Способ разделения ионов

Сое СоветскихСлциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИОНОВ Изобретение относится к обнастн раздецения ионов и может быть испопьзовано апя очистки и получения особо чистых веществ.Известен способ разделения ионов с5 использованием энюентной хроматографии, согласно которому разделяемую водную смесь ионов подают в головную часть копонки, и затем проводят эпюнрование. В результате различия в прочности связи1 Е ионов с ионитомсмесь раздепяется на отдельные полосы ионов, проходящих через колонку с различной скоростью 1,Недостатками способа являются малая скорость и неполное раэдепение ионов.1Нанбопее близким по технической сущности и достигаемым результатам к изобретению является способ раэдепения ионов путем эиектросорбцнн В присутствии. эпектрически заряженного активнрованного уг- йпя. Очистку по известному способу ионосо-. держащей легко проводящей эпектрический ток жидкости ведут путем адсорбции растворенного нпн суспендированного компонента жидкости с помощью адсорбентагранулированного актнвированного угпя,прн этом на жидкость напожено электрическое поле. Движущаяся жидкость вступает во внутренний контакт сгранупамиактивированного угпя, имеющими опредепенный потенциал относительно граничащей с ними жидкости, при этом потенциал задается в зависимости от вепичнн зарядов цепевых компонентов 2.Недостатком известного способа явпяется недостаточная степень разделенияионов, применимость его только дпяочистки от ионов растворов и невозможность применения дпя прямого разделения ионов.Цель изобретения - повышенив степени разделения ионов разной природы,находящихся в водных растворах,Укаэанная цель достигается согласноспособу разделения ионов путем эпектросорбции в присутствии электрически заряженного гранупированного активированного угля в биполярном электрическом по929215 10 ле с напряжением на несоприкасающихся с углем электродах 35-50 В.Отличие предлагаемого способа заключается в том, что процесс ведут в биполярном электрическом попе с напряжением на несоприкасающихся с углем электродах 35-50 В. По предлагаемому способу процесс ведут в электрическом поле, создаваемом двумя электродами, иесоприкасаюшимися с гранулированным углем и раэмешенными в отдельных камерах, отделенных ионитовыми мембранами. Благодаря этому исключается операция десорбции целевых ионов с гранулированного угля, так как электросорбционные силы используются для усиления эффективности разделения ионов разной природы и валентности, но самой необратимой электросорбции ионов не происходитразделяемые ионы находятся под воздействием двух взаимоперпендикулярных поЪ лей -,электрического и электросорбционного.Нв чертеже представлено устройство для разделения ионов, общий вид.25Емкость 1 разделяют на четыре плоские, узкие .камеры 2-5 и большую каме-. ру 6, наполненную гранулированным активированным углем 7, погруженным в дистиллированную воду, В камеру 5 наливают водный раствор исходных диссоциированных соединений, например А Х и Вкатионы которых необходимо разделить. В остальные камеры наливают дистиллированную воду до одинакового уровня во всех камерах. В крайние камеры35 2 и 4 вомешены графитовые электроды 8 и 9. Камера 2 отделена от камеры 5 и камера 3 от камеры 4 аниообменными селективными мембранами 10, Камеры 540 и 3 отделены от камеры 6 поропластовой мембраной 11. После подачи на гранулированный активированный уголь напряжения от источника постоянного тока 0,05- 1,00 В в иа электроды 8 и 9 напряже 45 иия 35-50 В, разделяемые катионы Аф и В проходят через мембрану 11 в камеру 6 с гранулированным углем. При этом начинает происходить передвижение разделяемых катионов по поверхности гранупированного угля в направлении камеры 3, в которой блокируются катионы А+ обладающие меньшей силой электросорбционного притяжения к электросорбентуугшо, чем конкурируюшие с ними и отделяемые от них катионы В., В результате 55Фболее сильно притягиваемые электросорбционными силвмн к углю ионы В+ отстают от более подвижных катионов другой 4природы и в виде отдельных фракций блокируютсяв камере 3 (А ) и в камере 6 (Вф), Полнота разделения ионов контролируется измерением электропроводности растворов в камерах, Выделение чистой фракции катионов А из камеры 3 производят путем ее слива через кран 12 в приемник, Аналогично происходит разделение анионов разной природы.