BE1003943A3 - Procede et installation pour la fabrication de solutions aqueuses d'hydroxyde de metal alcalin. - Google Patents
Procede et installation pour la fabrication de solutions aqueuses d'hydroxyde de metal alcalin. Download PDFInfo
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Abstract
Procédé pour la fabrication d'une solution aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin, selon lequel on électrolyse une solution aqueuse d'un sel dudit métal alcalin, dérivé d'un oxacide inorganique, on recueille de l'électrolyse la solution aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin et une solution aqueuse de l'oxacide, et on traite la solution aqueuse de l'oxacide sur un échangeur cationique dont les sites interchangeables sont occupés par des cations du métal alcalin, pour régénérer le sel de métal alcalin. Installation pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant une cellule d'électrolyse (1) compartimentée en trois chambres (4, 5, 6) par une membrane cationique (8) et une cloison (7) perméable aux anions, ainsi qu'un échangeur de cations (2, 3).
Description
<Desc/Clms Page number 1> Procédé et installation pour la fabrication de solutions aqueuses d'hydroxyde de métal alcalin. EMI1.1 L'invention a pour objet un procédé pour la fabrication électrolytique d'une solution aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin, par exemple d'hydroxyde de sodium. Trois grands types de procédés industriels sont communément utilisés pour fabriquer des solutions aqueuses d'hydroxyde de sodium à partir de solutions aqueuses de chlorure de sodium. Ces procédés sont le procédé d'électrolyse en cellule à cathode de mercure, le procédé d'électrolyse en cellule à diaphragme et le procédé d'électrolyse en cellule à membrane sélectivement perméable aux cations. Dans ces procédés d'électrolyse connus, la production d'hydroxyde de sodium implique inévitablement la production concomitante de chlore, à raison de 886 g de chlore par kg d'hydroxyde de sodium. Cette relation rigide entre les productions respectives de chlore et d'hydroxyde de sodium constitue un inconvénient majeur de ces procédés connus, car elle empêche une adaptation économique de leurs productions aux marchés respectifs du chlore et de l'hydroxyde de sodium. On a cherché à modifier les procédés d'électrolyse connus de manière à éviter une production de chlore concomitante de la production d'hydroxyde de métal alcalin. Ainsi, dans le document GB-A-1184535, on décrit un procédé dans lequel on électrolyse une solution aqueuse de sulfate de potassium dans une cellule d'électrolyse compartimentée en trois chambres par une membrane sélectivement perméable aux cations et un diaphragme perméable aux solutions aqueuses, et on recueille de la cellule une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium et une solution aqueuse d'acide sulfurique. La solution aqueuse d'hydroxyde de potassium recueillie de la cellule d'électrolyse est utilisée pour épurer des gaz en dioxyde de soufre. A cet effet, elle est mise en contact avec le gaz à épurer, de manière que le dioxyde de soufre contenu dans celui-ci réagisse avec l'hydroxyde de potassium en formant du sulfite ou du bisulfite de potassium. La solution <Desc/Clms Page number 2> aqueuse de (bi) sulfite de potassium ainsi formée est mise à réagir avec la solution aqueuse d'acide sulfurique pour libérer du dioxyde de soufre et reconstituer la solution aqueuse de sulfate de potassium de départ. Ce procédé connu présente la particularité d'être tributaire d'une exploitation continue de l'hydroxyde de potassium sur le site de production de celui-ci, pour une application bien spécifique (l'épuration des gaz en dioxyde de soufre). Cette particularité de ce procédé connu le rend dès lors inutilisable pour d'autres utilisations de l'hydroxyde de métal alcalin. L'invention vise à remédier aux désavantages des procédés connus décrits ci-dessus, en fournissant un procédé de fabrication électrolytique d'hydroxyde de métal alcalin sans production concomitante de chlore, dans lequel l'hydroxyde de sodium ne doit pas être consommé in-situ sur le site de sa production. En conséquence, l'invention concerne