Способ выделения серной кислоты из растворов

.ТЕЛЬСТ ТОРСЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Кемеровский научно-исследовательский институт химической промышленности Кемеровского научно-производственного объединения "Карболит" (53) 546.226-325(088,8)(54)(57) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ РАСТВОРОВ путем электродиализа в трехкамерном электродиализаторе с ионитовыми мембранами, включающий обработку мембран, циркуляцию раствора через среднюю камеру электродиализатора и 1-0,2 Х-ного раствора серной кислоты через егол электродныекамеры, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с"целью повышения производительности процесса и снижения энергозатрат, обработку мембран ведут.в ходе электродиализас перед подачей серной кислоты в электродные камеры путем циркуляции через них раствора гидроокиси кальция в Е течение 5-10 мин.01 3 1 11250Изобретение относится к электродиализной технике и может быть ис- пользовано для выделения серной кислоты из различных технологических растворов в химической промьппленно 5 сти, гидрометаллургии, горно-рудной промышленности и др,Известен способ электродиалиэного выделения серной киСлоты из отработанных титансодержащих растворов с 1 О использованием ионообменных (ионитовых) мембран гетерогенного типа МАЛ с лавсановой армировкой 11.Недостатками способа являются низкая степень разделения и низкая концентрация получаемой серной кислоты (3"5%), значительная продолжительность процесса и большой расход электроэнергии, что объясняется обратной диффузией серной кислоты через гетеро О генные мембраны за счет неплотностеймежду ионообменными мембранами и армировкой, микротрещин самого ионообменного материала и низкой. селективностью указанных мембран в крепких растворах серной кислоты. Известен также способ электродиализа водных растворов кислот, в том чис; ле и серной, с использованием мембран, 30 имеющих анйонообменные группы, на - которые накосят тонкий слой вещест-ва, имеющего катионообменные группы, например продукт конденсации натриевой соли нафталинсульфокислоты и35 формальдегида, натриевую соль полистиролсульфокислоты, натриевую соль лаурилбензолсульфокислоты и др. В результате получают мембраны с пони" женным коэффициентом обратной диффузии 1,5" 10 см/с. Удельный расход электроэнергии составляет 2,5- 7, 1 квт ч. Способ заключается в прокгпускании рабочего раствора через ди люатные камеры многокамерного электродиализатора с одновременным пропусканием через камеры насыщения иэлектродные камеры подкисленной воды. В камерах насыщения и в анодной камере концентрация серной кислоты нарастает, в дилюатных камерах - снижается 23. Пель изобретения - повьппение производительности процесса и снижениеэнергозатрат,Указанная цель достигается тем,что согласно способу выделения сернойкислоты из растворов путем электродиализа в трехкамерном электродиали, заторе с ионитовыми мембранами,включающему обработку мембран, циркуляцию через среднюю камеру электродиализатора и 1-0,2%-ного раствора серной кислоты через его электродныекамеры, обработку мембран ведут входе электродиализа перед подачей серной кислоты в электродные камеры путем циркуляции через них растворагидроокиси кальция в течение 5-10 мин.При взаимодействии ионов кальция2 с ионами ЯО,1 серной кислоты получается нерастворимый в этой среде сульфат кальция, который покрывает тонкойпленкой поверхность мембран и уплотня",ет микротрещины, не препятствуя прохождению ионов водорода и сульфатионов, обеспечивая хорошую электропроводность.в растворах серной кислотыСпособ осуществляют, циркуляциейрабочего раствора через среднюю камеру трехкамерного электродиализатора и циркуляцией Са(ОН) черезэлектродные камеры с последующим пропусканием через электродные камеры0,2-1%-ного раствора серной кислоты.В трехкамерном электродиализатореанодная камера является камерой насыщения и в ней происходит нарастание концентрации серной кислоты. Вдилюатной (средней) камере происходит снижение концентрации сернойкислоты. В результате получают 20,945, 1%-ный раствор серной кислоты высокой чистоты, не содержащей примесей, отвечающей по качеству требованиям марки х.