SU1150989A1 - Бипол рна ионообменна мембрана - Google Patents

Abstract

БИПОЛЯРНАЯ ИОНООБМЕННАЯ МЕМБРАНА дл  электрохимических про цессрв, включающа  бипол рную мемб- рану с катионообменным и анионообменным слоем, отличающа с  тем, что, с цепью увеличени  выхода по току водородных и гидроксильных ионов и повышени  -чистоты получаемых продуктов, бипол рна  ионообменна  мембрана дл  электрохимических процессов дополнительно снабжена перфорированными ионообменными мембранами, установленными в рамке на рассто нии от бипол рной мембраны, причем анионообменна  мембрана - со стороны анионообменного сло , а катионообменна  - со стороны катионообменного сло , причем все мембраны соединены между собой по периметру. S

Description

Изобретение относитс  к области электрохимических производств, в частности к бипол рным ионообменным мембранам, которые могут быть использованы в процессах электродиализа при получении кислот и щелочей из растворов солей и проведени  химических превращений, протекающих с участием водородных и гидроксильных ионов

Цель изобретени  - уменьшение переноса через бипол рную мембрану ионов электролита, наход щегос  с ней в контакте, и увеличение вЬкода по току водородных и гидроксильных ионов и повьшение чистоты получаемого продукта.

На чертеже изображен общий вид предлагаемой мембраны.

Бипол рна  ионообменна  мембрана содержит бипол рную ионообменную мембрану, имеющую катионообменный

слой 1 и анионообу 1енный слой 2, ка- тионообменную 3 и дополнительную анионообменную 4 мембраны, на которых вьшолнены перфорации:5. Все мембраны соединены между собой по периметру:6. Способ соединени  мемб-ран не имеет существенного значени , например мембраны по периметру могут быть склеены сварены, сжаты между рамками устройства, в котором используетс  бипол рна  мембрана, или заключены в Отдельную рамку.

Если бипол рна  мембрана установлена в электрохимической  чейке так, чтобы ее катионообменна  стороны была обращена к катоду, то при пропускании посто нного электрического тока через  чейку концентраци  раствора , наход щегос  между дополнительной катионообменной 3, бипол рной, образованной сло ми 1, 2 и дополнительной анионообменной 4 мембранами, значительно понизитс  по сравнению с концентрацией внешнего электролита Поэтому за вл ема  бипол рна  мемб рана генерирует водородные и гидрок сильные ионы с большим выходом по то,«ку , чем известна  бипол рна  мембра на, состо ща  из катионообменного и анионообменного слоев Можно было бы предположить, что выход по току водо родных и гидроксильных ионов должен быть максимальным, если при изготов лении предлагаемой бипол рной мемб раны вз ть неперфорированные дополнительные катионообменную 3 и анионо обменную 4 мембранЫй Однако опытным путем показано, что в этом случае сильного обессолива ш  электро лита, наход щегос  между катионооб менной 3, бипол рной, образованной сло ми 1, 2 и анионообменной 4 менб ранами, падение напр жени  на такой бипол рной мембране в рабочем диапа зоне плотностей тока ( А/м ) достигаетс  30-.Ва Така  бипол рна  мембрана непригодна дл  эксплуатации в электродиализаторах6

Наличие перфораций 5 в дополнительных катионообменной 3 и анионо обменной 4 мембранах позвол ет сни зить падение напр жени  на за вл е мой бипол рной мембранеj поскольку через перфорации 5 внешний электроли поступает в слои между дополнитель ной катионообменной 3, бипол рной, образованной сло 1 1и 1, 2, и дополни тельной анионообменной 4 мембранами, что увеличивает их электропроводностьь

Изменением относительной площади перфораций 5 (площади перфораций, приход щейс  на единицу поверхности мембраны) можно регулировать поступ ление и концентрацию электролита в этих сло х Оптимальна  относитель на  площадь перфораций 5 зависит от свойств катионообменной и анионооб менной- мембран составл ющих предла-- гаемую бипол рную мембрану, и усло ВИЙ.ее работы: уменьшаетс  при уве личении концентрации внешнего элект ролита и при увеличении диффузионной проницаемости .перфорированных мемб ран 3, 4 и увеличиваетс  при увели

чении плотности тока Поэтому в каж дом конкретном случае оптимальна  относительна  площадь перфораций оп редел етс  экспериментально до соблю дени  следующего услови : падение напр жени  на предлагаемой мембране должно быть равно сумме .падений напр жений на катионообменной 3, бипо л рной, образованной сло ми 1, 29 и анионообменной 4 мембранаха

П р и м е:рй Гетерогенную сульфо катионитовую мембрану и гетеро генную высокоосновную мембрану в воздушно сухом состо нии перфорируют.нанесением на их поверх ность сквозных отверстий 5 площадью 1 мм о Предлагаемую бипол рную мемб-рану получают, располага  перфориро ванную катионообменн1ао мембрану 3 со стороны фосфорно кислотного сло  1, а перфорированную анионообменную .мембрану 4 со стороны высокооснов ного анионитового сло  2 гетероген ной бипол рной мембраны Все мембраны заключают в резиновую рамку Така  бипол рна  мембрана при контак те с 2.Ни растворами сол ной кислоты и едкого натра, плотности тока 1000 А/м имеет следующие злектро химические свойства: число переноса иона натри  0,02; число переноса иона хлора О,10, выход по току во дородных и гидроксильньш ионов 88%3 падение, напр жени  2, 7.В

Таким образом, предлагаема  мемб° рана имеет более высокий выход по току водородных И) гидроксильных ионов (88% дл  предлагаемой и 74% дл  прототипа)

Эти преимущества позвол т при пользовании предлагаемой бипол рной ионообменной мембраны повысить кон центрацию получаемых щелочей и кис лот снизить их загр знение солью, снизить энергетические затраты на процесс .электродиализа, увеличить производительность электродиализато ровft Существенньш  вл етс  также то, что дл  производства за вл емой би пол рной мембраны можно использовать изготовленные по известной техноло гии катионообменные анионообменные и бипол рные ионообменные мембраны D

/. 2

J; Л //

fTTF

i«j

L

Claims (1)

1. БИПОЛЯРНАЯ ИОНООБМЕННАЯ МЕМБРАНА для электрохимических процессов, включающая биполярную мемб-