Способ модифицирования мембран

1. СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ МЕМБРАН для разделения анионов путем выдержки их в растворе, содержащем ионы четырехвалентного металла с последующей обработкой щелочью, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента разделения анионов NO^-₃ и SO²₄^-, мембраны выдерживают в растворе, дополнительно содержащем водорастворимый органический растворитель, при объемном соотношении металлсодержащий раствор водорастворимый органический растворитель 1 0,95 1,05.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют изопропиловый спирт или этиловый спирт, или ацетон.

Изобретение относится к способам получения специфических ионитовых мембран и может быть использовано в мембранных процессах для разделения различных анионов.
Цель изобретения повышение коэффициента разделения анионов NO₃^- и SO₄^2-.
Предлагаемый способ осуществляли следующим образом. Анионитовую мембрану выдерживали в смеси растворов хлорида или нитрата титана, циркония или олова и органического растворителя: изопропилового спирта (ИПС), ацетона или этанола. Затем мембрану помещали в раствор щелочи. В результате обработки получали модифицированную мембрану, содержащую в своей структуре гидроксиды титана, циркония или олова. После отмывки и сушки мембрану помещали в 2-камерный электродиализатор для испытаний в процессе разделения анионов SO₄^2- и NO₃^-. В катодной камере аппарата циркулировала смесь растворов нитрата и сульфата натрия, а в анодной камере раствор азотной кислоты. После окончания процесса анализировали содержание нитрат- и сульфат-ионов в анолите и католите.
П р и м е р 1. Воздушно-сухую анионитовую мембрану выдерживали в течение 24 ч в смеси 50%-ного раствора четыреххлористого титана в 1 н. растворе соляной кислоты и изопропилового спирта в объемных соотношениях 1:0,96; 1:1,0 и 1:1,05, после чего погружали на 1 ч в 1 н. раствор едкого натра при температуре 70^оС, промывали водой и высушивали при температуре 70^оС в течение 10 ч. Далее мембрану испытывали в процессе разделения в 2-камерном электродиализаторе, в катодной камере которого циркулировал 1 л смеси, содержащей 25,1 г/л NaNO₃ и 67,6 г/л Na₂SO₄, а в анодной- раствор НNO₃ с концентрацией 6,3 г/л. Электродиализ проводили при плотности тока 100 А/м² в течение 6 ч. Коэффициент разделения составил в среднем 8,8. Коэффициент разделения для мембраны, полученной по способу-прототипу составил 6,0, т. е. в 1,5 раза ниже (коэффициент разделения для исходной гетерогенной анионитовой мембраны составил 5,2).
П р и м е р 2. Воздушно-сухую анионитовую мембрану выдерживали в течение 24 ч в смеси 50%-ного раствора четыреххлористого титана в 1 н. растворе НСl и ИПС в объемном соотношении 1: 1,05, после чего погружали на 1 ч. 1 н. раствор NaOН при температуре 70^оС, промывали водой и высушивали при температуре 70^оС в течение 10 ч. Далее мембрану испытывали в процессе разделения, в 2-камерном электродиализаторе, в катодной камере которого циркулировал 1 л смеси, содержащей 25,1 г/л NaNO₃ и 67,6 г/л Na₂SO₄, а в анодной 1 л раствора НNO₃ с концентрацией 6,3 г/л. Электродиализ проводили при плотности тока 100 А/м² в течение 6 ч. Коэффициент разделения ионов NO₃^-/SO₄^2- для мембраны составил 8,9.
П р и м е р 3. Воздушно-сухую анионитовую мембрану выдерживали в течение 24 ч в смеси 50%-ного раствора четыреххлористого титана в 1 н. растворе соляной кислоты и изопропилового спирта с объемом соотношений 1:0,96, после чего погружали на 1 ч в 1 н. раствор едкого натра при температуре 70^оС, промывали водой и высушивали при температуре 70^оС в течение 10 ч. Далее мембрану испытывали в процессе разделения 2-камерном электродиализаторе, в катодной камере которого циркулировал 1 л смеси, содержащей 25,1 г/л NaNO₃ и 67,6 г/л Na₂SO₄, а в анодной раствор HNO₃ с концентрацией 6,3 г/л. Электродиализ проводили при плотности тока 100 А/м² в течение 6 ч. Коэффициент разделения составил 8,6.