un procédé pour la fabrication d'une solution aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin, selon lequel on électrolyse une solution aqueuse d'un sel dudit métal alcalin, dérivé d'un oxacide inorganique, on recueille de l'électrolyse la solution aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin et une solution aqueuse de l'oxacide, et on régénère le sel de métal alcalin à partir de la solution aqueuse de l'oxacide, en traitant celle-ci sur un échangeur cationique dont les sites interchangeables sont occupés par des cations du métal alcalin. Dans le procédé selon l'invention, la solution aqueuse soumise à l'électrolyse est une solution d'un sel de métal alcalin qui dérive d'un oxacide. Par définition, oxacide est le nom générique des acides inorganiques renfermant de l'oxygène, tels que, par exemple, l'acide sulfurique, l'acide nitrique et l'acide phosphorique (DUVAL, Dictionnaire de la chimie et de ses applications, 3e édition, 1978, Techniques et Documentation, Paris, page 783). Le sel de métal alcalin doit être choisi en fonction du matériau de l'anode de la cellule d'électrolyse, de manière que son anion présente un potentiel de décharge sur l'anode, <Desc/Clms Page number 3> supérieur à celui de l'oxygène. On choisit de préférence du sulfate ou du nitrate de métal alcalin, l'oxacide formé pendant l'électrolyse étant alors l'acide sulfurique ou l'acide nitrique. L'échangeur cationique est, par définition, un solide insoluble dans les solutions électrolytiques mises en jeu dans le procédé ou un liquide non miscible avec ces solutions, ce solide (ou ce liquide) possédant des cations mobiles susceptibles d'être échangés de manière réversible et stoechiométriquement avec d'autres cations de solutions électrolytiques avec lesquelles il est mis en contact. Il est constitué d'un réseau tridimensionnel constituant un squelette de l'échangeur et portant des charges électriques négatives fixes, équilibrées par les cations mobiles interchangeables. Dans le procédé selon l'invention, on met en oeuvre un échangeur cationique dans lequel les cations interchangeables sont des cations de métal alcalin. On utilise de préférence des échangeurs cationiques solides, notamment des échangeurs dans lesquelles le réseau tridimensionnel est une résine dérivée d'acide sulfonique. Des exemples d'échangeurs cationiques utilisables dans le procédé selon l'invention sont les résines acides connues sous les marques DOWEX (The Dow Chemical Co. ), AMBERLITE (Rohm & Co. ), PERMUTIT (The Permutit Co. ) et DUOLITE (Diamond Alkali Co.). Dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on électrolyse la solution aqueuse du sel de métal alcalin, de manière à produire séparément une solution aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin et une solution aqueuse de l'acide dont dérive le sel de métal alcalin. On recueille la solution aqueuse acide et on la traite avec l'échangeur cationique dont les sites interchangeables sont occupés par des cations du métal alcalin. Le traitement de la solution aqueuse acide avec l'échangeur cationique a pour fonction de provoquer un échange entre les cations de métal alcalin de l'échangeur et les protons de la solution acide. On reconstitue de la sorte la solution aqueuse du sel de métal alcalin, que l'on recycle ensuite à l'électrolyse. Dans le procédé selon l'invention, l'échangeur cationique doit être périodiquement régénéré, ce qui peut être réalisé au <Desc/Clms Page number 4> moyen d'une solution aqueuse de métal alcalin. Dans le procédé selon l'invention, la matière première de départ consiste dès lors en une solution aqueuse d'halogénure de métal alcalin, la solution aqueuse de sel de métal alcalin et la solution aqueuse acide circulant en circuit fermé entre l'électrolyse et le traitement avec l'échangeur cationique. Le procédé selon l'invention permet ainsi la production électrolytique d'hydroxyde de métal alcalin à partir d'une solution aqueuse de chlorure de métal alcalin sans production concomitante de chlore. Dans une forme d'exécution particulière du procédé selon l'invention, l'électrolyse est effectuée dans une cellule compartimentée en trois chambres : une chambre