Известен способ регенерации азотной кислоты из кислотно-солевого раствора путем диализа в режиме противотока кислотно-солевого раствора и воды с последующим электродиализом (1).

Раствор, содержащий, г/л: азотная кислота 484, карбоксильные кислоты 109, медь

6,1, ванадий 1,3, подвергается 4-стадийному диализу с инертными мембранами из пергаментной бумаги. В качестве регенерирующего раствора применяется вода, которая подается противоточно исходному раствору при объемном соотношении кислотносолевого раствора и воды, равном 1:2. После диализной обработки сбросной раствор, содержащий 46,6 г/л азотной кислоты, поступает в обессоливающие камеры многокамерного электродиализатора с чередующимися анионо- и катионообменными мембранами, а регенерирующий раствор, содержащий 220 г/л азотной кислоты вЂ” в рассольные камеры.

После электродиализа концентрация азотной кислоты снижается до 10,2 г/л, а регенерирующий раствор содержит, г/л: азотная кислота 238, карбоксильные кислоты 13,8, медь 3, ванадий 0,5. Коэффициент очистки азотной кислоты от карбоксильных кислот

3,9, от меди 1, от ванадия 1,3. Таким образом, указанным способом невозможно получить азотную кислоту (или другую неорганическую кислоту) достаточной степени чистоты.

Цель изобретения вЂ” повышение чистоты извлекаемой кислоты при сохранении высокой степени регенерации.

Поставленная цель достигается способом регенерации неорганических кислот из кислотно-солевых растворов путем диализа в режиме противотока кислотно-солевого раст IS вора и воды с последующим электродиализом, в котором диализ ведут с использованием анионообменных мембран, а электродиализ вЂ” с чередующимися анионообменными мембранами и биполярными мембранами или биполярными электродами.

При этом диализ ведут при объемном соотношении кислотно-солевого раствора и воды 1:(0,9 вЂ” 1) до степени регенерации

865321

Таблица 1

Концентрация, г/л

КоэффициПроцесс

Азотнокислый раствор

Регенерируюши раствор

Время, ч

Примечание

LiBT очиствЂ” ки кислоты от соНМО Са

HN0 Са ли

Диализ

О 201

13,5 70

Объемное соотношение кислотно-соле22 пн н

21,5 13 1

0,21 вого раствора и воды 1/ 1:0,9

65 вЂ” 75О/е, а электродиализ ведут при плотности тока 300 вЂ” 600 А/м и линейной скорости потока 3 вЂ” 8 см/с.

Указанный режим проведения диализа является оптимальным и приводит к повышению эффективности процесса. Основными показателями диализа являются относительная концентрация кислоты в регенерирующем растворе (К), степень извлечения кислоты в регенерирующий раствор (p) и коэффициент разделения кислоты и соли (k).

Оценкой суммарного влияния трех основных показателей диализа на эффективность процесса служит величина g, причем g =

= .1. м- к. При объемном соотношении кислотно-соленого раствора и воды 1: (0,9 вЂ” 1) и степени регенерации кислоты 65 вЂ” 75О/е величина g, являющаяся критерием эффективности диализа, принимает максимальное значением, причем любой другой режим проведения диализа приводит к уменьшению значения g.

В случае проведения электродиализа при плотности тока ниже ЗООА/м скорость процесса резко уменьшается; при плотности тока выше 600 A/ì значительно ухудшаются электрохимические показатели электродиализа (выход по току и расход электроэнергии) .

Уменьшение линейной скорости потока растворов при электродиализе ниже 3 см/с приводит к ухудшению гидродинамических условий в камерах электродиализатора и, следовательно, к повышению расхода электроэнергии. Увеличение линейной скорости потока растворов выше 8 см/с приводит к повышению энергозатрат на перекачку растворов.

Технология способа состоит в следующем

Кислотно-солевой раствор подвергают диализу с анионообменными мембранами в режиме противотока кислотно-солевого раствора и воды при объемном соотношении кислотно-солевого раствора и воды 1: (0,9вЂ”

1) до степени регенерации кислоты 65 вЂ” 75 /е

Полученные после диализа растворы подвер. гают электродиализу с чередующимися анионообменными мембранами биполярными мембранами или биполярными электродами

15 го

3О

40 при плотности тока 300 вЂ” 600 А/м и линейной скорости потока 3 вЂ” 8 см/с.

