Биполярная ионообменная мембрана

О П И С А Н И Е 317692ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Соеетскик Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства М Заявлено 17.1.1969 ( 1297462,23-5)с присоединением заявки чеПриоритетОпубликовано 19.Х.1971. Бдоллетсць31Дата опубликования описания 27,;11.1971 МПК С 081 1/3 Комитет по делам изобретений и открыти при Соеете тйинистрое СССРУДК 661.183,123 (088.8) Авторизобретения Д, Ушак Заявитель есоюзныи научно-исследовательский институт водоснабжения,гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии БИПОЛЯРНАЯ ИОНООБМЕНН ЕМБРАНА Изобретение касается электрохимически активных мембран (диафрап), в частности биполярных, используемых в качестве генераторов Н+ и ОН - ионов при электрохимцческом получении кислот и щелочей из их солей, а также в качестве аналогов некоторых биологических мембран.Известны биполярцые мембраны, представляющие собой двухслойные ионообменные мембраны, одна поверхность которых обладает катионо-, а другая анионообменными свойствами. Такие мембраны характеризуются в электрическом поле полупроводниковой проводимостью: малым электрическим сопротивлением в прямом направлении, когда катионообменные поверхности мембран обращены к аноду, а ациоцообмецные к катоду, и высоким сопротивлением в обратном направлении, Причем в обратном (закрытом) направлении, когда поверхности биполярных мембран, обладающие катионообмеццыми свойствами, обращены к катоду, такие мембраны являются в высокой степени избирательными к ионам Н+ и почти весь ток через них в этом направлении переносится этими ионами, образующимися за счет разлоукения воды в мембрацеН;О = НН -При получении растворов кислот (НС 1, зСООН) и щелочей (МаОН) с концентраццямц до 1 а экв,г путем многокамерного электродцалцза с бцполярцыми ц ионообменными мембранами чистых водных растворов .аС цлц СНзСООХа, являющцхся в этом случае псходцьм сырьем для получения кислоты ц щелочи, необходимо в качестве исходного сырья использовать чистые растворы, не содержащие катионов Са, Мд, Ге дд др., способных к образованию нерастворимых сое дццеццй прп повышении рН. В противном случае, например, прц обработке природных рассолов происходит выпадание нерастворимых соеддшений этик катионов 1 СаСОз, Мд(ОН)ь Ге(ОН)з и др. на поверхности биполярныхсмбрац со стороны щелочных камер, так как в пограничных слоях растворов у этик поверхцосгсй под действием концентрационной полярд:згцдцц концентрация и рН растворов наиболее высокие. Выпадание отложений увеличи- Ю вает электрическое сопротивление мембран инарушает движение раствора в щелочных кахдерах,Борьоа с этими отложениями способом изменения направления электрического тока, 25 обышо 11 дшмсцяемьдм в электродиализе дляборьбы с отложениями на мембранах ц являющимся едццс;веццо приемлемым в данном сл чае, цсвоз з Ож па, поскольдсу, как отмечено выше, обычная биполярная мембрана является ЗО гецератором Н ц ОН - ионов только прином определенном направлении электрического тока, и перестает выполнять эту функцию при изменении направления тока.Предметом изобретения является симметричная биполярная мембрана, т. е. такая биполярная мембрана, которая при любом направлении электрического тока, проходящего через нее, является гнератором Н+ и ОН- ионов и почти весь ток через нее переносится этими ионами.Согласно изобретению биполярная мембрана представляет собой трехслойную ионообменную мембрану, поверхностные слои которой обладают либо катионо-, либо анионообменными свойствами, а заключенный между ними внутренний слой обладает соответственно анионо- или катионообменными свойствами. Такую мембрану можно рассматривать, как состоящую из двух обычных биполярных мембран и имеющую два перехода катионит-анионит с полупроводниковыми свойствами, включенные один навстречу другому, Так как при любом направлении электрического тока один из двух переходов оказывается всегда включенным в прямом направлении, а другой в обратном, симметричная биполярная мембрана уже не обладает полупроводниковыми свойствами, а электрический ток через нее в любом направлении почти полностью переносится ионами Н+, образующимися на переходе катионит - анионит, включенном в обратном направлении. Благодаря этому при изменении направления электрического тока через мембрану происходит глубокое снижение рН растворов на поверхности мембраны, где до реверсирования тока оно было очень высоким, и наоборот, на противоположной поверхности, где величина рН растворов до реверсирования была очень низкой, она резко увеличивается.Биполярные мембраны, полученные по изобретению, обладают высокими электрохимическими показателями, а главное - полной обратимостью (асимметрия свойств в обоих направлениях не превышает -+5% ) .Применение предложенных трехслойных биполярных мембран вместо обычных биполярпь 1 х даст возможность предотвратить отложения па этих мембранах, возникающие из-за высоких значений рН и концентрации растворов у их поверхности в щелочных камерах, 10 периодическим кратковременным реверсированием электрического тока, достаточным для кратковременного глубокого снижения рН и концентрации растворов на поверхности мембран со стороны щелочных камер и для раст ворения отложений на них без существенныхизменений рН и концентрации растворов в самих камерах, Кроме того, применение трехслойных симметричных мембран несколько упрощает сборку аппаратов, так как, во-первых, 20 такие мембраны не нужно ориентировать определенным способом относительно электродов, а во-вторых, сами мембраны ооладают лучшими механическими свойствами вследствие симметрии их структуры, что предотвра щает их коробление в воде из-за различнойстепени набухания катионита и анионита,Предмет изобретения30 Биполярная ионообменная мембрана, состоящая из слоя, обладающего ионообменными свойствами, и слоя, обладающего катионообменными свойствами, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения отложения не растворимых солей на ее поверхности приэлектродиализе, она включает три слоя, расположенные так, что поверхностные слои обладают либо катионо-, либо анпонообменными свойствами, а заключенный между ними 40 внутренний слой обладает соответственно анионо- или катионообменными свойствами, Составитель Г. Л. РусскихРедактор Л. К. Ушакова Тсхрсд Л. В. Куклина Корректоры: В. П. федулова и Е. Н. Зимина Заказ 3468/13 Изд, М 1469 Тираж 473 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий нри Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/6 Типография, пр, Сапунова, 2