anodique contenant une anode, une chambre intermédiaire séparée de la chambre anodique par une cloison perméable aux anions et une chambre cathodique contenant une cathode et séparée de la chambre intermédiaire par une membrane sélectivement perméable aux cations. Dans cette forme d'exécution de l'invention, la membrane sélectivement perméable aux cations est une membrane non poreuse aux solutions aqueuses qui a pour fonction de faire obstacle au passage des solutions aqueuses, en permettant seulement le transfert de cations entre ces deux chambres pendant l'électrolyse. Elle doit être en un matériau inerte vis-à-vis de la solution aqueuse du sel de métal alcalin et des solutions aqueuses d'hydroxyde de métal alcalin. Des membranes sélectivement perméables aux cations, utilisables dans le procédé selon l'invention, sont des feuilles en un matériau polymérique contenant des groupements fonctionnels cationiques dérivés d'acides sulfoniques, d'acides carboxyliques ou d'acides phosphoniques. Des exemples de membranes en polymère fluoré comprenant des groupement fonctionnels cationiques sont décrits dans les documents GB-A-1497748 et GB-A-1497749 (ASARI KASEI), GB-A-1518387, GB-A-1522877 et US-A-4126588 (ASAHI GLASS COMPANY LTD) et GB-A-1402920 (DIAMOND SHAMROCK CORP.). Des membranes en polymère non fluoré peuvent également convenir. La cloison perméable aux anions est une feuille susceptible d'être traversée par un courant d'anions pendant l'électrolyse. <Desc/Clms Page number 5> Elle peut être un diaphragme perméable aux électrolytes aqueux ou une membrane sélectivement perméable aux anions. Des exemples de diaphragmes utilisables dans le procédé selon l'invention sont des diaphragmes en amiante, tels que ceux décrits dahs le brevet US-A-1855497 (STUART) et dans les brevets FR-A-2400569, EP-A-1644 et EP-A-18034 (SOLVAY & Cie) et des diaphragmes en polymères organiques, tels que ceux décrits dans les brevets FR-A-2170247 (IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES PLC) et dans les brevets EP-A-7674 et EP-A-37140 (SOLVAY & Cie). Dans le cas d'une membrane sélectivement perméable aux anions, celle-ci a pour fonction, par définition, de faire obstacle au passage des solutions aqueuses, en permettant seulement le passage d'anions. La membrane doit être en un matériau inerte vis-à-vis de la solution aqueuses du sel de métal alcalin et de la solution de l'oxacide dont dérive ce sel. Des membranes sélectivement perméables aux anions utilisables dans le procédé selon l'invention sont des feuilles en un matériau polymérique (par exemple un copolymère du styrène et du divinylbenzène) auquel sont fixés des groupements d'ammonium quaternaire jouant le rôle de sites anioniques fixes. Des résines utilisables pour la confection de la membrane anionique utilisable dans le procédé selon l'invention sont décrites dans le brevet US-A-2591573. Les résines Amberlite (marque déposée de ROHM & HAAS) sont des exemples de résines utilisables pour la confection de la membrane anionique du procédé selon l'invention. Le choix des matériaux de l'anode et de la cathode est conditionné par la nécessité que ces électrodes résistent mécaniquement et chimiquement aux conditions de l'électrolyse. Elles doivent par ailleurs satisfaire à la condition de réaliser une décomposition électrochimique de l'eau pendant l'électrolyse, avec formation d'oxygène à l'anode et d'hydrogène à la cathode. L'anode peut être une plaque en métal noble, le platine étant préféré. La cathode peut être une plaque en fer ou en nickel. Pendant l'électrolyse, la solution aqueuse du sel de métal alcalin est introduite dans la chambre intermédiaire de la cellule d'électrolyse. Simultanément, on introduit de l'eau ou <Desc/Clms Page number 6> une solution aqueuse diluée d'hydroxyde de sodium dans la chambre cathodique et on impose une tension électrique suffisante entre l'anode et la cathode pour provoquer l'électrolyse de l'eau. On recueille de l'oxygène sur l'anode et de l'hydrogène sur la cathode. Simultanément, il se forme de l'hydroxyde de métal alcalin dans la chambre cathodique et l'acide dont dérive le sel de métal alcalin dans la chambre anodique. On soutire la solution acide de la chambre anodique et on la met en contact avec l'échangeur d'ions dont les sites interchangeables sont occupés par des cations de métal alcalin. Au contact de l'échangeur, il se produit un échange entre les cations de l'échangeur et les protons de la solution acide, ce qui a pour résultat de reconstituer la solution de sel de métal alcalin. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, ladite installation comprenant, d'une part, une cellule d'électrolyse qui comprend une chambre anodique contenant une anode, une chambre cathodique contenant une cathode et une chambre intermédiaire qui est séparée de la chambre anodique par une cloison perméable aux anions et de la chambre cathodique par une membrane sélectivement perméable aux cations, et, d'autre part une enceinte contenant un échangeur cationique, qui est en communication avec la chambre anodique et avec la chambre intermédiaire de la cellule, ainsi qu'avec une source d'une solution aqueuse d'halogénure de métal alcalin. Des particularités et détails de l'invention vont apparaître au cours de la description suivante des dessins annexés. La figure 1 représente schématiquement une première forme de réalisation de l'installation selon l'invention ; La figure 2 représente une seconde forme de réalisation de l'installation selon l'invention. Dans ces figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques. L'installation représentée à la figure 1 comprend une cellule d'électrolyse 1 et deux enceintes 2 et 3 contenant chacune un échangeur cationique. La cellule d'électrolyse 1 est <Desc/Clms Page number 7> compartimentée en trois chambres 4,5 et 6 par deux cloisons 7 et 8. La chambre 4 est une chambre anodique et elle contient une anode 9. La chambre 6 est une chambre cathodique et elle contient une cathode 10. La cloison 7 est un diaphragme tel que défini plus haut. Il peut être un diaphragme en amiante du type de ceux que l'on utilise communément dans les cellules d'électrolyse à diaphragme pour la production de chlore. La cloison 8 est une membrane sélectivement perméable aux cations selon la définition qui en a été donnée plus haut. Les deux enceintes 2 et 3 contiennent chacun une résine échangeuse de cations, par exemple une résine DOWEX 50 (The Dow Chemical Co. ). Un ensemble de conduits 16,17, 17', 18, 18', 19, 20,21, 21', 22, 22', 23 et un ensemble de vannes 24, 24', 25, 25', 26, 26', 27, 27'permettent de mettre les enceintes 2 et 3 sélectivement en liaison avec les chambres 4 et 5 de la cellule d'électrolyse ou avec un réservoir 28 et une décharge 29. Selon l'invention, pour fabriquer une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium au moyen de l'installation de la figure 1, on commence par introduire une solution de nitrate de sodium 19 dans la chambre intermédiaire 5 de la cellule d'électrolyse via le conduit 19 et une solution aqueuse de chlorure de sodium dans le réservoir 28. Les résines 2 et 3 étant à l'état sodique (les cations mobiles interchangeables de l'échangeur sont des cations sodium Na+), on introduit de l'eau ou une solution aqueuse diluée d'hydroxyde de sodium 31 dans la chambre cathodique 6 via le conduit 13 et on établit un courant continu entre l'anode 9 et la cathode 10. Sous l'effet du courant électrique, des cations sodium Na+ migrent de la chambre intermédiaire 5 vers la chambre cathodique 6, à travers la membrane 8. Dans la chambre cathodique 6, l'eau subit une électrolyse libérant de l'hydrogène et des ions hydroxyle OH-. L'hydrogène est évacué de la cellule par un conduit 14 et on recueille, par le conduit 30, une solution aqueuse enrichie d'hydroxyde de sodium. La solution aqueuse de nitrate de sodium traverse le diaphragme 7 et passe dans la chambre anodique 4 où l'eau est décomposée par électrolyse, libérant de l'oxygène et des protons. <Desc/Clms Page number 8> L'oxygène est évacué de la chambre 4 par un conduit 12 et on recueille par le conduit 16 une solution aqueuse d'acide nitrique et de nitrate de sodium. Les vannes 24 et 25 étant ouvertes et les vannes 24', 25', 26 et 27 étant fermées, la solution d'acide nitrique et de nitrate de sodium est envoyée, via les conduits 16 et 17 dans l'enceinte 2, où a lieu la réaction ionique suivante entre les protons de la solution aqueuse et les ions sodium de la résine : H+ + R-. Na+- > Na+ + R-. H+ où R-désigne l'ion fixe de l'échangeur cationique 2. Cette réaction d'échange ionique a pour résultat de reconstituer la solution aqueuse de nitrate de sodium que l'on recycle dès lors dans la chambre 5 de la cellule d'électrolyse, via les conduits 18 et 19. Lorsque la capacité d'échange de la résine 2 est épuisée (ses cations Na+ ayant été substitués par des protons), on permute les chambres 2 et 3. A cet effet, on ferme les vannes 24 et 25, on ouvre les vannes 24'et 25', ainsi que les vannes 26 et 27 ; les vannes 26'et 27'restent fermées. Dès ce moment la solution aqueuse d'acide nitrique et de nitrate de sodium provenant de la chambre 4 est dirigée, par les conduits 16 et 17', dans l'enceinte 3, où elle subit la réaction d'échange ionique exposée ci-dessus pour reconstituer la solution de nitrate de sodium qui est ensuite recyclée dans la chambre 5 via les conduits 18'et 19. Simultanément, la solution aqueuse de chlorure de sodium du réservoir 28 est envoyée dans l'enceinte 2 par les conduits 20 et 21. La résine de l'enceinte 2 est ainsi progressivement régénérée et on recueille à la sortie de l'enceinte, par les conduits 22 et 23, une saumure diluée que l'on envoie vers la décharge 29. Lorsque la capacité d'échange de la résine de l'enceinte 3 est épuisée, on permute une nouvelle fois les deux enceintes 2 et 3, en fermant les vannes 24', 25', 21 et 22 et en ouvrant les vannes 24,25, 26'et 27'. L'installation représentée à la figure 2 diffère de l'installation de la figure 1 pour ce qui concerne la cellule <Desc/Clms Page number 9> d'électrolyse 1. Dans l'installation de la figure 2 la cloison 7 de la cellule d'électrolyse 1 est une membrane sélectivement perméable aux anions, selon la définition qui en a été donnée plus haut. Lorsque le procédé selon l'invention est exécuté dans l'installation de la figure 2, la solution aqueuse de nitrate de sodium qui est introduite dans la chambre intermédiaire 5 est empêchée de passer dans la chambre anodique 4 par la membrane 7. Sous l'action du champs électrique, des cations sodium Na+ traversent la membrane 8 et passent dans la chambre cathodique 6, et des anions nitrate (N03-) et hydroxyle (OH-) traversent la membrane 7 et passent dans la chambre anodique 4. On recueille de la chambre 5, une solution aqueuse diluée de nitrate de sodium par un conduit 31 et, de la chambre anodique 4, une solution d'acide nitrique par le conduit 16. Par l'intermédiaire d'un conduit 32, on réunit la solution diluée de nitrate de sodium à la solution d'acide nitrique et le mélange résultant est traité sur les résines échangeuses d'ions 2 et 3 comme dans le cas de l'installation de la figure 1. Dans les installations conformes à l'invention décrites ci-dessus, la solution aqueuse 23 est une solution acide de chlorure de sodium. Dans une variante d'exécution du procédé, on la resature en chlorure de sodium et on utilise ensuite la solution saturée résultante dans une cellule d'électrolyse pour la production de chlore ou de chlorate de sodium.
Claims (10)
- REVENDICATIONS 1-Procédé pour la fabrication d'une solution aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin, selon lequel on électrolyse une solution aqueuse d'un sel dudit métal alcalin, dérivé d'un oxacide inorganique, on recueille de l'électrolyse la solution aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin et une solution aqueuse de l'oxacide, et on régénère le sel de métal alcalin à partir de la solution aqueuse de l'oxacide, caractérisé en ce que, pour régénérer le sel de métal alcalin, on traite la solution aqueuse de l'oxacide sur un échangeur cationique dont les sites interchangeables sont occupés par des cations du métal alcalin.
- 2-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on sélectionne le sel de métal alcalin parmi ceux dont l'anion présente un potentiel de décharge sur l'anode de la cellule, qui est supérieur à celui de l'oxygène.
- 3-Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le sel de métal alcalin est du nitrate ou du sulfate de métal alcalin.
- 4-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour électrolyser la solution aqueuse du sel de métal alcalin, on met en oeuvre une cellule d'électrolyse comprenant une chambre anodique, une chambre cathodique et une chambre intermédiaire qui est séparée de la chambre anodique par une cloison perméable aux anions et, de la chambre cathodique, par une membrane sélectivement perméable aux cations, on introduit la solution aqueuse du sel de métal alcalin dans la chambre intermédiaire, on soutire la solution aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin hors de la chambre cathodique et on soutire la solution aqueuse de l'oxacide hors de la chambre anodique. <Desc/Clms Page number 11>
- 5-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'après avoir traité la solution aqueuse de l'oxacide sur l'échangeur cationique, on régénère celui-ci au moyen d'une solution aqueuse d'halogénure du métal alcalin.
- 6-Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'halogénure de métal alcalin est du chlorure de métal alcalin.
- 7-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cloison perméable aux anions est un diaphragme perméable aux solutions aqueuses.
- 8-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cloison perméable aux anions est une membrane sélectivement perméable aux anions.
- 9-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le métal alcalin est le sodium.
- 10-Installation pour la fabrication de solutions aqueuses d'hydroxyde de métal alcalin, comprenant une cellule d'électrolyse (1) qui comprend une chambre anodique (4) contenant une anode (9), une chambre cathodique (6) contenant une cathode (10) et une chambre intermédiaire (5) qui est séparée de la chambre anodique (4) par une cloison (7) perméable aux anions et de la chambre cathodique par une membrane (8) sélectivement perméable aux cations, caractérisée en ce qu'elle comprend une enceinte (2,3) contenant un échangeur cationique, qui est en communication avec la chambre anodique (4), avec la chambre intermédiaire (5) et avec une source (28) d'une solution aqueuse d'halogénure de métal alcalin.
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| BE9000924A BE1003943A3 (fr) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Procede et installation pour la fabrication de solutions aqueuses d'hydroxyde de metal alcalin. |
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| Publication Number | Publication Date |
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| BE1003943A3 true BE1003943A3 (fr) | 1992-07-22 |
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|---|---|
| BE (1) | BE1003943A3 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5474581A (en) * | 1991-07-19 | 1995-12-12 | Solvay (Societe Anonyme) | Method for producing an aqueous sodium chloride solution and use thereof |
| CN114643245A (zh) * | 2020-12-15 | 2022-06-21 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种固态聚合物电解质（spe）水电解池的原位再生方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB751855A (en) * | 1953-04-07 | 1956-07-04 | Permutit Co Ltd | Improvements in ion-exchange processes |
| GB1184535A (en) * | 1968-03-30 | 1970-03-18 | Ionics | Removal of Acidic Gases from Gas Streams. |
| EP0093435A1 (fr) * | 1982-04-30 | 1983-11-09 | Oronzio De Nora S.A. | Purification et reconcentration électrolytique des solutions de soude caustique provenant de la régénération de résines d'échangeur d'ions par lavage et rinçage |
-
1990
- 1990-09-28 BE BE9000924A patent/BE1003943A3/fr not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB751855A (en) * | 1953-04-07 | 1956-07-04 | Permutit Co Ltd | Improvements in ion-exchange processes |
| GB1184535A (en) * | 1968-03-30 | 1970-03-18 | Ionics | Removal of Acidic Gases from Gas Streams. |
| EP0093435A1 (fr) * | 1982-04-30 | 1983-11-09 | Oronzio De Nora S.A. | Purification et reconcentration électrolytique des solutions de soude caustique provenant de la régénération de résines d'échangeur d'ions par lavage et rinçage |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CHEMIE-INGENIEUR TECHNIK, vol. 61, no. 12, décembre 1989, pages 933-940, Weinheim, DE; H. v. PLESSEN et al.: "Verwertung von Natriumsulfat" * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5474581A (en) * | 1991-07-19 | 1995-12-12 | Solvay (Societe Anonyme) | Method for producing an aqueous sodium chloride solution and use thereof |
| CN114643245A (zh) * | 2020-12-15 | 2022-06-21 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种固态聚合物电解质（spe）水电解池的原位再生方法 |
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