Пример 1. Азотнокислый раствор, содержащий 201 г/л азотной кислоты и 22 г/л кальция, подвергают последовательно диализу и электродиализу. Диализ проводят на фильтрпрессном диализаторе с тремя анионообменными мембранами винилпиридинового типа, содержащими в композиции сополимер этиленпропиленового каучука, 2,5-метилвинилпиридин и дивинилбензол, с рабочей площадью 100 см каждая. В качестве регенерирующего раствора используют воду, которая поступает в диализатор противотоком диализируемому раствору при объемном соотношении азотнокислого раствора и воды 1:0,9, 1:0,95 и 1:1 до степени регенерации кислоты 65,70 и 75О/р и температуре 22 С. Объемы переработанного азотнокислого раствора в каждом опыте вЂ” 1 л.

Полученные после диализа растворы подвергают электродиализу в 5-ти камерном фильтрпрессном электродиализаторе с чередующимися высокоосновными анионообменными мембранами МАЛ вЂ” 2 и биполярными мембранами на основе ионитов КУ вЂ” 2 и

ЭДЭ вЂ” I ОП (по 2 шт. каждой) . Рабочая площадь одной мембраны 55 см .

Первая камера электродиализатора ограничена анодом и анионообменной мембраной, вторая вЂ” анионообменной и биполярной мембранами, третья вЂ” биполярной и анионообменной мембранами, четвертая анионообменной и биполярной мембранами, пятая вЂ” биполярной мембраной и катодом.

Регенерирующий и отработанный азотнокислый растворы, полученные после диализа, поступают на переработку в камеры 1,3 и 2,4 соответственно, и их перерабатывают в режиме циркуляции при плотности тока 300, 450 и 600 А/м и линейной скорости потока 3, 5 и 8 см/с. В качестве католита (камера 5) используют IM раствор гидроокиси натрия. Катод изготовлен из нержавстали, анод вЂ” из платинированного титана. Температура процесса 22 вЂ” 30 С.

Полученные данные процессов диализа и электродиализа по примеру 1 представлены в табл. 1.

865321

Продолжение табл. 1!

Концентрация, г/л Коэффи- циент

Азотнокислый Регенерирующий очистки раствор кислоты

Время, ч

Примечание

Процесс раствор от соли

L HNOç Сà HNO Са

Электродиализ

21,5 131 0,21

24 178 0,24

13 6

То же

201 22 0 О

V = 1:0,95

Р = 70Z

Диализ

21,75 141 0,23 пни

14,5 60

Электродиализ

D = 450 А/м

21,75 141 0,23

24 179 0,25

U = 5 cM/с

V = 1:1

О 0

201

Диализ

753

21,7 151 0,28 п1111

Электродиализ

= 600 А/м

151 0,28

21,7

6,5 6 24 179 0,25 U = 8 см/с заменяют на биполярные электроды, которые представляют собой титановые листы покрытые с анодной стороны слоем платины.

Полученные данные по примеру 2 представлены в табл. 2.

Та блица 2

Концентрация, г/л

Ко эффициент очистПримечание

Процесс

Время, ч

Регенерирующий раствор

Сернокислый раствор ки кис лоты от соли

Н ЬОч Ni H SOg Ni

Р = 65K

25 0

150

Диализ

V = 1:0,9

97,5 0,4

24,6

Электродиализ

D = 300 А/м

97,5 0,4

24,6

Пример 2. Сернокислый раствор, содержащий 150 г/л серной кислоты и 25 г/л

N i подвергают последовательно диализу и электродиализу, как и в примере 1, с той лишь разницей, что биполярные мембраны

Степень регенерации кислоты I при диализе

657., плотность тока D 300 А/м, линейная скорость U 3 см/с

865321

Продолжение табл. 2

Концентрация, г/л

КоэфвЂ” фициент очист

Примечание

Время, ч

Процесс

Регенерирующий раствор

Сернокислый раствор ки кисло ты от соли

Н 50, 1!11" Н 50! Nj

U = 3 см/с

0,47

133

То же

V = 1:0,95

70Z

0 0

105 0,44

150

Диализ

24,5

45!! !!!!

