Биполярная ионообменная мембрана

(51) ОБРЕТ ДЕТЕЛЬСТВУ я 942и ДальСССРН;Я Пидзик осточного в етельство СССР В 13/04, 1978 шхзйгу", 60, У 4,4 ( ОНООБМЕННАЯ химических прополярную мемббл бменнымь испольализа ваньи п еи из химн щих с ильных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР"1. РЬузхса 1 СЬ35 195654)(57) БИПОЛЯРНАЯМБРАНА для электрцессов, включающая Изобретение относится кэлектрохимических производсчастности к биполярным иономбранам, которые могут бызов процессах электродипр олучении кислот и щелорастворов солей и проведенических превращений, протекаюучастием водородных и гидро Цель изобретения - уменьшение переноса через биполярную мембрануионов электролита, находящегося сней в контакте, и увеличение вЬходапо току водородных и гидроксильиыхионов и повышение чистоты получаемого продукта,На чертеже изображен общий видпредлагаемой мембраны,Биполярная ионообменная мембранасодержит биполярную ионообменнуюмембрану, имеющую катионообменный В 13/00, В 01 1) 69/О рану с катионообменным и анионообменным слоем, о т л и ч а ю щ а я стем, что, с целью увеличения выходапо току водородных и гидроксильныхионов и повышения чистоты получаемыхпродуктов, биполярная ионообменнаямембрана для электрохимических процессов дополнительно снабжена перфорированными ионообменными мембранами,установленными в рамке на расстоянии от биполярной мембраны, причеманионообменная мембрана - со стороныанионообменного слоя, а катионообменная - со стороны катионообменногослоя, причем все мембраны соединенымежду собой по периметру,слой 1 и анионообменный слой 2, катионообменную 3 и дополнительнуюанионообменную 4 мембраны, на которых выполнены перфорации:5, Всемембраны соединены между собой попериметру;6 Способ соединения мембран не имеет существенного значения,например мембраны по периметру могутбыть склеены, сварены, сжаты междурамками устройства, в котором используется биполярная мембрана, илизаключены в отдельную рамку мбрана установ кой ячейке так, ная стороны быто при пропусктрического тонтрация раствоу дополнительбиполярной, 2 и дополни Ксли биполярная ме лена в электрохимичес чтобы ее катионообмен ла обращена к катоду, кании постоянного эле ка через ячейку конце ра, находящегося межд .ной катионообменной 3 образованной слоями 1тельной анионообменной 4 мембранами, значительно понизится по сравнению с концентрацией внешнего электролита, Поэтому заявляемая биполярная мемб 5 рана генерирует водородные и гидроксильные ионы с большим выходом по то.- ку, чем известная биполярная мембрана, состоящая из катионообменного и анионообменного слоев, Можно было бы предположить, что выход по току водородных и гидроксильных ионов должен быть максимальным, если при изготов-. лении предлагаемой биполярной мембраны взять неперфорированные допол-" нительные катионообменную 3 и анионо обменную 4 мембраны, Однако опытным путем показано, что в этом случае из за сильного обессоливания электролита, находящегося между катионооб 20 менной 3, биполярной, образованной слоями 1, 2 и анионообменной 4 мембранами, падение напряжения на такой биполярной мембране в рабочем диапа зоне плотностей тока (500-. 1000 А/м ) 25, достигается 30:В, Такая биполярная мембрана непригодна для эксплуатации в электродиализаторахНаличие перфораций 5 в дополни тельных катионообменной 3 и анионо обменной 4 мембранах позволяет снизить падение напряжения на заявляемой биполярной мембране, поскольку через перфорации 5 внешний электролит поступает в слои между дополнптель=- ной катионообменной 3, биполярной, образованной слоями 1, 2, и дополни тельной анионообменной 4 мембранами, что увеличивает их электропровод- ность, 40Изменением относительной площади перфораций 5 (площади перфораций, приходящейся на единицу поверхности мембраны) можно регулировать поступ". ление и концентрацию электролита в этих слоях Оптимальная относитель". ная площадь перфораций 5 зависит от свойств катионообменной и анионообменной мембран, составляющих предлагаемую биполярную мембрану, и усло вий ее работы: уменьшается при увеличении концентрации внешнего электролита и при увеличении диффузионной проницаемости. перфорированных мембран 3, 4 и увеличивается при увеличении плотности тока., Поэтому в каждом конкретном случае оптимальнаяотносительная площадь перфораций определяется экспериментально до соблю"дения следующего условия: падениенапряжения на предлагаемой мембранецолжно быть равно сумме падений напряжений на катионообменной 3, биполярной, ,образованной слоями 1, 2, ианионообменной 4 мембранах.П р и м е:р, Гетерогенную сульфокатионитовую мембрану МКи гетерогенную высокоосновную мембрануМАв воздушно-сухом состоянииперфорируют нанесением на их поверхность сквозных отверстий 5 площадьюй1 мм . Предлагаемую биполярную мембрану получают, располагая перфорированную катионообменную мембрану 3 состороны Фосфдрноф кислотного слоя 1а перфорированную анионообменнуюмембрану 4 "- со стороны высокоосновного анионитового слоя 2 гетерогенной биполярной мембраны МБ-.3, Всемембраны заключают в резиновую рамкуТакая биполярная мембрана при контак"те с 2.н. растворами соляной кислотыи едкого натра, плотности тока1000 Ам имеет следующие электрохимические свойства: число переносаиона натрия "- 0,02; число переносаиона хлора в . 0,10, выход по току водородных и гидроксильньпс ионов 88%, падение напряжения :. 2,7:В,Таким образом, предлагаемая мембрана имеет более высокий выход потоку водородных и гидроксильныхионов (88% для предлагаемой и 747.для прототипа),Эти преимущества позволят при использовании предлагаемой биполярной ионообменной мембраны повысить кон центрацию получаемых щелочей и кис . лот, снизить их загрязнение солью, снизить энергетические затраты на процесс электродиализа, увеличить производительность злектродиализаторов, Существенным является также то, что для производства заявляемой биполярной мембраны можно использовать изготовленные по известной технологии катионообменные, анионообменные и биполярные ионообменные мембраны,1150989 едак тор . 0,(Рилиппон тор:М,Демчик К ед Л. Сердюков аб., д. Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород,агарина, 10 Заказ 434 б ВН 1 П 1 ПИ Гос венного комитета по изобретени 113035, Москва, Ж, Раушскан Подпи открь ясноел иям при ГКНТ СССР 4/5