Отличие в этом случае заключается в том, что гранулированный активированный уголь заряжается попожитепьнымн электрическими зарядами, на графитовых электродах производят смену полюсов и предварительно заменяют анионообменные мембраны на катионообменные.Процесс передвижения разделяемых ионов происходит во всей массе гранулированного активированного угля, При напряжении на графитовых электродах выше 50 В происходит интенсивное электролитическое разложение воды с выде - пением газооьразных продуктов на графитовых электродах, в результате чего снижается выход целевого продукта по то ку, в также снижается эффект электросорбционного притяжения ионов к поверхности гранулированного угля, Ниже 35 В резко уменьшается выход целевого продукта по веществу за единицу времени.Интервал напряжения 0,05-1,00 В, подаваемого на гранулированный уголь, является оптимальным, так как выше 1,1 В на грвнулированном угле начинается электролитическое разложение воды с выделением газов, что нарушает эффективность разделения ионов. При напряжении ниже 0,05 В значительно падает сила электросорбционного притяжения разделяемых ионов к гранулированному углю, что снижает эффективность разделения,П р и м е р 1. Разделяемая смесь- катионы тетрабутилвммоиия (ингибитор коррозии железа и других металлов) - 0,100 г и калия 0,100 г, Размеры электролиэера: длина 75 см, поперечное сечение 4 х 4 см, Объем анодной камеры 16 смф, объем примыкаюшей к ней камеры с исходной разделяемой смесью ионов 4,0 см, объем камеры с гранупированным углем 1100 см. Объем камеры для целевого продукта 16 см , объем катод 3ной камеры 16 см. В качестве электросорбеита применен гранулированный активированный уголь в количестве 0,45 кг (в расчете на воздушно-сухой вес). Разделение проводится при напряжении 50,0 В на графитовых цилиндрических электро9292 577 Псаписн НИИПИ Заказ 3357/1 филиал ППП "Патент", г. Ужгород ул. Проектная, 4 5дах (с диаметром 03 см) и 1;00 В -на гранулированном угле в течение 4 ч.После окончания процесса разделения вкамере для целевого продукта было обнаружено 0,092 г иона тетрабутиламмония, (выход .92%). При этом фракцияионов тетрабутиламмония не содержалаионов калия, т.е. разделение ионов былополным.П р и м е р 2. Разделяемая смесь -1 Окатионы тетраэтипаммония (0,100 г) инатрия (0,100 г). Условия раэдепенияаналогичны примеру 1, Разделение проводипось при напряжении на эпектродах 35 Ви на гранупированном угле 0,05 В в течение 4 ч, Выход катионов тетраэтипаммония составил .93% при полном отсутствии примеси катионов натрия,П р и м е р 3. Разделяемая смеськатионы триэтилбензипаммония (0,100 г) 20и кальция (0,100 г). Условия раздепенияаналогичны примеру 1. Разделение проводипось при найряжении на электролах42,5 В и на гранупированном угпе 0,52 Вв течение 3 ч 45 мин. Выход катионов 2 ютриэтилбензиламмония составил 92,5% приполном отсутствии ионов кальция,Раздепение анапогичных смесей ионовпутем электросорбции на гранупированном активированном угле (0,45 кг) поизвестному способу потребовапо 16 .ч,15При этом выход по веществу составил 80 85%, и целевой продукт содержал 3- 7% примеси другого иона, т е. раздепение быпо неполным.Таким образом преимуществом предлагаемого способа перед известным являеэся полное разделение исходных ионов и высокая скорость их раздепеиия.Годовой экономический эффект от внедрения предпагаемого способа за счет регенерации и экономии иЬногенных иигибиторов коррозии из их отработанных смесей составит 10000 руб. форму ла изобретения Способ разделения ионов путем электросорбции в присутствии электрическизаряженного гранулированного активированного угля, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения степениразделения ионов, процесс ведут в биполярном электрическом поле с напряжением на несоприкасающихся с углеМ электродах 35-50 В,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Гельферих ф, Иониты, И-Л. М.1962, с. 398.2. Патент ФРГ % 2146350,кл, В 010 15/08, 1975,