных гидрометаллургических процессах
Способ обессоливания воды // 2151743
Изобретение относится к процессу электродиализного обессоливания воды в электродиализаторе с катионо- и анионообменными мембранами
Изобретение относится к области очистки и деминерализации загрязненных речных и морских вод
Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способу выделения лимонной кислоты из растворов щелочных цитратов
Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способу получения фосфата полигексаметиленгуанидина (ПГМГ), который может быть использован в медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве
Способ очистки и концентрирования хлорокомплексов платиновых металлов методом электродиализа // 2226225
Изобретение относится к гидрометаллургии платиновых металлов и может быть внедрено на производственных переделах аффинажных предприятий, ведущих извлечение и очистку платиновых металлов из первичного сырья и вторичных материалов
Электробаромембранный аппарат рулонного типа // 2268085
Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов рулонного типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии - электромикрофильтрации, электроультрофильтрации и электроосмофильтрации
Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов трубчатого типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии: электромикрофильтрации, электроультрафильтрации и электроосмофильтрации
Изобретение относится к аппаратам для разделения, концентрирования и очистки растворов методами электромикрофильтрации, электроультрафильтрации, электроосмофильтрации