Способ разеления компонентов растовора

 

О П И С А Н И Е пц583540

ИЗОБРЕТЕН Ия

Сова Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.10.75 (21) 2180325/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.82. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 30.05.82 (51) M. Кл.в

В 010 13/00

Государственный комитет

ceca (53) УДК 66.087:66. .023-278 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения Ю. И. Дытнерский и Е. Д. Зыков (71) Заявитель Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ

РАСТВОРА

Изобретение относится к химической технологии, занимающейся разделением водных растворов с помощью полупроницаемых мембран. Может использоваться для опреснения морской воды, выделения ценных продуктов, очистки сточных вод.

Известен способ разделения компонентов раствора путем пропускания раствора под давлением, превышающим его осмотическое давление, через полупроницаемые мембраны (обратный осмос) (1).

Недостаток этого способа — растворенные компоненты не разделяются между собои, так как полупроницаемые мембраны задерживают все растворенные вещества, пропуская только молекулы растворителя.

Известен также способ разделения компонентов раствора путем пропускания через раствор постоянного электрического тока, подводимого к электродам, отделенным от раствора ионообменными мембранами .(электродиализ) (2).

11ри этом способе индивидуальные компоненты не выделяются из раствора, поскольку перенос ионов через ионообменные мембраны -обусловлен только знаком заряда иона, но не зависит от природы иона.

Известен способ разделения компонентов раствора путем пропускания его между двумя электродами, создающими постоянное электрическое иоле, и одновременным продавливанием через фильтровальные перегородки, отделяющие электроды от раствора 131.

1гри этом способе компоненты раствора, содержащего несколько электролитов, не разделяются между сооой, поскольку разделенные в электрическом поле только по знаку заряда ионы свободно гроникают с потоком воды через фильтровальные перегородки.

Цель изобретения — разделение раствора, содержащего несколько электролитов, на фракции, содержащие индивидуальные кислогы или основания.

С этой целью продавливание осуществляют через полупроницаемые ооратноосмотические мемораны под давлением, превышающим осмотическое давление раствора. 11ри проведении разделения методом обратного осмоса степень задержания полупроницаемыми мембранами различных ионов различается очень незначительно, что не позволяет выделять отдельные ионные фракции.

Сочетание ооратного осмоса с пропусканием через раствор постоянного электрического тока, созданного источником постоянного тока, соединенного с двумя электродами, отделенными от раствора полупроницаемыми мембранами, позволяет последо583540

Формула изобретения

35 1"ехред A. Камышникова корректор 3. fapaeoaa

Редактор П. Горьнойа

Заказ 712/21 Изд. ¹ 154 Тираж 733 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр.

Сапунова, 2 вательно выделять из смеси фракции отдельных элементов, отличающиеся степенью задержания их пол прош аемымн мембранами под действием разности давлений. 5

Пример 1. Водный раствор, содержащий СаС1 и NaCI, разделяется на ацетатцеллюлозной мембране со средним диаметс ром пор 20 — 30 А под давлением 30 ати.

Расстояние между электродами 0,8 см, на10 пряжение 10,2 В, плотность тока 3,1

10 — 4 А/см . Содержание ионов в исходном растворе следующее, мг/л:

Ионы кальция 363

Ионы натрия 9,5

Ионы хлора 651,5

Проницаемость мембраны со стороны отрицательно заряженного электрода

2,5 л/м ч, а со стороны положительно заряженного электрода 1,2 л/м ч.

В процессе разделения концентрации ионов, прошедших через полупроницаемую мембрану со стороны положительно заряженного электрода, изменяется и содержание ионов следующее, мг/л:

Ионы кальция 2,1

Ионы натрия 5,9

Ионы хлора 1169,0 30

Концентрация ионов, прошедших через полупроницаемую мембрану со стороны отрицательно заряженного электрода, изменяется до значений, мг/л:

Ионы кальция 3,4

Ионы натрия 105,5

Ионы хлора 4,0

В камере с отрицательно заряженным электродом образуется фракция ионов натрия с содержанием ионов равным 93%.

Ионы же кальция, имеющие тот >ке знак заряда, хорошо задерживаются мембранами и остаются в исходном растворе.

П р и м ер 2. Водный раствор, содержа- 45 щий электролиты K>SO4 и КСI, разделяют на ацетатцеллюлозной мембране со средо ним диаметром пор 20 — 30 А под давлением 20 ати. Расстояние между электродами

0,8 см, напряжение 4,2 В, плотность тока

5.10 — А/см . Содержание ионов в исходном растворе следующее, мг/л:

Ионы сульфата 1104

Ионы калия 1420 55

Ионы хлора 476

Проницаемость мембраны со стороны отрицательно заряженного электрода

3,8 л/м . i, а со стороны положительно заряженного электрода 2,2 л/м ч.

В процессе разделения концентрации ионов, прошедших через полупроницаемую мембрану со стороны положительно заряженного электрода, изменяется следующим образом. Ионов сульфата не обнаружено.

Ионов калия не обнару>кено, ионов хлора

1515 мг/л.

Концентрация ионов, прошедших через полупроницаемую мембрану со стороны отрицательно заряженного электрода, изменяется следующим образом. Ионов сульфата не обнаружено, ионов калия 1530 мг/л, ионов хлора 4,2 мг/л.

Таким образом, в камере с положительно заряженным электродом образуется фракция ионов хлора с содергканием ионов, равным 100%.

Ионы SO4 - задерживаются полупроницаемой мембраной и остаются в исходном растворе.

Используя предлагаемый способ, можно не только очищать воду от растворенных электролитов, но и выделять их в виде индивидуальных ионных фракций путем образования в электродных камерах различных кислот и оснований.

Способ разделения компонентов раствора путем пропускания его между двумя электродами, создающими постоянное электрическое поле, и одновременным продавливанием через перегородки, отделяющие электроды от раствора, отл и ч а ю щ ий ся тем, что, с целью разделения раствора, содержащего несколько электролитов, на фракции, содержащие индивидуальные кислоты или основания, продавливание осуществляют через полупроницаемые обратноосмотические мембраны под давлением, превышающим осмотическое давление раствора.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Кейл Б. Лабораторная техника органической химии. М., «Мир», 1966, с. 203 — 204.

2. Дытнерский Ю. И. Мембранные процессы разделения жидких смесей, М., «XHмия», 1975, с. 9 — 14.

3. Деминерализацпя методом электродиализа, М., «Госатомиздат», 1963, с. 7 — 13.