Электродиализатор

(54) (57 св, Нф 8 авт я тем нияи,о снаб раземяионовыхода электр току кислоты ии ДальнСССРН. Я.Родзи осточно атор дополн енной мембр у соединенн нообменными а ель ен анионоо ещенной ме ромками ам о Пивов а Н. Я И. Заб В. Ю.)вава ЬР, М Ю 4 л оникс СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТ(71) Институт химнаучного центра АН(56) Ав е 1237230 ОБРЕТЕНИЯ ЗЛЕ КТРОДИАЛИЗАТОР по 111, отличающ что, с целью увелич1 12Изобретение относится к техникеэлектродиализа, конкретнее. к конструкциям электродиализаторон с биполярными мембранами, и может быть использовано для получения кислот ищелочей из растворов солей и проведения химических превращений с участием ионов водорода и гидроксиля.Цель изобретения - увеличение выхода по току кислоты и щелочи,Сущность изобретения поясняетсяна чертеже.Электродиализятор состоит цз катода 1 и анода 2, расположенных между ними чередующихся катионообменных3 и 4, анионообмецных 5 и 6, биполярных 7 и 8 мембран и дополнительнойанионообменцой мембраны 9, Лополцительная мембрана 9 размещена междукятионообмецной 3 ц лнионообмецной6 мембранами. Мембрана 5 соедиценас мембраной 3, а мембрана 6 соединена с мембраной 4 тремя кромками таким образом, что образуются камеры,открытые с одной стороны.Мембраны 3 - 6, 8 и 9 образуютэлементарную ячейку пякетл электродиализятОра которая повторяетсярлз. Катод 1 и биполярцяя мембрана7 образуют электродную камеру 10.Биполярная мембрана 7 и ационообменцля мембрана 5 образуют щелочную камеру 11, Лнионообмецная 5 и кятионообменная 3 мембраны образуют камеруконцецтрировяния щелочи 12. Катиоцообмецнля 3 и дополнительная яциоцообменная мембрана 9 образуют соленуюкамеру 13. Дополнительная яциоцообмецная мембрана 9 и яционообмецнлямембрана 6 образуют дополнительнуюкислотную камеру 14. Анионообменная6 и катионообменняя 4 мембраны образуют камеру 15 концентрирования кислоты, катионообменцая 4 и биполярная8 мембраны образуют, кислотно каме-ру 16.Электродиализатор работает следующим образом.В процессе электродиализа элек -тродный раствор щелочи циркулируетпо замкнутому контуру через катодную 1 О и анодную 17 камеру и его концецтрация практически не изменяется.Через щелочную камеру 11 по замкнутому контуру циркулирует разбавленный раствор щелочи заданной (практически не изменяющейся) концентрации,Камера 12 имеет выход, но не имеетвхода, и щелочь в ней образуется за37230 55 5 10 15 20 25 30 35 0 45 счет осмоса и электроосмоса воды имиграции катионон соли из солевойкамеры 13 и ионов гидроксила из камеры 11, которые генерирует биполярная мембрана . Через соленую камеру 13 циркулируетпо замкнутому контуру раствор заданной концентрациикоторую поддерживают постоянной добавлением в контур раствора соли илитвердой соли и воды, Через камеры 14и 16 по замкнутому контуру циркулирует разбавленный раствор кислоты,концентрацию которого поддерживаютнл элдянцом уровне добавлением в кон.тур воды и отбором полученного рлстнорл. Кислота н камере 14 образуетсязл счет миграции лнионон из солевойкамеры 3 и цеселектинного переносаиоцон водорода из камеры 15 концентрирования кислоты. Камера 15 имеетвыход, но не имеет входа, и кислотан ней образуется в результате осмосаи электроосмоса воды и миграции аниоцон из камеры 14 и ионон водорода изкамеры 16, которые генерирует биполярная мембрана 8,Унеличецие выхода по току кислоты и щелочи в предлагаемом электродиллизлторе обусловлено следующимипричинами,В предлагаемом устройстве аниоцообменная мембрана, являющаяс.я составной частью соленой камеры электродиллизаторл, находится в контакте сразбанленцым раствором кислоты,нследстние чего значительцо уменьшается перенос ионов водорода из кислоты н соль, т,е. умецьщается закисление соли,Максимальный выход по току кислоты и щелочи имеет место, когда сольнейтральна. Такой режим работы электродиализлтора устанавливают подбором концентрации разбавленного растнора кислоты которая определяетсясвойстнями катионообменной и анионообменной мембран, образующих соленуюкамеру. Подбор проводят до установления постоянного выхода по току кис.лоты и щелочи (стационарный режим). П р и м е р, Катод 1 и анод 2 изготонлены из стали марки Х 8 НОТ.Между цими расположены биполярные мембраны 7 и 8 марки МБ-З, катионообменцые мембраны 3 и 4 марки МК, анионообменные мембраны 5, 6 и 9 мар. ки МА. В пакете электродиалиэятора имеется б элементарных ячеет, раРазбавленная Едкий натр Соляная кислота Суммарныйвыходпо токусоляной соляная кислота Концентрация,Кон -К Электродиалиэатор Выхо поаг яыход Заг ряз ыход Заго то рязу, 7 кениесолью ни цент -нто то -Х ислоты,%то солью нение ра% олью Изв естный 2 1 0,27 3,1 03 -6 18 Предлагаемый 4,0 3,5 23,09 О 3 20 0 05 43 О,+Отношение солярной концентрации соли к молярной.концентрации щелочи иликислоты,Составитель О. ЗобнинПчелинская Техред В.Кадар едакт орректор М. Шароши з 3220/7 Тираж бб 3 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушская3 одписн та СССР ытии аб.,4 ул. Проектная, 4,оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг 3 1237230 4 бочая площадь каждой мембраны равна собирают и определяют содержание со 2 дм ляной кислоты и ионов натрия в растЧере.э катодную 1 О и анодную 17 ворах соляной кислоты, едкого натра камеры циркулирует 1 н. раствор ед- и ионов хлора в растворе едкого наткого натра, через камеру 11 0,3 н. Рараствор едкого натра, через камеру В аналогичных условиях был испы - 0,5 н. раствор хлорида натрия, тан электродиализатор, не содержа- через камеры 14 и 16 - 0,3 н. раствор ший дополнительной анионообменной соляной кислоты. При 0,3 н. концентра- мембраны 9. ции раствора соляной кислоты, цирку Результаты работы двух электролирующего через камеры 14 и.16, диализаторов в стационарных режимах рН равен 1,7 раствора соли. при плотности тока 000 А/м приве 2Полученные концентрированные рас- дены в таблице. творы соляной кислоты, едкого натра Таким образом, применение изобреи разбавленный раствор соляной кис. тения позволяет повысить выход по лоты, выходящие из камер 12, 15 - 1 б току кислоты и щелочи.гРезультаты испытаний электродиалиэатора с целью получения растворов едкогонатра и соляной кислоты из раствора хлорида натрия