PL174732B1 - Sposób wytwarzania membrany dwubiegunowej - Google Patents
Sposób wytwarzania membrany dwubiegunowejInfo
- Publication number
- PL174732B1 PL174732B1 PL94302902A PL30290294A PL174732B1 PL 174732 B1 PL174732 B1 PL 174732B1 PL 94302902 A PL94302902 A PL 94302902A PL 30290294 A PL30290294 A PL 30290294A PL 174732 B1 PL174732 B1 PL 174732B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- membrane
- alkali metal
- solution
- cationic
- aqueous
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 69
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims abstract description 57
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims abstract description 36
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 24
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 48
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 27
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 18
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 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 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K 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
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 3
- 229960000359 chromic chloride Drugs 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021555 Chromium Chloride Inorganic materials 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 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 alkali metal salts Chemical class 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium group Chemical group [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 2
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910021556 Chromium(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 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
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 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)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (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
1. Sposób wytwarzania membrany dwubiegunowej, w którym poddaje sie membrane kationowa obróbce przez zwiazek metalu wielowartosciowego i przez wodny roztwór wodo- rotlenku metalu alkalicznego, nastepnie przylacza sie membrane anionowa, znamienny tym, ze stosuje sie wodorotlenek metalu alkalicznego zawierajacy wodorotlenek litu. PL PL PL PL PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania membrany dwubiegunowej stanowiącej element konstrukcyjny elektrodializerów stosowanych do wytwarzania kwasów i zasad z ich soli..
Znane sposoby wytwarzania membran dwubiegunowych polegają na tym, że łączy się membranę kationową i membranę anionową, które są poddawane wstępnemu kondycjonowaniu. Ze zgłoszenia międzynarodowego WO 89/01059 znany jest sposób wytwarzania membrany dwubiegunowej, w którym membranę kationową i membranę anionową poddaje się oddzielnie obróbce przy pomocy roztworu alkalicznego soli metalu innego niż sód lub potas, potem membranę kationową i membranę anionową łączy się, następnie tak otrzymany zespół poddaje się obróbce przy pomocy wodnego roztworu alkalicznego. W innym znanym sposobie poddaje się membranę kationową i membranę anionową obróbce przy pomocy wodnego roztworu alkalicznego przed ich połączeniem. Stosowanym roztworem alkalicznym jest roztwór wodorotlenku sodu i korzystne jest stosowanie soli metali. Membrany dwubiegunowe otrzymane znanymi sposobami mają dobrą spójność mechaniczną i umiarkowaną rezystancję elektryczną.
Sposób według wynalazku polega na tym, że stosuje się wodorotlenek metalu alkalicznego zawierający wodorotlenek litu.
Korzystnie stosuje się wodorotlenek litu stanowiący przynajmniej 90% molowych wodorotlenku metalu.
Zaletą wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania membrany dwubiegunowej o własnościach przynajmniej porównywalnych z membranami wytwarzanymi znanymi sposobami, który jest prostszy i skuteczniejszy.
Przez membranę kationową rozumie się cienką, nieporowatą folię selektywnie przepuszczalną dla kationów i nieprzepuszczalną dla anionów. Membrany kationowe stosowane w sposobie według wynalazku są wykonane z materiału obojętnego względem wodnych roztworów kwasów lub zasad, na przykład z folii polimeru fluorowego zawierającego grupy funkcyjne pochodnych kwasów sulfonowych, kwasów karboksylowych lub kwasów fosfonowych lub mieszaniny tych grup funkcyjnych, przy czym te grupy stanowią ustalone miejsca położenia kationów membrany. Membranami szczególnie dogodnymi do zastosowania w elektrodializerze według wynalazku są membrany elektrodializerów znanych pod nazwą Raipore.
Membrana anionowajest z definicji cienką, nieporowatą folią selektywnie przepuszczalną dla anionów i nieprzepuszczalną dla kationów. Membrany anionowe stosowane w sposobie według wynalazku są foliami z materiału polimerycznego obojętnego względem wodnych roztworów kwasów lub zasad i zawierają grupy amonowe czwartego rzędu określające ustalone położenia anionowe.
