CZ285985B6 - Způsob výroby bipolární membrány a způsob výroby vodného roztoku hydroxidu alkalického kovu - Google Patents
Způsob výroby bipolární membrány a způsob výroby vodného roztoku hydroxidu alkalického kovu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ285985B6 CZ285985B6 CZ94830A CZ83094A CZ285985B6 CZ 285985 B6 CZ285985 B6 CZ 285985B6 CZ 94830 A CZ94830 A CZ 94830A CZ 83094 A CZ83094 A CZ 83094A CZ 285985 B6 CZ285985 B6 CZ 285985B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- membrane
- aqueous
- solution
- cationic
- lithium hydroxide
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 147
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical group [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 102
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 67
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 56
- QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 29
- 229910021555 Chromium Chloride Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 claims description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 abstract description 38
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 abstract description 8
- LJAOOBNHPFKCDR-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] LJAOOBNHPFKCDR-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 27
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 20
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910021556 Chromium(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 6
- 229960000359 chromic chloride Drugs 0.000 description 6
- -1 chromium cations Chemical class 0.000 description 6
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 4
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- VQWFNAGFNGABOH-UHFFFAOYSA-K chromium(iii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Cr+3] VQWFNAGFNGABOH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-YPZZEJLDSA-N chromium-50 Chemical compound [50Cr] VYZAMTAEIAYCRO-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003009 phosphonic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 150000003460 sulfonic acids Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/445—Ion-selective electrodialysis with bipolar membranes; Water splitting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D1/00—Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D1/04—Hydroxides
- C01D1/28—Purification; Separation
- C01D1/38—Purification; Separation by dialysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
- C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
- C08J5/2206—Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
- C08J5/2275—Heterogeneous membranes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
Způsob spočívá v tom, že se membrána zpracuje sloučeninou vícemocného kovu a vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu a potom se přilepí k antiontové membráně. Hydroxid alkalického kovu je hydroxid lithný. Sloučenina vícemocného kovů je s výhodou hexahydrát chloridu chromitého. Vynález dále zahrnuje způsob výroby vodného roztoku hydroxidu alkalického kovu elektrodialýzou za přítomnosti bipolární membrány vyrobené výše uvedeným způsobem.
ŕ
Description
Způsob výroby bipolární membrány
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby bipolární membrány, při kterém se kationtová membrána zpracuje sloučeninou vícemocného kovu a potom vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu, načež se takto zpracovaná kationtová membrána přilepí k aniontové membráně.
Dosavadní stav techniky
Bipolární membrány jsou stavebními prvky elektrodialyzačních článků. Tyto články jsou samy o sobě velmi dobře známé a jsou zejména používány pro výrobu kyselin a zásad zjejich odpovídajících solí.
V rámci způsobů, které se běžně až dosud používají pro výrobu bipolámích membrán, se předběžně upravená kationtová a aniontová membrána vzájemně slepí.
V patentovém dokumentu W089/01059 se popisuje způsob výroby bipolární membrány, při kterém se kationtová a aniontová membrána odděleně zpracují alkalickým roztokem soli kovu jiného než sodík a draslík, načež se kationtová membrána nalepí na aniontovou membránu a potom se takto získaná sestava zpracuje vodným alkalickým roztokem. V rámci jedné z forem tohoto známého způsobu se kationtová a aniontová membrána zpracují vodným alkalickým roztokem ještě před jejich vzájemným slepením. V rámci tohoto známého způsobu se jako vodný alkalický roztok používá vodný roztok hydroxidu sodného, přičemž se uvádí, že se do něj přidává určité množství soli kovu.
Bipolární membrány, získané dosud známými způsoby, se obecně vyznačují dobrou mechanickou soudržností a malým elektrickým odporem.
Cílem vynálezu je poskytnout způsob výroby bipolámích membrán, jejichž vlastnosti by byly alespoň srovnatelné s vlastnostmi membrán, vyrobených dosud známými způsoby, a které by byly vyrobeny jednodušším a hospodárnějším způsobem.