ч.П р и м е р 1. Через электродныекамеры трехкамерного электродиализатора с катионитовой мембраной маркиМКЛ с коэффициентом обратной диффузии 2,010 см 9 с, с анионитовоймембраной марки ИАЛ с коэффициентом обратной диффузии 2,4 10см 2/сциркулируют в течение 10 мин 100 мл.гидроокиси кальция, а затем начинают, Недостатками этого способа явля,ются большой расход эчектроэнергии 55 и большая продолжительность процес-, са при работе с концентрированными, растворами серной кислоты. циркулировать (по 100 мл через каждую камеру) 0,2 -ный раствор серной кислоты марки х.ч, При этом коэффициент обратной диффузии катионитовой мембраны снижается до 0,85 10 см/с,3 . 1125 анйонитовой марки - до 1,010 фсм/с, Одновременно через среднюю камеру циркулируют 100 млраствора технической серной кислоты с концентрацией25,8 вес.7. при,напряжении 20 В.и плот-ности тока О,4 А/дм в течение 8 ч2В результате опыта получают 100 мл . раствора серной кислоты марки х.ч с концентрацией 20,9 вес.Х, 100 мл.0,2 Ж-ного раствора серной кислоты 10 марки х.ч., который используют по-, вторно, 100 мп раствора технической ,серной кислоты с концентрацией.4,2 вес,й. Удельный расход, электроэнергии равен 1,33 квт.ч. 15кг.П р и м е р 2. Через электродные камеры по примеру 1 циркулируют сначала гидроокись кальция, а затем 0,6 й-ный раствор серной кислоты мар ки х.ч, При этом коэффициент обРатной диффузии катионитовой мембраны снижается до 0,9 10 см 9 с, анионитовой мембраны - до 0,98 ф 10см 9 с. Одновременно через среднюю камеру цир 25 кулируют .100 мл отработанной. суспензии с, содержанием 5,6 вес.Х метатитановой кислоты и 42,5 вес.% серной кислоты при напряжении 10 В и плотности тока 1,0 А/дм в течение 6 ч. , : з 0В результате опыта получают 100 мп раствора серной кислоты марки х.ч, с концентрацией 37,0 вес.Ж, 100 мл 0,6 Х-ного раствора серной кислоты марки х.ч., который используют повторно,100 мп титансодержащей суспен-,. Время пропускания Са(ОН)2, мин Селективность мембран, доли основноговеществаГ ИАЛ 0,62 0,58 0 0,62 0,68 0,81 0,75 0,86 10 0,79 0,857 20 0,79 30 0,86 0,793 0,79 0,86 60 001 . 4зии с концентрацией 4,8 вес.Х серной кислоты и 15,6 вес,.й метатитановой кислоты. Удельный расход электроэнергии равен 0,78 квт.ч.кгП р и м,е р 3. Через электродные камеры по примеру 1 циркулируют сна чала гидроокись, а,затем 1 Х-ный рас-, твор серной кислоты марки х.ч,ОдновременНо через среднюю каМеру цирку лируют 100 мл водного раствора сульфомассы ярко-синего антрахинонового кра-, сителя, содержащего 50 вес.й серной кислоты, при напряжении 4 В и плотности тока 2 А/дм в течение 10 ч.В результате опыта получают 100 мп раствора серной кислоты марки х.ч. с концентрацией 45,1 вес.Х, .100 мл 1 Х-ного раствора серной кислоты, который не используют повторно, 100 мп водного коллоидного раствора яркосинего антрахинонового красителя.с концентрацией серной кислоты 4,.1 вес.й, Удельный расход электроэнергии равен0,742 квт.ч.кгСелективность мембран зависит отвремени пропускания раствора Са(ОН)2 и имеет существенное значение. По экспериментальным даннЫм минимальное время пропускания составляет 5 мин,максимальное 10 мин. Дальнейшая об- работка не эффективна, что видно из приведенной таблицы (селективность получена в 103-ном растворе серной кислоты).1125001 е.Составитель Т. ГуменюкТехред Л.Коцюбняк Корректор О.Тигор Редактор Н. Яцола Тираж 681 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета .СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 8351/6 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 При уменьшении времени пропускания менее 5 мин селективность мембран снижается незначительно. Предлагаемы способ электродиализного вЫделения серной кислоты из ее растворов позволяет повысить производительность процесса примерно в 2 раза в результате повышения селективности ионообменных мембран (коэдфициент обратной диффузии снижается в 2,2-2,45 раза по сравнению с из вестным способом, снизить расходэлектроэнергии в 1,9-9,6 раза, а также выделять серную кислоту из ее концентрированных растворов.