Способ осуществления ионообменного процесса

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХЕСПУБЛИХ 09) (П) ъа) В ГОСУддРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛдМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЮЦТИ Е ИЗОБРЕТЕНИОПИС р 1 Фд 1 1ТОРСК 7 (57) СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИОЕННОГО ПРОЦЕССА, включающий пканне раствора электролитоврез иониты с одновременныа воздствием на систему раствор электтов- ионитмагнитного поля, о тл и ч а ю щ и й с я тем, чтоцелью ускорения процесса иния его производительностиувеличения обменной емкосттов, на систему дополнитедействуют электрическим тотор которого перпендикуляру магнитной индукции.20 50 Изобретение относится к химической технологии, а именно к,сорбционным процессам, и может быть использовано при сорбционном извлечении и концентрировании веществ с помощью ионообменных смол из вод ных растворов в гидрометаллургии, водоподготовке и других областях.Известен способ осуществления сорбционных процессов путем обработки сорбционной системы переменным 10 электрическим током с частотой 5-40 Гц. В данном способе достигается интенсификация процесса сорбции, увеличение массообмена в каппиля- рах и более полное использование 15 его емкости (1).Однако недостатком способа является необходимость использования только переменного тока строго определенной частоты, а именно 5-40 Гц, что требует применения дополнительной специальной аппара туры.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ осуществления ионообменного процесса, включающий пропускание раствора электролитов через иониты с одновременным воздействием на систему раствор электролитовионит магнитного поля. По данному способу систему подвергают непрерывному воздействию постоянного магнитного поля с напряженностью 350 Э. При этом достигает- З 5 ся интенсификация сорбционного процесса за счет ускорения в 6-8 раз кинетики сорбции ионов (2.Недостатком данного способа является то, что для его осуществления 40 требуется обязательно применение парамагнитного ионита, обладающегогЯ магнитной восприимчивостью 1810 ед. СГСМ, Такие иониты в настоящее время промышленностью не выпускаются, 45 что в значительной мере сужает воз- можность использования данного спо" соба.Цель изобретения - ускорение сорбционного процесса и повышение его производительности за счет увеличения обменной емкости ионитов.Поставленная цель достигается согласно сПособу осуществления ионообменного процесса, включающему пропускание раствора электролитов через иониты с одновременнымвоздействием на систему раствор электролитов - ионит магнитного поля и электрического тока, вектор которого перпендикулярен вектору магнитной индукции.Положительный эффект способа проявляется при одновременной обработке сорбционной системы магнитным полем (постоянным, либо переменным) и , - 65 электрическим током (постоянным, либо переменным), в случае, когда векторы магнитной индукции и электрического тока взаимно перпендикулярны, Во всех этих случаях наблюдается значительная интенсификация процесса ионного обмена, проявляющая в увеличении динамической Об- . менной емкости ионообменных смол.Обнаруженная экспериментально закономерность обусловлена тем, что при обработке сорбционной системы магнитным полем и электрическим током в межзерновом и поровом пространстве ионита возникают магнитогидродинамические (МГД) силы, вызы-вающие микро - и макромасштабную турбулизацию раствора, которая приводит к уменьшению слоя Нернста и снятию диффузионного сопротивления (что по механизму влияния качественно подобно действию перемешивания), Однако принципиальное отличие заключается в том, что перемешивание затрагивает только раствор в межзерновом пространстве, а МГД-сила действует на весь объем раствора, в том числе на поровый раствор. Последнее является важным для адсорбции, так как снятие диффузионного сопротивления в порах делает доступным для сорбируемого вещества дополнительное количество функциональных групп в порах ионита, и тем самым способствует увеличению динамической обменной емкости (ДОЕ) ионообмен" ной смолы.Технология способа заключается в следующем.Стеклянную колонку с пористой перегородкой, заполненную слоем ионообменной смолы, помещают между полюсами электромагнита. Напряженность магнитного поля регулируют величиной тока, подаваемого на электромагнит. В верхнюю часть колонки помещают угольный катод, Ы в трубку в нижней части колонки - угольный анод, На электроды (катод и анод) подают напряжение от источника постоянного или переменного тока. После этого через слой ионообменной смолы фильтруют раствор, осуществляя тем самым процесс адсорбции веществ из раствора.П р и м е р . Берут 0,02 М растф вор СаС 1 в дистиллированной воде и фильтруют его со скоростью б мл/мин через слой катионита КУв Н-форме помещенного в колонку, Величину напряженности магнитного поля устанавливают 350 Э, а силу тока - 0,5 Л. По мере фильтрования Раствора на выходе из колонки отбирают последова тельно пробы раствора объемом 50 мл и определяют в них содержание кальция трилогометрическим методом. В момент обнаружения. кальция в раст-,ДОЕ г-эк Условия опыта Примечания енностьногоЭ Сила тока,Напр магн поля постоянная пере- менна пос- перементоян- ;наяная онтрольныпыт,5 0 7,1 Частота переменного магнитного поля 3 0 5 3,1 5 5 3,14 50 50 5 7 3,1,7 воре после колонки (в момент проско- ка). опыт прекращают.Эффективность сорбции характеризуют ДОЕ сорбента по кальцию и величиной ее прироста (в ) по сравнению с контрольным опытом (без воздействия магнитного и электрических полей) и опытом по способу прототипу,В таблице приведены результаты опытовИз приведенных данных следует, что одновременная обработка сорбционной системы магнитным полем (постоянным и переменным) приводит к значительному (10-18) увеличению ДОЕ сорбента в процессе сорбции кальция на катаоните КУ. Осуществление процесса по прототипу (обработка одним магнитным полем) даетувеличение ДОЕ лишь на 0,3 .Помимо большего увеличения обменной емкости, ло сравнению соспособом-прототипом, предлагаемыйспособ обеспечивает возможностьиспользования обычных ионитов в магнитных и электрических полях.Технико-экономическая эффектив-, 10 ность описываемого способа заключается в увеличении ДОЕ сорбентов на10-. 17. . по сравнению с базовьак способом-прототипом, что при его внедрении на химводоочистке при объеме 15 переработки 327000 мз/год составляет около 50 тыс, руб. в год.1033176 Продолжение таблицы Примечания Условия опыта Опыт,Юпеременная переменная 500 500 500 18 17,7 3,32 Составитель. Р.ПензинРедактор Т.Парфенова Техред И,Костик КорректорА.Тяско4 е Заказ 5471/8 Тираж 537 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитеза СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб д. 4/5 Филиал ППП фПатент, г. Ужгордд, ул. Проектная, 4 Напряженностьмагнитногополя, Э постоянная постоянная 3,32 17,7 3,32 17,7