Злектродиализ

0 = 450 А/м

105 0,44

132 0,47

0 0

112,5 0,55

24,5

0 =5 см/с

9,5

V = 1:1

150

Диализ

Г = 75X

24,5!! !! !!

Электродиализ

D = 600 А/м

112,5 0 55

134 0,48

24,5

U = 8 см/с

26,5

Как следует табл. 1 и 2, предлагаемый способ регенерации неорганических кислот из кислотно-солевых растворов позволяет значительно повысить чистоту получаемой кислоты при сохранении высокой степени регенерации по сравнению с известным способом. При этом только совокупность отличительных признаков приводит к достижению поставленной цели. В случае замены одной стадии способа на стадию известного 4р способа (например, проведение диализа с инертными мембранами в режиме противотока или проведение электродиализа с катионообменными и анионообменными мембранами) чистота получаемой кислоты оказывается неудовлетворительной.

Пример 3. Азотнокислый раствор, имеющий состав, как и в примере 1, подвергают последовательно диализу при объемном соотношении азотнокислого раствора и воды

1:0,95 до степени регенерации кислоты 70% и электродиализу. Полученные после диализа растворы подвергают зяектродиализу в пятикамерном фильтрпрессном электродиализаторе с чередующимися высокоосновными анионообменными мембранами МАЛ-2 и катионообменными мембранами МКЛ-1 (по две шт. каждой). Рабочая площадь одной мембраны 55 см . Первая камера электродиализатора ограничена анодом и катионообменной мембраной, вторая вЂ” катионо- и анионообменной мембранами, третья анионо- и катионообменной мембранами, четвертая вЂ” катионо- и анионообменной мембранами, пятая вЂ” анионообменной мембраной и катодом.

Регенерирующий и отработанный азотнокислые растворы, полученные после диализа, поступают в камеры 2, 4 и 1, 3, 5 соответственно и перерабатываются в режиме циркуляции при плотности тока 450 А/м и линейной скорости потока 5 см/с. Температура процесса, материалы катода и анода как и в примере 1, Полученные данные по примеру 3 представлены в табл. 3.

865321

Таблица 3

Концентрация, г/л

Примечание

Коэффициент очистки

Регенерирующий раствор

Азотнокислый раствор

Время, ч

Процесс кислоты от соли

HNO, Са

НИОз Са"

V= 1:0,95

201 22

Диализ

P = 70K

0,23

60 21,75 141

14,5

0= 450 А/м

U= 5 см/с

0,23

9,4

60 21,75 141

6 12,9 170

Электродиализ но в качестве мембран используют инертные

20 диафрагмы из пергаментной бумаги. Полученные после диализа растворы подвергают электродиализу, как и в примере 3, при плотности тока 450 А/м2 и линейной скорости потока 5 см/с.

Полученные данные по примеру 4 предо ставлены в табл. 4.

Таблица 4

Концентр ация, г /л

Коэффициент очистки

Примечание

Регенерирующий раствор

Азотнокислый раствор

Процесс

Время, ч кислоты от соли

HNO> Са HNO Са

Ч =1:0,95

0 0

201 22

60 14

P=70X.

141

2,5

Электродиализ

D =450 А/м

60 14 141 8

6 15,5 169 7,3

U =5 см/с

То же

Как следует из табл. 4, чистота получаемой азотной кислоты также оказывается неудовлетворительной (коэффициент очистки 2,5).

Таким образом, использование предлагаемого способа регенерации неорганических кислот из кислотно-солевых растворов обеспечивает повышение чистоты получаемой кислоты в 20 вЂ” 40 раз по сравнению с известным способом (при примерно одинаковых расходах энергии).

Формула изобретения

Как следует из данных, представленных в табл. 3, чистота получаемой азотной кисл оты оказывается неудовлетворительной (коэффициент очистки 2).

