Способ извлечения брома из океанской воды

(54) СПОСОБ ИЗВ ОКЕАНСКОЙ ВОДЬ (57) Изобретение о технологии и позво и устранить загряз мой океанской вод влечения брома заключающийся в мид-иона с послед ЛЕЧЕНИЯ БРОМА тносит ляет уп нение в , Предл из ок ом, что ющим я к химическои ростить процесс перерабатываеожен способ изанской воды, окисление бропоглощением угГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 21) 4696816/2622) 31,03.8946) 30,08,91. Бюл.йг 3271) Институт геохимии и аналитической химии им. В,И,Вернадского72) Е.Г.Абрамов53) 661.461.7 (088,8)56) Ксензенко В.И., Стасиневич Д.С. Химияи технология брома, йода и их соединений.М Химия, 1979, с. 117 - 118. Изобретение относится к химической технологии, а именно к способу извлечения брома из океанской воды,Цель изобретения - упрощение процесса и исключение внесения загрязнений в перерабаты ваемую океанскую воду.Предлагаемый способ осуществляют следующим образом,Процесс извлечения брома проводят электролитическим способом в двухкамерном электролизере с бумажной диафрагмой, в катодном и анодном пространстве которого размещен активированный уоль, слои его имеют постоянную по высоте аппарата толщину 2,5 - 5 мм, средний размер зерна 1 мм, поверхность угля более500 м /г. лем продуктов окисления проводят электролитически при фильтровании океанской воды со скоростью 200 - 300 объемов электролизера 1 ч через синтетический активный уголь марки СКН, размещенный в анодном и катодном пространстве двухкамерного электролизера с бумажной диафрагмой, с толщиной слоя угля в каждой камере 2,5 - 5,0 мм при напряжении на электролизере 2,600 - 2,780 В, Перевод элементарного брома в бромиды осуществляют путем заполнения камер электролизера опресненной водой и смешиванием продуктов анодной и катодной камер с получением бромида магния при изменении пЬлярности электрода, вымывание бромида магния ведут путем многократной циркуляции через камеры электролизера опресненной воды в количестве, равном 1,5 - 2,0 объемам электролизера. 2 табл. Конструкция электролизера, представляющего собой две плоскопараллельные камеры, образованные токоподводами и разделенные диафрагмой, позволяет менять толщину камер для использования разичных слоев угля и в зависимости от олщины слоев углей менять объемную загрузку электролизера при заданной высоте и ширине камер.Токоподводы выполнены из титана толщиной 1,5 мм. Активный уголь, размещенный в камерах, одновременно является электродом и адсорбентом, Для извлечения брома использован уголь марки СКН (сферический карбонизованный нитроген), который является синтетическим активным углем на основе сополимера винилпириди 167364310 15 20 25 30 35 40 45 50 55 на с дивинилбензолом. Океанская вода, подаваемая со скоростью 200 - 300 объемов электролизера / ч, фильтруется через уголь камер снизу вверх. Окисление ведут при напряжении на электролиэере 2,600 - 2,780 В с накоплением элементарного брома и гидроокиси магния в анодном и катодном пространствах соответственно. Снижение напряжения до 2,0 - 2,6 В свидетельствует об окончании стадии накопления. Накопленные в угле реагенты при перемене знака полярности и значения напряжения стадии окисления взаимодействуют друг с другом и образуют конечный продукт - бромид магния, который удаляется из межзернового пространства угля при многократной циркуляции через аппарат воды в количестве, равном 1,5 - 2,0 объемам электролизера.П р и м е р, Способ реализован в электролизере с камерами высотой 700, шириной 100, толщина слоя угля 2,5 мм. В качестве адсорбента использован уголь марки СКН со средним размером зерна 1 мм, В аппарате отсутствует свободный обьем, раствор содержится только в межзерновом пространстве. Бумажная диафрагма имеет толщину 0,5 мм, падением напряжения на такой диафрагме можно пренебречь.Океанская вода с содержанием бромидионов 0,060 кг/м фильтруется через активированный уголь снизу вверх, При скорости фильтрации воды через аппарат 300 об/ч цикл накопления элементарного брома и гидроокиси магния составил 1,5 ч при средней силе тока на электролизере 2 А и падении напряжения на электролиэере 2,78 В. При этом степень извлечения брома из фильтруемого раствора 75. что соответствует концентрации брома в твердой фазе 30 г/л в расчете на суммарную загрузку катодной и анодной камер, т.е. пятисоткратному концентрированию брома, Степень регенерации составила 100 ф, при потенциале регенерации р = 1,250 В (н.в.