Podstata vynálezu
Vynález se týká způsobu výroby bipolární membrány, při kterém se kationtová membrána zpracuje sloučeninou vícemocného kovu a potom vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu, načež se takto zpracovaná kationtová membrána přilepí k aniontové membráně, přičemž podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že se kationtová membrána zpracuje vodným roztokem chloridu chromitého, načež se omyje ponořením do demineralizované vody a po tomto omytí se zpracuje vodným roztokem hydroxidu lithného.
Výhodně je vodný roztok hydroxidu lithného prost sloučeniny vícemocného kovu. Výhodně je vodný roztok chloridu chromitého zásaditým roztokem. Výhodně tento zásaditý roztok chloridu chromitého obsahuje množství hydroxidu lithného, nezbytné k dosažení hodnoty pH tohoto roztoku alespoň rovné 12. Výhodně vodný roztok chloridu chromitého obsahuje alespoň 0,1 mol/litr chloridu chromitého.
Kationtová membrána představuje tenkou neporézní fólii, která selektivně propouští kationty a nepropouští anionty. Kationtové membrány, použitelné v rámci způsobu podle vynálezu, mají být vytvořeny z materiálu, který je inertní vůči kyselým a zásaditým vodným roztokům.
- 1 CZ 285985 B6
Takovými membránami jsou na příklad fólie, zhotovené z fluorovaného polymeru, obsahujícího funkční skupiny, odvozené od sulfonových kyselin, karboxylových kyselin nebo fosfonových kyselin, nebo směsi takových funkčních skupin, přičemž tyto skupiny plní funkci kationtových vazebních oblastí kationtové membrány. Obzvláště vhodné jsou membrány, známé pod označením Raipore (Pall Rai).
Aniontová membrána představuje tenkou neporézní fólii, která selektivně propouští anionty a nepropouští kationty. Aniontové membrány, použitelné v rámci způsobu podle vynálezu, jsou tvořeny fólií zpolymemího materiálu, který je inertní vůči kyselým a zásaditým vodným roztokům, a obsahují kvartémí amoniové skupiny, které plní funkci aniontových vazebných oblastí aniontové membrány.
V praktickém provedení nejsou ani kationtové membrány, ani aniontové membrány ideálně nepropustné pro anionty resp. kationty. Proudový výkon kationtové membrány je molámí podíl kationtů, který pronikne membránou při působení 1 Faradaye. Obdobně je proudový výkon aniontové membrány molámí podíl aniontů, který pronikne membránou při působení 1 Faradaye. Bipolámí membrány jsou membrány, které mají na jedné straně vlastnosti kationtové membrány a na druhé straně vlastnosti aniontové membrány.
Zpracování kationtové membrány chloridem chromitým má za účel nahradit alespoň část mobilních kationtů nebo ko-iontů kationtové membrány ionty chrómu. V podstatě není počet iontů chrómu, přítomných v kationtové membráně po ukončení zpracování vodným roztokem chloridu chromitého, kritický. Obecně je však žádoucí inkorporovat do kationtové membrány množství kationtů chrómu alespoň rovné 0,001 mol, výhodně alespoň 0,01 mol na 1 m2 plochy kationtové membrány, určené ke spojení s aniontovou membránou, přičemž obzvláště výhodné jsou hodnoty od 0,02 do 0,03 mol na 1 m2 plochy kationtové membrány.
Zpracování kationtové membrány vodným roztokem chloridu chromitého může být provedeno ponořením kationtové membrány do tohoto roztoku. Koncentrace vodného roztoku chloridu chromitého přitom není kritická, i když se výhodně používají roztoky s vyšší koncentrací.
V praxi se doporučuje používat vodné roztoky chloridu chromitého s koncentrací alespoň rovnou 0,05, výhodně alespoň rovnou 0,1 mol/litr. Maximální přípustná koncentrace vodného roztoku chloridu chromitého je koncentrace, odpovídající nasycenému roztoku. Výhodně se používají vodné roztoky chloridu chromitého, mající teplotu blízkou teplotě místnosti, například teploty z teplotního rozmezí od 15 do 35 °C.
I když je možné v rámci vynálezu použít kyselý roztok chloridu chromitého, používá se výhodně zásaditý roztok chloridu chromitého, jehož hodnota pH je výhodně rovna alespoň 10, výhodněji alespoň 12. K získání takového zásaditého roztoku chloridu chromitého se výhodně používá přídavek hydroxidu lithného.
Zpracování kationtové membrány vodným roztokem chloridu chromitého může být provedeno při teplotě místnosti nebo při zvýšené teplotě. V každém případě však musí být tato teplota zpracování nižší, než je teplota tepelného rozkladu kationtové membrány. Doba tohoto zpracování kationtové membrány musí být dostatečná k tomu, aby byl do kationtové membrány inkorporován požadovaný počet iontů chrómu. Tato doba zpracování bude zejména záviset na koncentraci vodného roztoku chloridu chromitého a na teplotě, použité při uvedeném zpracování.
Po promytí výše uvedeným způsobem zpracované kationtové membrány demineralizovanou vodou se omytá kationtová membrána dále zpracuje vodným roztokem hydroxidu lithného. Vodným roztokem hydroxidu lithného se zde rozumí vodný roztok, obsahující alespoň 50 % hmotn. a výhodně alespoň 90 % hmotn. hydroxidu lithného, přičemž zbytek sušiny tohoto vodného roztoku hydroxidu lithného může být tvořen hydroxidem alkalického kovu, zejména hydroxidem sodným nebo/a hydroxidem draselným. Výhodně je sušina vodného roztoku
-2CZ 285985 B6 hydroxidu lithného tvořena výhradně hydroxidem lithným. Zpracování kationtové membrány vodným roztokem hydroxidu lithného může být provedeno například rozprášením vodného roztoku hydroxidu lithného na plochu kationtové membrány, určené pro spojení s aniontovou membránou, nebo impregnací uvedené plochy kationtové membrány vodným roztokem hydroxidu lithného, například za použití odpovídajícího kartáče. Výhodně se však kationtová membrána při uvedeném zpracování ponoří do vodného roztoku hydroxidu lithného.
Omývání kationtové membrány mezi zpracováními kationtové membrány vodným roztokem chloridu chromitého a vodným roztokem hydroxidu lithného se obvykle provádí při teplotě místnosti, i když je možné provést toto omývání i při teplotě nižší nebo vyšší.
Zpracování kationtové membrány vodným roztokem alkalického kovu má za účel převést kationty chrómu, které jsou přítomné v kationtové membráně po zpracování membrány vodným roztokem chloridu chromitého, na hydroxid chrómu. V rámci vynálezu je třeba použít alespoň odpovídající teoretické množství roztoku hydroxidu lithného pro převedení podstatného podílu kationtů chrómu na hydroxid chrómu, přičemž tento podíl činí alespoň 50 %, výhodně až 90 % kationtů chrómu, přítomných v kationtové membráně. Optimální použité množství vodného roztoku hydroxidu lithného bude záviset na různých faktorech, mezi které patří množství kationtů chrómu v kationtové membráně a koncentrace a teplota použitého vodného roztoku hydroxidu lithného, přičemž toto množství může být pro každý konkrétní případ určeno rutinními pokusy. Při praktickém provádění způsobu podle vynálezu se dosáhne dobrých výsledků za použití vodného roztoku hydroxidu lithného, který obsahuje alespoň 0,5, výhodně alespoň 0,8 mol/1 hydroxidu lithného, přičemž maximální přípustná koncentrace vodného roztoku hydroxidu lithného odpovídá koncentraci nasyceného roztoku. Obecně se dobrých výsledků dosáhne za použití vodného roztoku hydroxidu lithného s koncentrací 0,8 až 1,2 mol/1.1 když je možné použít vodný roztok hydroxidu lithného, mající teplotu místnosti, výhodně se používají vodné roztoky hydroxidu lithného, mající zvýšenou teplotu, výhodně teplotu z teplotního rozmezí od 50 do 90 °C.
Pro nalepení kationtové membrány na aniontovou membránu mohou být použity jakékoli vhodné prostředky. Jeden přednostně používaný prostředek podle zvláštního provedení předloženého vynálezu spočívá ve složení a stlačení obou membrán ve vlhkém stavu při zamezení vytváření vzduchových bublin mezi oběma membránami. K tomuto účelu se při tomto provedení předloženého vynálezu kationtová membrána a aniontová membrána před složením zpracují odděleně demineralizovanou vodou. Je možné pracovat při teplotě místnosti nebo při vyšší teplotě pod podmínkou, že tato je nižší než teplota tepelného rozkladu aniontové membrány nebo kationtové membrány.
Bipolámí membrána, získaná na konci způsobu podle předloženého vynálezu, má být přednostně před použitím v buňce pro elektrodialýzu uchována ve vlhkém stavu.
Při provádění způsobu podle předloženého vynálezu může být aniontová membrána podrobena podobnému zpracování jako kationtová membrána před slepením s kationtovou membránou. Pro tento účel může být zpracována postupně sloučeninou vícemocného kovu a vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu za podmínek uvedených výše v souvislosti se zpracováním kationtové membrány. V tomto provedení předloženého vynálezu použitá sloučenina vícemocného kovu pro zpracování aniontové membrány může být stejná nebo jiná než sloučenina vícemocného kovu, použitá ke zpracování kationtové membrány. Přednostně se použije stejná sloučenina vícemocného kovu ke zpracování kationtové membrány i aniontové membrány. Roztok hydroxidu alkalického kovu, použitý ke zpracování aniontové membrány, může být stejný jako roztok, použitý ke zpracování kationtové membrány. V jedné variantě může být téměř prostý hydroxidu lithného.
-3CZ 285985 B6
V jiném provedení způsobu podle předloženého vynálezu, používaném přednostně, se pouze kationtová membrána podrobí zpracování sloučeninou vícemocného kovu a vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu a aniontová membrána se před složením s kationtovou membránou podrobí zpracování, spočívajícím v podstatě v omytí demineralizovanou vodou. Tento způsob provedení předloženého vynálezu má výhodu větší jednoduchosti, aniž by byly sníženy vlastnosti bipolámi membrány.
Bipolámí membrána, získaná způsobem podle předloženého vynálezu popsaným výše, je dobře uzpůsobena pro elektrochemický rozklad vody a může být dále použita v technikách elektrodialýzy, které pracují s vodnými roztoky. Také nachází použití při výrobě kyselin a zásad z jejich solí. Bipolámí membrána, získaná způsobem podle předloženého vynálezu, nachází zvláště zajímavé použití pro výrobu vodných roztoků hydroxidů alkalických kovů, zejména hydroxidu sodného elektrodialýzou vodných roztoků solí alkalických kovů, jako chloridů, uhličitanů, fosforečnanů nebo octanů alkalických kovů.
Vynález dále vytváří způsob výroby vodného roztoku alkalického kovu elektrodialýzou vodného roztoku soli alkalického kovu, při kterém se provádí elektrodialýza za přítomnosti bipolámí membrány, vyrobené způsobem podle předloženého vynálezu, definovaným výše.
Vynález se používá zejména pro výrobu vodných roztoků hydroxidu sodného elektrodialýzou vodných roztoků chloridu sodného, například použitím techniky, popsané v patentovém spisu Spojených států amerických US-A-4238305.
Dále uvedené příklady slouží k vysvětlení vynálezu. V těchto příkladech byly použity kationtové membrány a aniontové membrány RAIPORE (Pall Rai). Kationtové membrány RAIPORE jsou membrány z fluorovaného polymeru, obsahujícího funkční skupiny, odvozené z karbonové kyseliny, a aniontové membrány RAIPORE jsou membrány z polymeru, obsahujícího funkční skupiny, odvozené z kvartémího amonia.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1 (podle vynálezu)
V tomto příkladu byla použita kationtová membrána RAIPORE R-4010 a aniontová membrána RAIPORE R-l 030.