Пример 4. Азотнокислый раствор, имеющий состав, как и в примере 1, подвергают последовательно диализу и электродиализу. Диализ проводят, как и в примере 3, Предлагаемый способ может быть использован для регенерации кислот из технологических и сбросных растворов гидрометаллургических предприятий различных отраслей промышленности.

1. Способ регенерации неорганических кислот из кислотно-солевых растворов путем диализа в режиме противотока кислотно-солевого раствора и воды с последующим электродиализом, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты извлекаемой кислоты при сохранении высокой степени ре865321

11 генерации, диализ ведут с использованием анионообменных мембран, а электродиализ вЂ” с чередуюшимися анионообменными мембранами и биполярными мембранами или биполярными электродами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диализ ведут при объемном соотношении кислотно-солевого раствора и воды 1: (0,9вЂ”

1) до степени регенерации 65 вЂ” 75о/о, а электродиализ ведут при плотности тока 300вЂ”

600 А/м и линейной скорости потока 3вЂ”

8 см!с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3673068, кл. 204 вЂ” 180, опублик. 1973.

Редактор С. Родикова

Заказ 79! 7/10

Составитель О. Зобнин

Тех ред А. Бойкас Корректор У. Пономаренко

Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патен1», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ регенерации неорганических кислот

Похожие патенты:

Пенный выпарной аппарат // 865306

Выпарной аппарат // 865305

Регулярная насадка для тепломассообменных колонн // 860837

Устройство для очистки газа // 860834

Роторный многоступенчатый пленочный аппарат для жидкофазных реакций // 860793

Аппарат погружного горения для нагревания и выпаривания жидкости // 860792

Выпарной аппарат // 860790

Составная мембрана для разделения газовых смесей и способ ее изготовления // 858547

Многоступенчатая испарительная установка мгновенного вскипания // 856997

Керамический фильтр // 856495

Выпарной аппарат для очистки продувочной воды парогенерирующей установки атомной электростанции // 2100041

Изобретение относится к энергетике, а более конкретно к вспомогательным системам парогенерирующей установки атомной электростанции, а также может быть использовано в выпарных установках для упаривания перегретых солесодержащих жидкостей в металлургической, химической и других отраслях промышленности

Способ изготовления текучего порошка, включающего покрытые частицы на распылительно-сушильной или распылительно- охлаждающей установке // 2102100

Способ получения раствора целлюлозы в n-оксиде третичного амина // 2104078

Изобретение относится к способу получения раствора и, в частности к способу получения раствора целлюлозы в N-оксиде третичного амина

Способ получения чистого кислорода // 2105711

Изобретение относится к ионной технологии и может быть использовано в медицине, машиностроении, на транспорте, в том числе речном и морском, в автомобильной промышленности, сельском хозяйстве, авиации, космической технике, металлургии, энергетике

Вакуум-выпарная установка // 2106889

Способ извлечения твердых остатков из текучей среды посредством выпаривания и установка для его осуществления // 2109545

Изобретение относится к способу извлечения твердых остатков, находящихся в суспензии или в растворе текучей среды, которая включает в себя быстроиспаряющиеся компоненты, в частности воду

Высокодисперсное сыпучее анионное поверхностно-активное вещество для моющих и/или очистительных средств, высокодисперсная сыпучая моющая и/или очистительная композиция и способ получения высокодисперсных сыпучих анионных поверхностно-активных веществ или их смеси // 2113455

Изобретение относится к высокодисперсному сыпучему анионному поверхностно-активному веществу для моющих и/или очистительных средств, которое имеет микропористую структуру без пылеобразующих долей, причем его насыпная плотность составляет минимум 150 г/л, а содержание в нем остаточной воды - максимум 20 мас

Устройство для удаления из жидкостей твердых и летучих загрязняющих веществ // 2114680

Многокорпусная выпарная установка // 2115737

Изобретение относится к оборудованию для выпаривания жидкости и может быть использовано в сахарной и других отраслях промышленности

Вакуум-выпарная установка // 2116102

Изобретение относится к производству оборудования для химической, пищевой, медицинской и биотехнологий, в частности вакуум-выпарных установок