э) и напряжении на электролизере 2,6 В. Концентрация бромида магния в регенерате 20 г/л, что соответствует трехсоттридцатикратному концентрированию брома по сравнению с исходной океанской водой эа 1 цикл,Процесс экологически чист, так как океанская вода на выходе из электролизера рН = 8 (рНвых - рНвх = 8) за весь цикл накоплений и не содержит хлора: анодный процесс реализуется только по бромиду и разряду воды,В табл. 1 приведены данные о зависимости полноты извлечения брома /, (/ содержания примесей в конечном продукте и рН воды после переработки от напряжения стадии окисления.Поверхность угля 500 м /г, средний размер зерна 1 мм, толщина слоя угля 2,5 мм, скорость подачи воды 200 об/ч,Как следует из данных табл,1, при напряжении стадии окисления 2,60 - 2,78 В достигается высокая степень извлечения брома при отсутствии примесей в конечном продукте, С повышением напряжения на электролиэере наряду с увеличением степени извлечения наблюдается и рост загрязнения целевого продукта,В табл.2 представлены зависимости полноты извлечения брома ( д,) от толщины слоя угля (Я,мм), скорости подачи воды (ч) и напряжения окисления (Ч,В),Из данных табл.2 очевидно, что при извлечении брома из океанской воды степень извлечения брома зависит от толщины слоя угля в камерах электролизера, скорости подачи океанской воды и напряжения на электролизере. При толщине угля 2,5 -5,0 мм, скорости подачи воды 200 - 300 об/ч и напряжении на электролизере 2,60 - 2,78 В наблюдают высокую степень извлечения брома при отсутствии в нем примесей посторонних ионов, С ростом скорости подачи воды и увеличением толщины слоя угля наблюдается снижение степени извлечения брома и чистоты продукта. Кроме того, при больших скоростях фильтрации океанской воды через электролизер существенно возрастают энергозатраты на прокачку воды, что экономически невыгодно.Толщина слоя угля 2,5 мм - этом минимальный слой, при котором можно говорить о надежном контакте зерен угля с токоподводами и друг с другом в используемом аппарате.Ниже приведена зависимость степени выделения бромида магния от количества промывочной воды,Степень выде- Количество ления бромида промывочной магния, 7 ь воды объемов злектролизера12 0,530 1,092 1,5100 2,0Проводя выделение (регенерацию) бромида магния путем вымывания его из угля 1,5 - 2,0 объемами воды, кратными объему электролизера, удается получить регенерат с концентрацией бромида магния до 100 г/л и больше за 4 - 5 циклов извлечения воды через электролизер, что соответствует кон1673643 Таблица 1 35 Таблица 2 центрированию по стандартной технологической схеме,Таким образом, использование предлагаемого способа позволит по сравнению спрототипом значительно упростить процесс 5извлечения брома из океанской воды засчет исключения многостадийности процесса и его аппаратурного оформления: в результате реализации одногоэлектрохимического процесса в одном вппарате при фильтрации через него океанской воды происходит накопление двухисходных реагентов - Вгг и Мц(ОН - ванодном и катодном пространствах. Приэтом переработанная вода по предлагаемому способу на выходе из электролизера несодержит никаких дополнительных примесей по сравнению с исходной водой, рН=рНвых = 8Предлагаемый способ по сравнению с 20прототипом более экономичен, так как нетребует дополнительных энергозатрат напродувку воздуха на стадии воздушной десорбции и очистку воздуха от содержащихся в нем брома и хлора (стадии 25способа-и рототипа),Формула изобретенияСпособ извлечения брома из океанскойводы, включающий окисление бромид-иона,выделение элементарного брома и перевод его в бромиды, отл и ч а ю щи йс я тем,что, с целью упрощения процесса и исключения внесения загрязнений в перерабатываемую океанскую воду, окисление бромид-иона ведут в двухкамерном электролизере с бумажной диафрагмой, камеры которого заполнены синтетическим активным углем на основе сополимера винилпиридина с дивинилбензолом марки СКН с толщиной слоя в каждой камере 2,5 - 5,0 мм, путем пропускания океанской воды через слой угля со скоростью 200-300 объемов электролизера в 1-,ч при напряжении на электролизере 2,600 - 2,780 В до окончания стадии накопления брома в анодной и гидроокиси магния в катодной камерах с последующим отключением источника питания и вытеснением океанской воды из электролизера и заполнением его водой. а выделение и перевод элементарного брома осуществляют при изменении полярности электродов и смешивании продуктов анодной и катодной камер с получением бромида магния, последующее вымывание которого ведут путем многократной циркуляции через камеры электролизера воды в,количестве, равном 1,5 - 2,0 объемам электролизера,