W praktyce membrany kationowe nie są idealnie nieprzepuszczalne dla anionów, a membrany anionowe nie są idealnie nieprzepuszczalne dla kationów. Z definicji wydajność prądowa membrany kationowej jest ułamkiem molowym kationów, które przechodzą skutecznie przez membranę pod wpływem zjawiska Faradaya. Podobnie wydajność prądowa membrany
174 732 anionowej jest ułamkiem molowym anionów, które przechodzą skutecznie przez membranę pod wpływem zjawiska Faradaya.
Membrany dwubiegunowe są membranami, które mają z jednej strony własności membrany kationowej i z drugiej strony własności membrany anionowej.
W sposobie według wynalazku metal wielowartościowy wybiera się spośród pierwiastków przejściowych. Najkorzystniej stosuje się chrom, żelazo, nikiel, ruten, cyrkon i rod. Szczególnie korzystny jest chrom.
Jako związek metalu wielowartościowego stosuje się korzystnie sól nieorganiczną, którą wybiera się spośród chlorków, azotanów, fosforanów i siarczanów, a spośród chlorków szczególnie chlorek chromowy. Stosuje się uwodniony chlorek chromowy, zwłaszcza sześciowodzian chlorku chromowego.
Obróbka membrany kationowej przez związek metalu wielowartościowego ma za zadanie zastąpienie przynajmniej części ruchomych kationów lub współjonów membrany kationowej przez jony metalu wielowartościowego. W zasadzie liczba jonów metalu wielowartościowego, występujących w membranie kationowej i podlegających obróbce, nie jest krytyczna. Zwykle wprowadza się do membrany kationowej kationy metalu wielowartościowego w ilości przynajmniej równej 0,001, korzystnie 0,01, moli na m2 płaszczyzny czołowej membrany kationowej, przeznaczonej do kontaktowania się z membraną anionową, przy czym wartości 0,02 do 0,03 na m2 są zwykle właściwe.
Obróbka membrany kationowej przez związek metalu wielowartościowego jest przeprowadzona przez wprowadzenie membrany kationowej w kontakt z wodnym roztworem związku metalu wielowartościowego, na przykład zanurzając membranę kationową w kąpieli wodnej tego związku. W tym przykładzie wykonania wynalazku stężenie roztworu wodnego nie jest krytyczne, przy czym są korzystne roztwory o dużym stężeniu. W praktyce stosuje się roztwory wodne, których stężenie związku metalu wielowartościowego jest przynajmniej równe 0,05, korzystnie 0,1 mola/l. Maksymalne dopuszczalne stężenie roztworu wodnego związku metalu wielowartościowego odpowiada nasyceniu i zależy od różnych parametrów, takich jak rodzaj związku metalu wielowartościowego, temperatura roztworu i wartość pH roztworu. Stosuje się roztwory o temperaturze bliskiej temperaturze otoczenia, na przykład od 15° do 35°C.
Związek metalu wielowartościowego otrzymuje się na przykład z roztworu kwasu. Wybiera się roztwór kwasu, którego pH jest mniejsze od 3, na przykład zawarte pomiędzy 0,05 i 1, taki jak wodny roztwór kwasu chlorowodorowego. Otrzymuje się wodne roztwory o dużym stężeniu związku metalu wielowartościowego, które zawierają na przykład od 0,8 do 1,5 mola tego związku na litr, przy czym jako ten związek stosuje się zwłaszcza sześciowodzian chlorku chromowego.
Związek metalu wielowartościowego otrzymuje się także z roztworu zasadowego, którego pH jest przynajmniej równe 10, na przykład równe 12. W tym celu stosuje się wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, na przykład sodu, potasu lub litu. Wybiera się na przykład wodny roztwór wodorotlenku litu. Stosuje się wodne roztwory zawierające co najmniej 1 mol wodorotlenku litu. W praktyce stosuje się wodny roztwór wodorotlenku litu o jak największym stężeniu.
