ChemNet
 

[На предыдущую главу]

3.4. Биполярный электродиализ

Основные характеристики российских коммерческих биполярных мембран приведены в табл. 1. Видно, что недостатком мембран является сравнительно невысокий выход по току генерации H+ и ОНионов, обусловленный высокой диффузионной проницаемостью исходных мембран, из которых приготовлены биполярные мембраны. Это ограничивает применение мембран в процессах, где требуется получение высокочистых концентрированных кислот и щелочей, свободных от примесей исходных солей. В тех случаях, когда затраты на расход электроэнергии не являются лимитирующими, для получения концентрированных сравнительно чистых кислот и щелочей можно использовать биполярный электродиализ (БЭД) с пятикамерной элементарной ячейкой, предложенной в [58]. Ячейка электродиализатора [58] содержит камеру обессоливания, ограниченную катионо- и анионообменной мембранами, две непроточные камеры концентрирования (см. раздел 3.3), также ограниченные катионо- и анионообменной мембранами, и две камеры, с одной из сторон ограниченные биполярной, а с другой – монополярной мембраной, в которых образуются кислота и щелочь соответственно, концентрируемые затем в камерах концентрирования. БЭД с пятикамерной ячейкой [58] позволил получить из 0,5 М раствора NaCl растворы кислоты HСl и щелочи NaOH с концентрацией, соответственно, 2,5 и 4 М, содержащие не более 7% NaCl.

В тех случаях, когда концентрация перерабатываемого раствора невысока, диффузионная проницаемость мембран становится несущественной, и мембраны МБ-3 могут быть успешно применены для получения кислотных и щелочных растворов в трехкамерном БЭД. Примером может служить использование биполярного электродиализа в схеме предподготовки воды, описанной в разделе 4. Умягченная водопроводная вода поступает в биполярный электродиализатор, на выходе которого получается щелочной раствор (рН=10,5–11,5), направляемый далее в осветлитель для осаждения солей жесткости, и кислотный раствор (рН=3,5–4,5), который после дегазации идет на обработку электродиализом. Проблема получения чистых концентрированных кислот и щелочей может быть также решена при использовании аппарата с трехкамерной ячейкой и российскими мембранами, если процесс проводить в две ступени. На первой ступени в среднюю камеру трехкамерной ячейки БЭД подается раствор перерабатываемой соли, а в соседние с ней камеры – вода. В данном случае растворы кислоты и щелочи, производимые БЭД, достаточно чистые, так как мембраны функционируют в среде разбавленных растворов. Дальнейшее концентрирование растворов кислоты и щелочи, если это необходимо, проводится на второй ступени с помощью электродиализатора-концентратора.

Применение биполярного электродиализа для получения высокочистых концентрированных растворов кислот и щелочей как конечного коммерческого продукта – производство сравнительно дорогое: для этого требуются либо высококачественные, но дорогие биполярные мембраны японского или американского производства, либо повышенные энергозатраты при использовании более дешевых российских мембран. Более перспективным представляется применение БЭД в технологических схемах, где его использование позволяет организовать ряд последовательных превращений и циркуляцию ценных веществ или воды без их потери в процессе производства. Эффект в данном случае достигается за счет получения и последующего использования кислот и щелочей с примесью соответствующих солей (иногда существенной) или сдвига рН циркулирующего в процессе раствора. При таком подходе БЭД может быть использован для получения аминокислот из их солей, синтеза аминокислот и их выделения из их солей, очистки воздушных (газовых) смесей от примесей кислых и основных газов с их одновременным концентрированием (санитарная очистка газов), для получения малорастворимых кислот или щелочей (оснований) из растворов их солей. В последнем случае можно получить вполне чистый продукт, даже если его солевой раствор содержит примеси. Этого можно добиться, подобрав такое рН, при котором образуется твердая фаза, содержащая только нужный продукт. Образование твердой фазы внутри электродиализатора не станет проблемой, если использовать технические решения, разработанные в центре “Мембранная технология”.

[На следующую главу] [На оглавление]

Copyright ©




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору