Элеткродиализатор

(56) 1963 3736129/23-2604.05.8423.02.86. Бюл. В 7.Институт химии Дальневосого центра АН СССРВ.П.Гребень, Н.Я.Пивоварацков, И.Г.Родзик,оварский, Н.П.Гнусин,аболоцкий, Н.В.Шельдешов(54) (57) ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР для полу чения кислоты и щелочи, включающий катод и анод, между которьви номе щены чередующиеся катионообменные, аннонообменные и биполярные мембрань обращенные катионообменной стороной к катоду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выкода по току. кислоты и щелочи, электроды лизатор дополнительно снабзен анион обменными мембранами, размещенными между анионообменными и катионообменными мембранами.Изобретение относится к техникеэлектродиализа, конкретнее к конструкциям электродиализаторов с биполярными мембранами, и может быть использовано для получения кислот и щелочей иэ растворов солей и проведения химических превращений с участием ионов водорода и гидроксила,Целью.иэобретения является увеличение выхода по току,кислоты и щелочи.На чертеже представлена схемапредлагаемого диализатора.Электродиалйзатор состоит иэ като"да 1, анода 2 и расположенных между 15ними чередующихся катионообменной 3,анионообменной 4 и дополнительнойанионообменной мембраны 5, биполярных мембран 6 и 7. Дополнительнаяанионообменная мембрана 5 размещена 20между катионообменной 3 и анионообменной 4 мембранами. Мембраны 3,4,5иобразуют элементарную ячейку пакета электродиализатора, котораяповторяется и раэ, 25Катоди биполярная мембрана 6образуют катодную камеру 8. Биполярная мембрана 6 и катионообмениая мембрана 3 образуют щелочную камеру 9.Катионообменная 3 и дополнительная з 0анионообменная мембрана 5 образуютсоленую камеру 10. Дополнительная"обменная мембрана 4 образуют дополнительную кислотную камеру 1. Анконообменная мембрана 4 и биполярнаямембрана 7 образуют кислотную камеру 12. Биполярная мембрана 7 и анод2 образуют анодную камеру 13.Электродиализатор работает следующим образом.В процессе электродиализа электродный раствор щелочи циркулируетпо замкнутому контуру через катодную 8 и анодную 13 камеры, и его концентрадия практически не изменяется.Через щелочную камеру 9 по замкнутому контуру циркулирует раствор щелочи заданной концентрации, которуюподдерживают постоянной путем добавления в контурводы и отбора полученного раствора щелочи. Щелочь вкамере 9 образуется за счет миграции катионов иэ солевой камеры 10 иионов гидроксила, генерироввнных биполярной мембраной 6. Через солевуюкамеру 1 О циркулирует раствор солизаданной концентрации. Концентрацию соли в контуре поддерживают постоянной путем добавления в контур раствора соли или твердой соли и воды. Через дополнительную кислотную камеру 11 по замкнутому контуру прокачивают разбавленный раствор кислоты, концентрацию которого поддерживают на заданном уровне добавлением в контур воды и отбором образующегося в процессе электродиализа в этой камере раствора кислоты. Кислота в камере 11 образуется за счет миграции анионов иэ солевой камеры 1 О и неселективногопереноса ионов водорода из кислотной камеры 12. Через кислотную камеру 2 по замкнутому контуру циркулирует раствор заданной концентрации, которую подцерживают постоянной добавлением в контур разбавленной кислоты и отбором образующейся кислоты. Кислота в камере 12 образуется эа счет переноса анионов иэ камеры 11 и ионов водорода, генерированных биполярной мембраной 7.Электродиалиэатор можно также эксплуатировать в режиме раздельного вывода полученных растворов раэбавлецной и концентрированной кислот, В этом случае в контур циркуляции концентрированной кислоты необходимо добавлять воду.В предлагаемом устройстве дополнительная анионообменная мембрана 5, размещенная между анионообменной.и катионообменной мембранами и приводящая к образованию новой солевой камеры 10 и дополнительной кислотной камеры 11, находится в контакте с разбавленным раствором кислоты, что приводит к значительному снижению переноса ионов водорода из кислоты в соль эа счет улучшения селективности мембраны. Кроме того, ионы водо" рода, прошедшие через анионообменную мембрану 4, попадают в дополнительную кислотную камеру 11, что значительно снижает возможность их попадания в солевую камеру 10, чему препятствует анионообменная мембрана 5, Закисление соли при этом уменьшается, а выход по току кислоты и ще" лочи. увеличивается, Максимальный выход по току кислоты и щелочи имеет место, когда соль нейтральна. Такой режим работы электродиализатора устанавливают подбором концентрации разбавленного раствора кислоты, которая12124 б 2 Раство дкий н Соляная кисло Выход Загряз Концент- Выход Загряз- по то- нение рация, по то- некие ку; Х солью" н. ку, Х солью,Х лектроцентия, н зато Известный редлагае- ый,0 Раство азбавленная соляная кисло Суммарный выход по току соляно кислоты, 7 Электро- диализат Ко Выходпо тотЗагряз нение солью ф раци Курй ИзвестныйРредлагаемый 0,3 14 й концентрации соли к молярной концентрации щел тношение молкислоты. ли 3зависит от свойств катионообменной и анионообменной мембран, образующих солевую камеру, и концентрации щелочи в камере смежной с солевой. Подбор проводят до тех пор, пока выход по току и загрязнение солью не становятся постоянными (стационарный ре-, жим).Отличительным признаком предлагаемого электродиализатора является дополнительная анионообменная мембрана, ,размещенная между катионообменной и анионообменной мембранами и приводящая к образованию новой солевой камеры и дополнительной кислотной. 15П р и м е р. Электродиализатор, изготовленный согласно предлагаемому изобретению, состоит иэ катода 1 и анода 2, изготовленных из стали марки Х 18 Н 10 Т, и расположенных между ни- о ми биполярных мембран 6 и 7 марки МБ-З, катионообменной мембраны 3 марки МК, анионообменных мембран 4 и 5 марки МА.Число элементарных ячеек в пакете 25 электродиализатора составляет 8, рабочая площадь каждой мембраны рав.на 2 дм.Через катодную 8 и анодную 13 камеры циркулирует 1 н. раствор едкого натра, через солевую камеру 10-0,5 н. раствор хлорида натрия, через допол 4нительную кислотную камеру 11-0,3 н.раствор соляной кислоты, через кислотную камеру 12-09 н. раствор соляной кислоты, При 0,3 н. концентрациираствора соляной кислоты, циркулирующего через камеру 11, раствор солиимеет рН = 2,4.Полученные растворы едкого натра,.разбавленной и концентрированной кислоты, выходящие из камер 9,11 и 12,собирают и определяют содержание соляной кислоты и ионов натрия в растворах соляной кислоты, едкого натраи ионов хлора в растворе едкого нат-,ра.В таких условиях испытывают электродиализатор, не содержащий дополнительной анионообменной мембраны 5.Результаты работы двух электродиалиэаторов в стационарных режимахпри плотности тока 1000 А/м приведены в таблице.Технико-экономическая эффективность предлагаемого электродиалиэа-,тора в сравнении с известным заключается в повышении выхода по токукислоты и щелочи и, соответственнов снижении загрязнения солью конечных продуктов, что подтверждаетсяэкспериментальными данными., изложенными в примере и таблице,45, Продолжение таблицы