Obróbkę membrany przez związek metalu wielowartościowego przeprowadza się bez różnicy w temperaturze otoczenia lub w temperaturze wysokiej, jednak niższej od temperatury rozkładu termicznego membrany kationowej. Czas obróbki powinien być wystarczający do wbudowania wymaganej liczby kationów metalu wielowartościowego do membrany kationowej. Zależy on od pewnych parametrów, takich jak wybrany związek metalu wielowartościowego, stężenie roztworu i jego temperatura.
Membrana kationowa jest także poddawana obróbce przez wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego zawierającego wodorotlenek litu. Przez wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego zawierającego wodorotlenek litu rozumie się wodny roztwór metalu alkalicznego, który zawiera znaczącą ilość wodorotlenku litu. Oprócz wodorotlenku litu wodny roztwór metalu alkalicznego może zawierać na przykład wodorotlenek sodu lub wodorotlenek potasu. W praktyce wodne roztwory wodorotlenku metalu alkalicznego, stosowane w sposobie według wynalazku, mają zawartość molową wodorotlenku litu przynajmniej 50% wodorotlenku
174 732 metalu alkalicznego. Szczególnie korzystne wodne roztwory wodorotlenku metalu alkalicznego mają zawartość molową wodorotlenku litu przynajmniej 80%, na przykład 90% wodorotlenku metalu alkalicznego, a najkorzystniejsze są roztwory, w których wodorotlenek metalu alkalicznego stanowi w całości wodorotlenek litu.
Obróbkę przez wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego przeprowadza się według wynalazku równocześnie z obróbką przez związek metalu wielowartościowego, stosując w tym celu wodny roztwór związku metalu wielowartościowego i wodorotlenku litu.
Obróbkę przez wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego przeprowadza się także po obróbce przez związek metalu wielowartościowego. Korzystne jest tutaj, gdy wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego nie zawiera związku metalu wielowartościowego. Poddaje się membranę kationową obróbce najpierw przez wodny roztwór wodorotlenku litu zawierający związek wielowartościowy, następnie przez wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego określony powyżej.
Obróbkę membrany kationowej przez wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego przeprowadza się na przykład przez rozpylanie roztworu na powierzchnię czołową membrany kationowej wprowadzanej w kontakt z membraną anionową lub przez impregnację tej powierzchni czołowej roztworem, na przykład przy pomocy szczotki, przez zanurzenie membrany do kąpieli roztworu.
Obróbka przy pomocy wodnego roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego ma za zadanie przemianę kationów metalu wielowartościowego, które występują w membranie kationowej, w wodorotlenek metalu. W wyniku tego według wynalazku wyprowadza się teoretyczną ilość roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego, wystarczającą do przemiany zasadniczej części kationów metalu wielowartościowego membrany kationowej w wodorotlenek metalu, która to część jest równa przynajmniej 50%, na przykład 90% kationów wielowartościowych występujących w membranie dwubiegunowej. Optymalna ilość wodnego roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego zależy od różnych parametrów, takich jak ilość kationów metalu wielowartościowego w membranie kationowej, rodzaj metalu wielowartościowego, mianowicie jego wartościowość, stężenie roztworu i jego temperatura oraz może być określona dla każdego z tych parametrów doświadczalnie. W praktyce otrzymuje się zwykle dobre wyniki w przypadku roztworów wodorotlenku metalu alkalicznego zawierającego przynajmniej 0,5, na przykład 0,8 mola wodorotlenku metalu alkalicznego na litr, przy czym zawartość maksymalnie dopuszczalna odpowiada nasyceniu. Korzystne zawartości to od 0,8 do 1,2 moli wodorotlenku metalu alkalicznego na litr. Chociaż roztwory mogą mieć temperaturę otoczenia, stosuje się roztwory o wyższej temperaturze, na przykład o temperaturze od 15 do 90°C.
