Способ электродиализа — SU 1810088 (original) (raw)
1810088 А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХсОциАлистическихРЕСПУБЛИК 1 О 61/4 51) САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 ЕТЕЛЬСТ ВТОРСКОМУ о-конструк- оборудоваогических венное обън, А.В.Маик Нитрат натрия Нитрит натрия Гидрофосфат н и процесс ведут прВ известных те катоде происходит го водорода, а на хлора и кислорода. 80-905 - 75 20-30 риярН =7,5 -ническихыделениеиоде - г 8,5.решениях на газообразно- а азообразного (ф оде ид ет(2)электрозных ве-, д т.е, при в катодую, проения соГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(71) Тамбовский филиал Опытнторского бюро нестандартногония и разработки технолпроцессов и Научно-производстединение "Пластмассы"(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗ Изобретение относится к технике электродиализа и может быть использовано для получения кислот и щелочей из растворов солей, для обессоливания, концентрирования и очистки растворов в различных отраслях народного хозяйства.Целью изобретения является повышение надежности за счет исключения образования газообразных веществ на электродах,Указанная цель достигается тем, что в способе электродиализа в электродиализаторе с катионообменными и анионообменными мембранами с подачей соответствующего раствора соли в рабочие камеры и электролита, содержащего соединения поливалентных элементов в растворенном виде с разной степенью окисления, в электродные камеры, электролит содержит нитрат натрия, нитрит натрия и гидро- фосфаты натрия при следующем соотношении компонентов, г/л;(57) Изобретение относится к области электродиализа и может быть использовано для получения кислот и щелочей из растворов солей, для обессоливания, концентрирования и очистки растворов, Способ электродиализа в электродиализаторе с катионообменными и анионообменными мембранами. Подают соответствующий раствор соли в рабочие камеры.и электро лит в электродныекамеры. Электролит содержит нитрат натрия, нитрит натрия и гидрофосфат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л; нитрат натрия 80 - 90, нитрит натрия 65 - 75, гидрофосфат натрия 20 - 30,В предлагаемом способе на кареакция восстановленияКОз + 2 е+ Н 20 -эйО 2 + 2 ОНна аноде - реакция окисления:МО 2 - 2 е+20 Н - ЙОз + Н 20как видно из уравнений (1) и (2) надах не идет образования газообраществ, Данные реакции обратимыподаче раствора из анодной камерную, а затем из катадной в анодн. цесс электродиализа идет без изместава электролита,Но при высокой плотности тока в процессе электродиализа на аноде происходитсущественное подкисление раствора и разложение под действием образующейся кислоты нитритов с образованием окислов 5азота, Поэтому, для стабилизации процессав раствор вводится буферная добавка, аименно дигидрофосфат натрия ИаН 2 Р 04,При этом дополнительно вводится щелочьдо рН = 7,5 - 8,5, которая переводит часть 10дигидрофосфата в моногидрофосфат по реакции:Н 2 Р 04 + ОН "НР 04 + Н 20 Р)Снижение рН электролита ниже 7,5 приводит к образованию водорода на катоде и 15окислов азота на аноде. Повышение рН более 8,5 приводит к образованию кислородана аноде из-за избыточного содержаниягидроксид-ионов ОН . В присутствии гидрофосфатов при рН = 7,5-8,5, на электродах не 20происходит образования газообразных веществ.Способ осуществляется следующим образом, В электродиализатор с площадью рабочей поверхности мембран и электродов 1 25г.дм, подается для обессоливания раствор.,содержащий ИаС. В качестве мембран применяли: катионообменные МКи анионообменные МА. Электродные камерыбыли отделены от солевых камер электродиализатора катионообменными мембранами. В камеры концентцирования иобессоливания подавали раствор с содержанием 1,2 г/л МаО. В электродные камерыподавали раствор, содержащий ИэИОз, 35Иай 02, МэН 2 Р 04 разной концентрации иимеющий различный рН. Результаты опробования приведены в таблице,Из таблицы видно, что при содержаниив электролите; 40КаМОз - 80 - 90 г/лМаИ 02 65 - 75 г/лКэ Н 2 Р 04 - 20 - 30 г/лне происходит газообразования в электродных камерах и выпадения осадка в катодной 45камере. При снижении концентрации указанных веществ на электродах протекаютпобочные процессы: на катоде образованиеаммиака и водорода, на аноде - окисловазота и кислорода. При повышении концентрации - в кэтодной камере выпадает осадок,В присутствии гидрофосфатов при рН =7,5-8,5 на электродах не происходит образование газообразных веществ: водорода, 55 кислорода, окислов азота. Снижение рНэлектролита ниже 7,5 приводит к образова- .нию водорода на катоде и окислов азота нааноде, Повышение рН более 8,5 приводит кобразованию кислорода на аноде из-за избыточного содержания гидроксидинов,Проводились эксперименты (см. Акт порезультатам исследования) по Оценке стабильности электролита во времени,В электродиализаторе той же конструкции и при том же процессе обессоливания вэлектродные камеры подавали раствор состава (г/л):йайОз - 85Кай 02 - . 70МЭН 2 Р 04 - 25рН =8Раствор после прохождения электродных камер смешивали в отдельной емкостии вновь подавали в электродные камеры.Процесс вели непрерывно в течение 200 часов, выделения газообразных веществ навыходе из электродных камер и выделенияосадков не наблюдали, коррозии частей,контактирующих с электролитом, не происходило,Предлагаемый способ электродиализапозволяет вести процесс без образованиягазообразных веществ на электродах, темсамым исключается пожаро- и взрывоопасность электродиализных установок, а такженеобходимость в принудительной вентиляции.сЭлектролит для электродных камер стабилен во времени, т.е. не требует корректировки раствора при длительном егоиспользовании, малотоксичен и неагрессивен.Формула изобретенияСпособ электродиализа в электродиализаторе с катионообменными и анионообмен ными мембранами с подачейсоответствующих растворов в рабочие камеры и водного раствора электролита вэлектродные камеры, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежностиспособа за счет исключения образованиягазообразных веществ, в качестве электролита используют смесь нитрата натрия, нитрита натрия и гидрофосфата натрия приследующем соотношении компонентов, г/л:Нитрат натрия 80-90Нитрит натрия 65-75Гидрофосфат натрия 20-30Вода До 1 л.1810088 ММ и/и Состав раствора на входе в злектродные каме ы г/лрН раствора МаИОг ИаНгР 04 МаМОз на входе в электродные камерыПродолжение таблицы ММ и/и Об азование газа Образование осадка в катодной каме- ре Н аство на выходе иа катодной ка- меры в катодной ка- в анодной камере мерена выходе анодной камеры1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 1 2 3 Б 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 60 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 8,5, 8,5 8,5 8,5 8,5 10,0 8,0 7,5 11,0 8,5 8,5 9,0 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 85 85 80 75 95 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 80 90 75 95 90 7,5 7,5 7,5 7,5 7,58,0 7,06,5 8,5 7,5 7,5 7,0 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 70 70 65 60 80 70 70 70 70 70 70 70 70 65 75 60 80 70 70 70 70 75 нет нет нет нет нет нет нет есть, нет нет нет есть нет нет нет нет нет нет нет есть нет нет 25 25 20 15 30 25 25 25 25 20 30 15 35 25 25 25 25 25 25 25 25 30 нет нет нет есть нет нет есть есть есть нет нет нет нет нет нет есть нет нет нет нет нет нет 8 8 8 8 8 8,5 7,5 7,0 9,0 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 нет нет нет нет есть есть нет нет есть нет нет нет есть нет нет нет есть нет нет нет есть нет