Kationtová membrána byla zpracována postupem, obsahujícím tyto následné etapy:
- ponoření do molámího vodného roztoku kyseliny chlorovodíkové při teplotě místnosti po dobu asi 15 minut,
- ponoření do kyselého vodného roztoku hexahydrátovaného chloridu chromitého, obsahujícího 300 g hexahydrátovaného chloridu chromitého a 50 g kyseliny chlorovodíkové na 1 litr, při teplotě místnosti na dobu 24 hodin,
- omytí ponořením do lázně demineralizované vody při teplotě místnosti po dobu 15 minut,
- ponoření do molámího vodného roztoku hydroxidu lithného při teplotě 70 °C po dobu 15 minut, a
- omytí ponořením do lázně demineralizované vody při teplotě místnosti po dobu několika sekund.
-4CZ 285985 B6
Aniontová membrána byla ponořena do lázně demineralizované vody při teplotě místnosti po dobu 1 hodiny.
Po zpracování kationtové membrány a aniontové membrány způsobem popsaným výše byly obě membrány složeny ve vlhkém stavu a pod mírným tlakem pro vytvoření bipolámí membrány.
Pro vyhodnocení výkonu takto získané bipolámí membrány byla použita měrná elektrochemická buňka, rozdělená ve čtyři postupné oddíly zkoušenou bipolámí membránou, uspořádanou svisle, a dvěma kationtovými membránami značky NAFION (DUPONT), uloženými svisle po každé straně bipolámí membrány. V obou krajních oddílech buňky byla umístěna vždy jedna anoda a jedna katoda z niklu. Bipolámí membrána byla v buňce orientována tak, že její aniontová strana byla umístěna proti anodě. V obou krajních oddílech se nechal obíhat roztok, mající 0,10% hmotnostních obsahu hydroxidu sodného. Ve středním oddílu, obsahujícím aniontovou stranu bipolámí membrány, se nechal obíhat vodný roztok 1M hydroxidu sodného a ve středním oddílu, obsahujícím kationtovou stranu bipolámí membrány, se nechal obíhat roztok 1M kyseliny chlorovodíkové. Oddíly buňky byly udržovány na teplotě místnosti.
Anoda a katoda buňky byly připojeny ke svorkám zdroje proudu regulovaného tak, aby v buňce protékal proud o hustotě lOkA/m2 povrchu bipolámí membrány. Prostřednictvím kapilár Luggina byl měřen rozdíl napětí mezi oběma plochami bipolámí membrány. Tento rozdíl napětí se ustálil na 0,95 až 1,05 v.
Příklad 2 (podle vynálezu)
Byl opakován pokus z příkladu 1 při použití kationtové membrány RAIPORE R-4010 a aniontové membrány RAIPORE R-4030.
Byl měřen rozdíl napětí mezi oběma plochami bipolámí membrány způsobem a za podmínek stejných jako v příkladu 1. Rozdíl napětí se ustálil na 0,93 až 0,99 V.
Příklad 3 (podle vynálezu)
V tomto příkladu byly rovněž použity kationtová membrána RAIPORE R-4010 a aniontová membrána RAIPORE R-4030. Kationtová i aniontová membrána byly zpracovány stejně jako kationtová membrána v příkladu 2.
Byl měřen rozdíl napětí mezi oběma plochami bipolámí membrány způsobem a za podmínek jako v příkladu 1. Rozdíl napětí se ustálil mezi 1,00 a 1,06 V.
Příklad 4 (srovnávací)
Byly opakovány všechny podmínky pokusu z příkladu 3 až na to, že vodný roztok hydroxidu lithného byl nahrazen vodným roztokem hydroxidu sodného. Rozdíl napětí mezi oběma plochami bipolámí membrány se ustálil na střední hodnotě 1,81 V.