Stosuje się optymalne przemywanie membrany kationowej wodą demineralizowaną, pomiędzy obróbką przez związek metalu wielowartościowego i obróbką przez roztwór wodorotlenku sodu, jak również po obróbce przez wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego. Przemywanie przeprowadza się zwykle w temperaturze otoczenia, jak również w temperaturach wyższych lub niższych.
Połączenie membrany kationowej z membraną anionową można przeprowadzić wszystkimi dogodnymi środkami. Na przykład przykłada się i dociska się do siebie dwie membrany w stanie wilgotnym, unikając nagromadzenia się powietrza pomiędzy nimi. W tym przypadku membranę kationową i membranę anionową poddaje się obróbce oddzielnie przy pomocy wody demineralizowanej przed przyłożeniem ich do siebie. Przeprowadza się to w temperaturze otoczenia lub w temperaturze wysokiej, w stanie poniżej temperatury rozkładu termicznego membrany anionowej lub membrany kationowej.
Membranę dwubiegunową otrzymaną sposobem według wynalazku przechowuje się korzystnie w stanie wilgotnym przed wykorzystaniem jej w elektrodializerze.
Membranę anionową poddaje się obróbce podobnej, jak obróbka membrany kationowej, przed połączeniem jej z membraną kationową. Tak więc poddaje się ją obróbce kolejno przez związek metalu wielowartościowego i przez wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, w warunkach przedstawionych powyżej dla przykładu membrany kationowej. Stosuje się związek metalu wielowartościowego do obróbki membrany anionowej identyczny lub inny niż związek metalu wielowartościowego do obróbki membrany kationowej. Stosuje się na przykład
174 732 ten sam związek metalu wielowartościowego do obróbki membrany kationowej i do obróbki membrany anionowej. Stosuje się na przykład roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego do obróbki membrany anionowej identyczny, jak roztwór do obróbki membrany kationowej. Roztwór ten pozbawia się znacznie wodorotlenku litu.
Istnieje także możliwość, że tylko membranę kationowąpoddaje się obróbce przez związek metalu wielowartościowego i przez wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, natomiast membranę anionową poddaje się, przed przyłożeniem jej do membrany kationowej, obróbce polegającej zasadniczo na przemyciu wodą demineralizowaną. Sposób ten jest prosty, bez pogarszania własności membrany dwubiegunowej.
Membrana dwubiegunowa wytworzona sposobem według wynalazku jest przystosowana do rozkładu elektrochemicznego wody i jest stosowana w technikach elektrodializy roztworów wodnych. Znajduje zastosowanie przy wytwarzaniu kwasów i zasad z ich soli, przy wytwarzaniu wodnych roztworów wdorotlenku metalu alkalicznego, szczególnie wodorotlenku sodu, przez elektrodializę wodnych roztworów soli metali alkalicznych, takich jak chlorek, węglan fosforan, siarczan lub octan metalu alkalicznego.
Wynalazek zostanie teraz wyjaśniony bliżej w oparciu o następujące przykłady.
W przykładach zastosowano membrany kationowe i membrany anionowe typu Raipore. Membrany kationowe typu Raipore są membranami wykonanymi z polimeru fluorowego mającego grupy funkcyjne pochodne kwasu karboksylowego, a membrany anionowe typu Raipore są membranami z polimeru mającego grupy funkcyjne pochodne czwartego rzędu amonu.
Przykład 1. Zastosowano membranę kationową typu Raipore R-4010 i membranę anionową typu Raipore R-1030.
Membranę kationową poddano obróbce obejmującej kolejne etapy:
- zanurzenie w wodnym roztworze molowym kwasu chlorowodorowego o temperaturze otoczenia, przez 15 minut,
- zanurzenie w wodnym roztworze kwasu sześciowodzianu -trójchlorku chromowego, zawierającym 300g sześciowodzianu trójchlorku chromowego i 50g kwasu chlorowodorowego na litr, o temperaturze otoczenia, przez 24 godziny,
- przemycie przez zanurzenie w kąpieli wody demineralizowanej o temperaturze otoczenia, przez 15 minut.
- zanurzenie w wodnym roztworze 1 molowym wodorotlenku litu o temperaturze 70°C, przez 15 minut,
- przemycie przez zanurzenie w kąpieli wody demineralizowanej o temperaturze otoczenia, przez kilka sekund.
Natomiast membranę anionową poddano zanurzeniu w kąpieli wody demineralizowanej o temperaturze otoczenia, przez 1 godzinę.
Po przeprowadzeniu poszczególnych obróbek membrany kationowej i membrany anionowej, przyłożono je do siebie w stanie wilgotnym i pod działaniem niskiego ciśnienia, tworząc membranę dwubiegunową.
W celu oceny własności membrany dwubiegunowej tak wytworzonej, stosuje się elektrochemiczne ogniwo pomiarowe podzielone na cztery kolejne komory przez badaną membranę dwubiegunową ustawioną pionowo i dwie membrany kationowe typu Nafion ustawione pionowo, po obu stronach membrany dwubiegunowej. W dwóch końcowych komorach ogniwa umieszczono anodę i katodę z niklu. Membranę dwubiegunową ustawiono w ogniwie w taki sposób, że jej anionowa powierzchnia czołowa była skierowana do anody. W dwóch końcowych komorach przepływał roztwór 0,10% wagowych wodorotlenku sodu. W środkowej komorze, zawierającej anionową powierzchnię czołową membrany dwubiegunowej, przepływał wodny roztwór wodorotlenku sodu 1M i w komorze środkowej, zawierającej kationową powierzchnię czołową membrany biopolarnej, przepływał roztwór kwasu chlorowodorowego 1M. Komory ogniwa były utrzymywane w temperaturze otoczenia.
Anoda i katoda ogniwa są przyłączane do zacisków źródła prądu regulowanego w taki sposób, że dostarcza ono w ogniwie prąd 10 kA/m2 powierzchni membrany dwubiegunowej. Mierzono, przy pomocy kapilar Luggina, różnicę potencjałów pomiędzy dwiema powierzchnia6
174 732 mi czołowymi membrany dwubiegunowej. Różnica potencjałów ustaliła się pomiędzy 0,95 i 1,05 V.
Przykład 2. Powtórzono próbę z przykładu 1, stosując membranę kationową Raipore R-4010 i membranę anionową Raipore R-4030,
Mierzono różnicę potencjałów pomiędzy dwiema powierzchniami czołowymi membrany dwubiegunowej, w sposób i w warunkach przedstawionych w przykładzie 1. Różnica potencjałów ustaliła się pomiędzy 0,93 i 0,99 V.
Przykład 3. Zastosowano membranę kationową Raipore R-4010 i membranę anionową Raipore R-4030. Poddano obróbce membranę kationową i membranę anionową, którą w przykładzie 2 przyłożono do membrany kationowej.
Mierzono różnicę potencjałów pomiędzy dwiema powierzchniami czołowymi membrany dwubiegunowej, w sposób i w warunkach przedstawionych w przykładzie 1. Różnica potencjałów ustala się pomiędzy 1,00 i 1,06 V.
Przykład 4. Dla porównania ze stanem techniki powtórzono wszystkie warunki próby z przykładu 3, z wyjątkiem tego, że wodny roztwór wodorotlenku litu zastąpiono wodnym roztworem wodorotlenku sodu. Różnica potencjałów pomiędzy dwiema powierzchniami czołowymi membrany dwubiegunowej ustaliła się na wartość średnią 1,81 V.
Porównywanie przykładów 3 i 4 wykazuje zalety wynalazku.
Przykład 5. Powtórzono wszystkie warunki próby z przykładu 2, oprócz tego, że pominięto zanurzenie membrany kationowej w wodnym roztworze molowym kwasu chlorowodorowego. Różnica potencjałów pomiędzy dwiema powierzchniami czołowymi membrany dwubiegunowej ustaliła się na wartość średnią 0,97 V.
Przykład 6. Zastosowano tak, jak w przykładach 2 do 5, membranę kationową 'Raipore R-4010 i membranę anionową Raipore R-4030.