П р и м е р 4. Воздушно-сухую анионитовую мембрану выдерживали в течение 24 ч в смеси 50%-ного раствора четыреххлористого титана в 1 н. растворе соляной кислоты и ацетона в объемном соотношении 1:1,0, после чего погружали на 1 ч в 1 н. раствор NaOН при температуре 70^оС, промывали водой и высушивали при температуре 70^оС в течение 10 ч.
Далее мембрану испытывали в процессе разделения в 2-камерном электродиализаторе, в катодной камере которого циркулировал 1 л смеси, содержащей 25,1 г/л Na₂SO₄, а в анодной раствор НNO₃ с концентрацией 6,3 г/л. Электролиз проводили при плотности тока 100 А/м² в течение 6 ч. Коэффициент разделения мембраны по способу-прототипу составил 6,0.
П р и м е р 5. Воздушно-сухую анионитовую мембрану выдерживали в течение 24 ч в смеси 50%-ного раствора четыреххлористого титана в 1 н. растворе НСl и этилового спирта в объемном соотношении 1:1,0.
Затем погружали мембрану на 1 ч. в 1 н. раствор NaOH при температуре 70^оС, промывали водой и высушивали при температуре 70^оС в течение 10 ч.
Далее мембрану испытывали в процессе разделения в 2-камерном электродиализаторе, в катодной камере которого циркулировал 1 л смеси, содержащей 25,1 г/л NaNO₃ и 67,6 Na₂SO₄, а в анодной 1 л раствора НNO₃ с концентрацией 6,3 г/л. Электродиализ проводили при плотности тока 100 А/м² в течение 6 ч. Коэффициент разделения ионов NO₃^-/SO₄^2- для мембраны составил 6,2.
П р и м е р 6. Воздушно-сухую анионитовую мембрану выдерживали в течение 24 ч в смеси 50%-ного раствора четыреххлористого циркония в 1 н. растворе НСl и изопропилового спирта в объемном соотношении 1:1,0 после чего погружали на 1 ч в 1 н. раствор NaOH при температуре 70^оС, промывали водой и высушивали при температуре 70^оС в течение 10 ч. Затем мембрану испытывали в процессе разделения в 2-камерном электродиализаторе, в катодной камере которого циркулировал 1 л смеси, содержащей 25,1 г/л NaNO₃ и 67,6 г/л Na₂SO₄, а в анодной камере раствор HNO₃ с концентрацией 6,3 г/л. Электродиализ проводили при плотности тока 100 А/м² в течение 6 ч. Коэффициент разделения ионов NO₃^-/SO₄^2- для мембраны, полученной этим способом, 7,8, а по прототипу 5,8.
П р и м е р 7. Воздушно-сухую анионитовую мембрану выдерживали в течение 24 ч в смеси 50%-ного раствора четыреххлористого олова в 1 н. растворе HCl и изопропилового спирта в объемном соотношении 1:1,0 после чего погружали на 1 ч 1 н. раствор NaOH при температуре 70^оС, промывали водой и высушивали при температуре 70^оС в течение 10 ч. После чего мембрану испытывали в процессе разделения в 2-камерном электродиализаторе, в катодной камере которого циркулировал 1 л смеси, содержащей 25,1 г/л NaNO₃ и 67,6 г/л Na₂SO₄, а в анодной раствор НNO₃ с концентрацией 6,3 г/л.
Электродиализ проводили при плотности тока 100 А/м² в течение 6 ч. Коэффициент разделения ионов NO₃^-/SO₄^2- для мембраны составил 6,3, по прототипу 5,6.
Таким образом, предлагаемый способ модифицирования анионитовых мембран позволяет примерно в 1,5 раза повысить коэффициент разделения ионов SO₄^2- и NO₃^- по сравнению с мембранами по способу-прототипу.
Изобретение относится к получению пакетовых мембран. Модифицирование анионитовых мембран осуществляют путем выдержки мембраны в смеси, содержащей раствор солей четырехвалентного металла и органический растворитель при объемном соотношении 1 : 0,96 - 1,05 соответственно, с последующей обработкой щелочью. В качестве органического растворителя используют изопропиловый спирт.