Srovnání příkladů 3 a 4 ukazuje výhodu předloženého vynálezu.
-5CZ 285985 B6
Příklad 5 (podle vynálezu)
Byly opakovány všechny podmínky pokusu z příkladu 2 až na to, že bylo vynecháno ponoření kationtové membrány do molámího vodného roztoku kyseliny chlorovodíkové. Rozdíl napětí mezi oběma plochami bipolámí membrány se ustálil na střední hodnotě 0,97 V.
Příklad 6 (podle vynálezu)
Stejně jako v příkladech 2 až 5 byla použita kationtová membrána RAIPORE R-4010 a aniontová membrána RAIPORE R-4030.
Kationtová membrána byla zpracována postupem, obsahujícím tyto následné etapy:
- ponoření do zásaditého vodného roztoku hexahydrátovaného chloridu chromitého, obsahujícího 50 g hexahydrátovaného chloridu chromitého a 2 mol hydroxidu lithného na 1 litr při teplotě místnosti po dobu 24 hodin,
- omytí ponořením do lázně demineralizované vody při teplotě místnosti po dobu 15 minut,
- ponoření do molámího vodného roztoku hydroxidu lithného při teplotě 70 °C po dobu 15 minut, a
- omytí ponořením do lázně demineralizované vody při teplotě místnosti po dobu několika sekund.
Aniontová membrána byla ponořena do lázně demineralizované vody při teplotě místnosti.
Po skončení příslušných postupů zpracování kationtové membrány a aniontové membrány byly tyto složeny za vlhka a při mírném tlaku pro vytvoření bipolámí membrány.
Byl měřen rozdíl napětí mezi oběma plochami bipolámí membrány způsobem, popsaným v příkladu 1. Rozdíl napětí se ustálil na střední hodnotě 0,85 V.
Příklad 7 (srovnávací)
Byl opakován pokus z příkladu 6 s těmito rozdíly:
- jako zásaditý roztok chloridu chromitého byl použit vodný roztok, obsahující 50 g hexahydrátovaného chloridu chromitého a 2 mol hydroxidu sodného, a
- molámí roztok hydroxidu lithného byl nahrazen molámím roztokem hydroxidu sodného.
Rozdíl napětí mezi oběma plochami bipolámí membrány se ustálil na střední hodnotě 1,50 V.
Příklad 8 (srovnávací)
V tomto příkladu byla kationtová membrána a aniontová membrána zpracována postupem, kterým byla kationtová membrána zpracována v příkladu 7. Rozdíl napětí mezi oběma plochami bipolámí membrány se ustálil na střední hodnotě 0,90 V.
-6CZ 285985 B6
Srovnání výsledku příkladu 6 podle vynálezu s výsledkem srovnávacího příkladu 7 a srovnávacího příkladu 8 ukazuje pokrok, získaný způsobem podle předloženého vynálezu.
Claims (5)
1. Způsob výroby bipolámí membrány, při kterém se kationtová membrána zpracuje sloučeninou vícemocného kovu a potom vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu, načež se takto zpracovaná kationtová membrána přilepí kaniontové membráně, vyznačený tím, že se kationtová membrána zpracuje vodným roztokem chloridu chromitého, načež se omyje ponořením do demineralizované vody a po tomto omytí se zpracuje vodným roztokem hydroxidu lithného.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že vodný roztok hydroxidu lithného je prost sloučeniny vícemocného kovu.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že vodný roztok chloridu chromitého je zásaditým roztokem.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že zásaditý vodný roztok chloridu chromitého obsahuje množství hydroxidu lithného, nezbytné k dosažení hodnoty pH tohoto roztoku alespoň rovné 12.