Poddano membranę kationową obróbce obejmującej kolejne etapy:
- zanurzenie w wodnym roztworze zasadowym sześciowodzianu trójchlorku chromowego, zawierającym 50 g sześciowodzianu trójchlorku chromowego i 2 mole wodorotlenku litu na litr, w temperaturze otoczenia, przez 24 godziny,
- przemycie przez zanurzenie w kąpieli wody demineralizowanej w temperaturze otoczenia, przez 15 minut,
- zanurzenie w wodnym roztworze 1 molowym wodorotlenku litu w temperaturze 70°C, przez 15 minut,
- przemycie przez zanurzenie w kąpieli wody demineralizowanej w temperaturze otoczenia, przez kilka sekund.
Ponadto membranę anionową zanurzono a kąpieli wody demineralizowanej w temperaturze otoczenia.
Po poszczególnych obróbkach membrany kationowej i membrany anionowej, przyłożono je do siebie w stanie wilgotnym i pod niskim ciśnieniem, tworząc membranę dwubiegunową.
Mierzono różnicę potencjałów pomiędzy dwiema powierzchniami czołowymi membrany dwubiegunowej, w sposób przedstawiony w przykładzie 1. Różnica potencjałów ustaliła się na wartości średniej 0,85 V.
Przykład 7. Dla porównania ze stanem techniki, powtórzono próbę z przykładu 6,z następującymi różnicami: stosowano jako roztwór zasadowy trójchlorku chromowego roztwór wodny zawierający 50g sześciowodzianu trójchlorku chromowego i 2 mole wodorotlenku sodu i roztwór molowy wodorotlenku litu zastąpiono przez roztwór molowy wodorotlenku sodu;
Różnica potencjałów pomiędzy dwiema powierzchniami czołowymi membrany dwubiegunowej ustaliła się na wartość średnią 1,50 V.
Przykład 8. Dla porównania ze stanem techniki, poddano membranę kationową i membranę anionową obróbce, jakiej w przykładzie 7 została poddana membrana kationowa. Różnica potencj ałów pomiędzy dwiema powierzchniami czołowymi membrany dwubiegunowej ustaliła się na wartość średnią 0,90 V.
Porównanie wyników z przykładu 6 według wynalazku z przykładami 7 i 8 ze stanu techniki wykazuje zalety wynalazku.
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 2,00 zł
Claims (2)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania membrany dwubiegunowej, w którym poddaje się membranę kationową obróbce przez związek metalu wielowartościowego i przez wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, następnie przyłącza się membranę anionową, znamienny tym, że stosuje się wodorotlenek metalu alkalicznego zawierający wodorotlenek litu.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wodorotlenek litu stanowiący przynajmniej 90% molowych wodorotlenku metalu.
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 (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL174732B1 true PL174732B1 (pl) | 1998-09-30 |
Family
ID=3886961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL94302902A PL174732B1 (pl) | 1993-04-08 | 1994-04-06 | Sposób wytwarzania membrany dwubiegunowej |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5380413A (pl) |
| EP (1) | EP0628594B1 (pl) |
| JP (1) | JP3339961B2 (pl) |
| AT (1) | ATE163954T1 (pl) |
| AU (1) | AU670671B2 (pl) |
| BE (1) | BE1006940A6 (pl) |
| BR (1) | BR9401441A (pl) |
| CA (1) | CA2120582C (pl) |
| CZ (1) | CZ285985B6 (pl) |
| DE (1) | DE69408898T2 (pl) |
| ES (1) | ES2116519T3 (pl) |
| FI (1) | FI106437B (pl) |
| HU (1) | HU211778B (pl) |
| NO (1) | NO304417B1 (pl) |
| PL (1) | PL174732B1 (pl) |
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 |
| SG169305A1 (en) | 2009-08-26 | 2011-03-30 | Siemens Pte Ltd | Ion exchange membranes |
| WO2012051610A1 (en) | 2010-10-15 | 2012-04-19 | Siemens Industry, Inc. | Process for making a monomer solution for making cation exchange membranes |
