Электролизер для разделения ионов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРВ 929215, кл. В 01,3 39/24, 1980.(54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯИОНОВ(57) Изобретение относится к областиэлектрохимии, в частности к электролизерам для разделения ионов, Цельюявляется обеспечение непрерывности а 801333716 А 1(51)4 С 25 В 9/00 В 01 О 13/02 процесса и ускорение разделения.Поставленная цель достигается электролизером, содержащимпрямоугольнуюванну, расположенные .у противоположных концов ванны электроды в ионитовых чехлах, две камеры, выполненныес воэможностью вращения вертикальнойоси и разделенные у электродов, Стенки камер; обращенные к электродам,выполнены из проницаемых для разделяемых ионов ионообменных мембран,Каждая камера снабжена двумя электродами, расположенными у ионообменныхмембран,ил,.15 с помещенной в нее водой смесью подлежащих разделению ионов одного и того же электрического заряда, нап+ +ример катионов А ,В и т.д. Затем выводят стартовую камеру, и которой через перфорированные отв рстия в электрическом поле раздел емые ионы выходят в ванну. Разделяе й фронт+ +ионов А, В в электрическ м поле постоянного тока прямолинейн движется при выключенных вспомогат льных электродах 18,19 и 20 в направ ении основного катода 3, заключе ного в ионитовый чехол 4 из аниойитовой мембраны МА.На пути к катоду 3 катионы А+,В попадают через ионопроницемую катионовую мембрану МКв камеру 10.Расположенный перед камерой 1 О датчик 23 (электрохимичесйий, радиационный и т,п.) сигнализи ует о проходе в нее "хвоста" фронт разделяемых ионов, после чего ос овные электроды 2 и 3 выключают включают 1 13337Изобретение относится к электрохимии, в частнЬсти к электролизерамдля разделения ионов, и может быть использовано для разделения смеси катионов или анионов на чистые фракции с целью регенерации ценных ионов из отходов производства или природных смесей ионогенных химических соединений, для разделения и обога щения изотопов, находящихся в растворах в ионной форме, для качественного и количественного анализа смеСей ионов в приборостроении, радиоэлектронике и химической промышленности.Цель изобретения - обеспечение непрерывности процесса и ускорения разделения.На чертеже показан электролизер.Электролизер включает прямоугольную ванну 1, основные рабочие графитовые анод 2 и катод 3, размещенные. в ионитовых чехлах 4, электродные ка 25 21 и 22 вспомогательные электроды камеры 10 и включением ша ромотора поворачивают кам 180 . При этом катионы пр вигаться к вспомогательн, ового электеру 10 на должаютму катоду 30 35 40 45 50 5,5 меры 5 и 6, круглые расширения наобоих концах ванны 7 и 8, внутрикоторых находятся камеры 9 и 10, двепротивоположные стенки которых выполнены иэ ионопроницаемых в отношенииразделяемых ионов ионитовых мембран 11 и 12, а остальная часть которыхвыполнена из материала-диэлектрикаэнапример винипласта, оргстекла ит.п причем зазор между камерами 9и 1 О и круглыми расширениями 7 и 8должен быть минимальным 0,2-1 мм,резиновые прижимы 13 и 14, наглухоперекрывающие эти зазоры, выдвижнуюстартовую камеру 15, камеры-приемники16 и 17 целевых ионов со вспомогательными электродами 18-20 в ионитовых чехлах и источники постоянноготока, питающие основные и вспомога. -тельные электроды,Камеры 9 и 10 содержат катоды 21и аноды 22, заключенные в нонитовыечехлы, не пропускающие к ним разделяемые ионы, датчики 23 и шаговые моторы, приводящие во вращение камеры9 и 10,Электролизер работает следующимобразом,В ванну 1 электролнзера в том числе и в электродные камеры 6 и 5, и 2 вионитовые чехлы, и камеры-приемники16 и 17 наливают дистиллированнуюводу,Включают основные электроды 2 и 3и вводят выдвижную стартовую камеру д21 камеры 10 и разворачиваются тоже вместе с электролитом и к мерой 10она 180 . После завершения разворота на 180 камеры 10 выключа т электрооды 21 и 22 и переполюсовывают основйые элактрадь 2 и 3, включал их, аиад 2 становится катодом, к которому устремляется фронт разделяемйх катионов из камеры 10, Повторя такие циклы изменения направления движения ионов на 180 с одновременной пере" полюсовкой основных электродов, достигают благодаря различиям в подвижностях ионов разной природы, массы, радиуса, величины электрического заряда, гидратацни и т,д, полного разделения исходной смесй ионов на чистые фракции катионов А,В и т,д.+В после выключения основных электродов 2 и 3 при ранее выключенных электродах 21 и 22 и включения вспомогательных электродов 18,19 и 20 переходят в боковые камеры-приемники целевых ионов 16 и 17, откуда через донные отверстия с кранами они в виде водных раствордв сливаются в емкости - приемники в виде отдельных33716 ИИПИ Заказ 3927/24 Тираж 612 одписно роизв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проект 3 13частиц фракций катионов А ,В+ и т.д.После чего в ванну 1 электролизеравводят новую загрузку подлежащейразделению смеси катионов А , Ви повторяют процесс разделения и т,д.Аналогичным образом разделяютсясмеси анионов, только в этом случаезаранее необходимо произвести переполюсовку основных электродов 2 и 3,заменить катионные мембраны МК на анионитовые мембраны МАв камерах 9,10 и поменять анионитовыечехлы на катионитовые из мембранМК.В лабораторных условиях был испытан электролизер со следующими габаритами:- длина ванны 75 см;- поперечное сечение линейногоучастка электролизера 4 х 4 см;- длина линейного участка электролизера 50 см;- диаметр круглых расширений наконцах электролизера по 8 см;- диаметр электродных камер с основными графитовыми электродами по4 см;- диаметр электродов в ионитовыхчехлах по 0,5 см;- расстояние между основнымиэлектродами 70 см;- расстояние между электродами вповорачивающихся камерах по 6 см;- объем исходного раствора в выдз,вижной стартовой камере 16 см обьемы кампр - приемниковпо 20 см,Напряжениена всех электродах 90120 В, величина тока 0,2-0,5 А.В качестве рабочих сред применяли0,1 н. водные растворы солей, содержащих ионы калия и натрия, а также рубидия и цезия.10 Время, затраченное на разделениеионов предлагаемым электролизером,составляет 20 ч, известным 50 ч.Таким образом, использование указанного электролизера позволяет1 Б уменыпить время проведения процессаза счет исключения остановок электролизера. Формула изобретения20 Электролизер для разделения ионов,включающий прямоугольную ванну, расположенные у противоположных концовванны электроды в ионитовых чехлах,25 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью обеспечения непрерывности процесса и ускорения разделения, онснабжен двумя камерами, выполненнымис возможностью вращения вокруг вертиЗО кальной оси, и размещенные у электродов стенки камер, обращенные к электродам, выполнены из проницаемых дляразделяемых ионов ионообменных мембран, при этом каждая камера снабженаЗ двумя электродами, расположенными уианообменных мембран,