5. Způsob podle nároků laž4, vyznačený tím, že vodný roztok chloridu chromitého obsahuje alespoň 0,1 mol/litr chloridu chromitého.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE9300351A BE1006940A6 (fr) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | Procede de fabrication d'une membrane bipolaire et procede de fabrication d'une solution aqueuse d'hydroxyde de metal alcalin. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ83094A3 CZ83094A3 (en) | 1994-11-16 |
| CZ285985B6 true CZ285985B6 (cs) | 1999-12-15 |
Family
ID=3886961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ94830A CZ285985B6 (cs) | 1993-04-08 | 1994-04-08 | Způsob výroby bipolární membrány a způsob výroby vodného roztoku hydroxidu alkalického kovu |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5380413A (cs) |
| EP (1) | EP0628594B1 (cs) |
| JP (1) | JP3339961B2 (cs) |
| AT (1) | ATE163954T1 (cs) |
| AU (1) | AU670671B2 (cs) |
| BE (1) | BE1006940A6 (cs) |
| BR (1) | BR9401441A (cs) |
| CA (1) | CA2120582C (cs) |
| CZ (1) | CZ285985B6 (cs) |
| DE (1) | DE69408898T2 (cs) |
| ES (1) | ES2116519T3 (cs) |
| FI (1) | FI106437B (cs) |
| HU (1) | HU211778B (cs) |
| NO (1) | NO304417B1 (cs) |
| PL (1) | PL174732B1 (cs) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5766787A (en) * | 1993-06-18 | 1998-06-16 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Solid polymer electrolyte composition |
| BE1008471A3 (fr) * | 1994-07-05 | 1996-05-07 | Solvay | Membrane bipolaire et procede de fabrication d'une membrane bipolaire. |
| IT1269982B (it) * | 1994-09-20 | 1997-04-16 | Solvay | Procedimento di fabbricazione di una membrana bipolare e procedimento di preparazione di una soluzione acquosa di un idrossido di un metalloalcalino mediante elettrodialisi |
| RU2236897C1 (ru) * | 2003-07-11 | 2004-09-27 | ГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии" | Способ получения биполярной мембраны |
| EP3572143B1 (en) | 2009-08-26 | 2021-06-02 | Evoqua Water Technologies Pte. Ltd. | Ion exchange membranes |
| CN103237591B (zh) | 2010-10-15 | 2016-04-13 | 伊沃夸水处理技术有限责任公司 | 制备用于制造阳离子交换膜的单体溶液的方法 |
| EP2627447B1 (en) | 2010-10-15 | 2019-12-11 | Evoqua Water Technologies LLC | Anion exchange membranes and process for making |
| CN104703697B (zh) | 2012-10-04 | 2018-11-23 | 懿华水处理技术有限责任公司 | 高性能的阴离子交换膜及其制造方法 |
| EP2906330B1 (en) | 2012-10-11 | 2020-06-17 | Evoqua Water Technologies LLC | Coated ion exchange membranes |
| AU2019346563B2 (en) | 2018-09-25 | 2025-07-17 | Evoqua Water Technologies Llc | Monovalent selective cation exchange membrane |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2829095A (en) * | 1955-09-03 | 1958-04-01 | Noguchi Kenkyu Jo | Process for the production of acidic and alkaline solution from salt solution by multi-compartment electrolysis |
| US4238305A (en) * | 1979-10-29 | 1980-12-09 | Allied Chemical Corporation | Electrodialytic process for the conversion of impure soda values to sodium hydroxide and carbon dioxide |
| AU1615983A (en) * | 1982-06-22 | 1984-01-05 | Unsearch Ltd. | Bipolar membrane |
| JPH0735444B2 (ja) * | 1986-09-10 | 1995-04-19 | 東ソー株式会社 | 陰イオン交換膜の製造方法 |
| US5227040A (en) * | 1987-07-30 | 1993-07-13 | Unisearch Limited | High performance bipolar membranes |
| ATE111165T1 (de) * | 1987-07-30 | 1994-09-15 | Unisearch Ltd | Bipolare hochleistungsmembranen. |
| CA2043583C (en) * | 1990-05-31 | 1999-01-05 | Fumio Hanada | Bipolar membrane and method for its production |
-