| 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 |
| SG11201502697YA (en) | 2012-10-11 | 2015-05-28 | Evoqua Water Technologies Llc | Coated ion exchange membranes |
| CN112752789A (zh) | 2018-09-25 | 2021-05-04 | 懿华水处理技术有限责任公司 | 通过uv引发的聚合的离子交换膜 |
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 |
| EP0368924B1 (en) * | 1987-07-30 | 1994-09-07 | Unisearch Limited | High performance bipolar membranes |
| 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 EP EP94200827A patent/EP0628594B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-29 DE DE69408898T patent/DE69408898T2/de not_active Expired - Fee Related
- 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
- 1994-03-31 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 HU HU9401013A patent/HU211778B/hu 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0628594A2 (fr) | 1994-12-14 |
| BE1006940A6 (fr) | 1995-01-31 |
| HUT68226A (en) | 1995-06-28 |
| EP0628594A3 (en) | 1995-01-11 |
| DE69408898T2 (de) | 1998-10-22 |
| ATE163954T1 (de) | 1998-03-15 |
| JPH06322572A (ja) | 1994-11-22 |
| FI106437B (fi) | 2001-02-15 |
| BR9401441A (pt) | 1995-03-07 |
| EP0628594B1 (fr) | 1998-03-11 |
| US5380413A (en) | 1995-01-10 |
| HU9401013D0 (en) | 1994-06-28 |
| DE69408898D1 (de) | 1998-04-16 |
| CZ83094A3 (en) | 1994-11-16 |
| NO941262L (no) | 1994-10-10 |
| NO941262D0 (no) | 1994-04-07 |
| CA2120582A1 (fr) | 1994-10-09 |
| FI941640A0 (fi) | 1994-04-08 |
| JP3339961B2 (ja) | 2002-10-28 |
| CZ285985B6 (cs) | 1999-12-15 |
| HU211778B (en) | 1995-12-28 |
| CA2120582C (fr) | 2004-06-15 |
| AU670671B2 (en) | 1996-07-25 |
| FI941640L (fi) | 1994-10-09 |
| ES2116519T3 (es) | 1998-07-16 |
| NO304417B1 (no) | 1998-12-14 |
| AU5918394A (en) | 1994-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2001268970B2 (en) | Method for making a bipolar membrane and use of resulting bipolar membrane | |
| Sata et al. | Interaction between anionic polyelectrolytes and anion exchange membranes and change in membrane properties | |
| US5849167A (en) | Method for making a bipolar membrane | |
| US5380413A (en) | Process for the manufacture of a bipolar membrane and process for the manufacture of an aqueous alkali metal hydroxide solution | |
| Sata et al. | Modification of the transport properties of ion exchange membranes. XII. Ionic composition in cation exchange membranes with and without a cationic polyelectrolyte layer at equilibrium and during electrodialysis | |
| US6217733B1 (en) | Bipolar membrane and method for fabricating such bipolar membrane | |
| EP1188784B1 (en) | Cation-exchange membrane selectively permeable to monovalent cation and process for producing the same | |
| Ersoz et al. | Cobalt (II) and nickel (II) transfer through charged polysulfonated cation exchange membranes | |
| JP2724735B2 (ja) | 高機能性複極性膜 | |
| US4246091A (en) | Process for the electrolytic treatment of alkali halide | |
| US3276991A (en) | Anion permselective membranes and process for their production | |
| JPH0824587A (ja) | 電気透析方法 | |
| JP3324853B2 (ja) | 酸水溶液及びアルカリ水溶液の製造方法 | |
| Katzir‐Katchalsky et al. | Rectifier characteristics of BaSO4 precipitation membranes | |
| JPH06179757A (ja) | バイポーラ膜 | |
| Mofti et al. | Activity and activity coefficient of counter monovalent ions in aqueous polyelectrolyte solutions from carboxyalkylated starch | |
| JPH0625443A (ja) | バイポーラ膜 | |
| JPH061865A (ja) | バイポーラ膜 | |
| JPS5814262B2 (ja) | ムキシツイオンコウカンマク オヨビ ソノセイゾウホウホウ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20050406 |