1993
- 1993-04-08 BE BE9300351A patent/BE1006940A6/fr not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-03-29 AT AT94200827T patent/ATE163954T1/de not_active IP Right Cessation
- 1994-03-29 ES ES94200827T patent/ES2116519T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-29 DE DE69408898T patent/DE69408898T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-03-29 EP EP94200827A patent/EP0628594B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-31 AU AU59183/94A patent/AU670671B2/en not_active Ceased
- 1994-03-31 US US08/220,488 patent/US5380413A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-04-05 CA CA002120582A patent/CA2120582C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1994-04-06 JP JP06848494A patent/JP3339961B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-04-06 PL PL94302902A patent/PL174732B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1994-04-07 BR BR9401441A patent/BR9401441A/pt not_active IP Right Cessation
- 1994-04-07 NO NO941262A patent/NO304417B1/no not_active IP Right Cessation
- 1994-04-08 CZ CZ94830A patent/CZ285985B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1994-04-08 FI FI941640A patent/FI106437B/fi not_active IP Right Cessation
- 1994-04-08 HU HU9401013A patent/HU211778B/hu not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI941640A0 (fi) | 1994-04-08 |
| FI106437B (fi) | 2001-02-15 |
| ATE163954T1 (de) | 1998-03-15 |
| PL174732B1 (pl) | 1998-09-30 |
| FI941640L (fi) | 1994-10-09 |
| HU9401013D0 (en) | 1994-06-28 |
| JP3339961B2 (ja) | 2002-10-28 |
| ES2116519T3 (es) | 1998-07-16 |
| EP0628594A3 (en) | 1995-01-11 |
| CA2120582C (fr) | 2004-06-15 |
| JPH06322572A (ja) | 1994-11-22 |
| BR9401441A (pt) | 1995-03-07 |
| NO304417B1 (no) | 1998-12-14 |
| DE69408898D1 (de) | 1998-04-16 |
| HU211778B (en) | 1995-12-28 |
| BE1006940A6 (fr) | 1995-01-31 |
| NO941262L (no) | 1994-10-10 |
| HUT68226A (en) | 1995-06-28 |
| NO941262D0 (no) | 1994-04-07 |
| CZ83094A3 (en) | 1994-11-16 |
| AU670671B2 (en) | 1996-07-25 |
| DE69408898T2 (de) | 1998-10-22 |
| AU5918394A (en) | 1994-10-13 |
| EP0628594A2 (fr) | 1994-12-14 |
| CA2120582A1 (fr) | 1994-10-09 |
| EP0628594B1 (fr) | 1998-03-11 |
| US5380413A (en) | 1995-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4751559B2 (ja) | 二極性膜の製造方法、及びその二極性膜の使用 | |
| US3510417A (en) | Electrodialysis process for selectively transferring ions of the same charge | |
| CA1143115A (en) | Method of preparing a membrane consisting of polyantimonic acid powder and an organic binder | |
| US4332916A (en) | Ion exchange polymers on improved porous substrates | |
| US5849167A (en) | Method for making a bipolar membrane | |
| CZ83094A3 (en) | Process for producing a bipolar membrane and process for preparing an aqueous solution of alkali metal hydroxide | |
| CZ288286B6 (en) | Bipolar membrane, process of its manufacture and use | |
| JP2724735B2 (ja) | 高機能性複極性膜 | |
| US4246091A (en) | Process for the electrolytic treatment of alkali halide | |
| US2805196A (en) | Permselective electrodialysis | |
| KR800001524B1 (ko) | 개량된 양이온 교환막 | |
| JPS5910435B2 (ja) | イオン交換膜の調整方法 | |
| RU94032280A (ru) | Способ повышения электропроводности ионообменных мембран с сульфокислотными группами на основе фторуглеродных полимеров | |
| DE1074008B (de) | Verfahren zur Herstellung von Sulfonsauregruppen ent haltenden kationenselektiven Membranen fur die Elektrodialyse |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20050408 |