Электролизер для разделения ионов

 

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электролизерам для разделения ионов. Целью является обеспечение непрерывности процесса и ускорение разделения. Поставленная цель достигается электролизером , содержащим прямоугольную ванну, расположенные у противоположных концов ванны электводы в ионитовых чехлах, две камеры, выполненные с возможностью вращения вертикальной оси и разделенные у электродов Стенки камер; обращенные к электродам, выполнены из проницаемых для разделяемых ионов ионообменных мембран. Каждая камера снабжена двумя электродами , расположенными у ионообменных мембран, 1 ил. со со 00 м О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4059379/23-26 (22) 21,04.86 (46) 30,08.87. Бюл. № 32 (72) В.В.Крохв (53) 621,3.035.2 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 929215, кл. В 01 J 39/24, 1980. (54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ

ИОНОВ (57) Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электролизерам для разделения ионов, Целью является обеспечение непрерывности

„„SUÄÄ 1333716 А1 (51)4 С 25 В 9/00 В О1 0 13/02 процесса и ускорение разделения.

Поставленная цель достигается электролизером, содержащим прямоугольную ванну, расположенные у противоположных концов ванны электроды в ионитовых чехлах, две камеры, выполненные с воэможностью вращения вертикальной оси и разделенные у электродов, Стенки камер; обращенные к электродам, выполнены из проницаемых для разделяемых ионов ионообменных мембран, Каждая камера снабжена двумя электродами, расположенными у ионообменных мембран. 1 ил.

1 13337

Изобретение относится к электрохимии, s частнЬсти к электролизерам для разделения ионов, и может быть использовано для разделения смеси катионов или анионов на чистые фракции с целью регенерации ценных ионов из отходов производства или природных смесей ионогенных химических соединений, для разделения и обога- 1р щения изотопов, находящихся в растворах в ионной форме, для качественйого и количественного анализа смеСей ионов в приборостроении, радиоэлектронике и химической промышленнос-)5 ти.

Цель изобретения — обеспечение непрерывности процесса и ускорения разделения.

На чертеже показан электролизер.

Электролизер включает прямоугольную ванну 1, основные рабочие графитовые анод 2 и катод 3, размещенные. в ионитовых чехлах 4, электродные ка25

30 меры 5 и 6, круглые расширения на обоих концах ванны 7 и 8, внутри которых находятся камеры 9 и 10, две противоположные стенки которых выполнены иэ ионопроницаемых в отношении разделяемых ионов ионитовых мембран

11 и 12, а остальная часть которых

Выполнена из материала-диэлектрика„ э например винипласта, оргстекла и т.n., причем зазор между камерами 9 и 10 и круглыми расширениями 7 и 8 должен быть минимальным 0,2-1 мм, резиновые прижимы 13 и 14, наглухо перекрывающие эти зазоры, выдвижную стартовую камеру 15, камеры-приемники

16 и 17 целевых ионов со вспомогательными электродами 18-20 в ионитовых чехлах и источники постоянного тока, питающие основные и вспомога.— тельные электроды.

Камеры 9 и 10 содержат катоды 21 и аноды 22, заключенные в нонитовые чехлы, не пропускающие к ним разделяемые ионы, датчики 23 и шаговые моторы, приводящие во вращение камеры

9 и 10.

Электролизер работает следующим образом.

В ванну 1 электролизера в том числе и в электродные камеры 6 и 5, и в ионитовые чехлы, и камеры-приемники

16 и 17 наливают дистиллированную воду, Включают основные электроды 2 и 3 и вводят выдвижную стартовую камеру

5,5

21 и 22 вспомогательные электроды камеры 10 и включением ша ромотора поворачивают кам

180 . При этом катионы пр вигаться к вспомогательн, ового электеру 10 на должают му катоду д (21 камеры 10 и разворачиваются тоже вместе с электролитом и к мерой 10 о на 180 . После завершения разворота на 180 камеры 10 выключа зт электроо ды 21 и 22 и переполюсовывают основйые элактрадь 2 и 3, включал их, аиад 2 становится катодом, к которому уст1 ремляется фронт разделяемых катио-! нов из камеры 10. Повторя такие циклы изменения направления движения ( ионов на 180 с одновременной переполюсовкой основных электродов, дос( тигают благодаря различиям в подвиж1 ностях ионов разной природы, массы, радиуса, величины электрического заряда, гидратации и т.д. полного ( разделения исходной смеси ионов на

|+ чистые фракции катионов А,В и т.д. (+

Разделенные фракции катионов А

+ (В после выключения основных элект( родов 2 и 3 при ранее выключенных электродах 21 и 22 и включения вспо- . ( могательных электродов 18, 19 и 20 переходят в боковые камеры-приемни( ки целевых ионов 16 и 17, откуда через донные отверстия с кранами они (! в виде водных растворов сливаются в емкости — приемники в виде отдельных ( (1ь 2 .15 с помещенной в нее вод ой смесью подлежащих разделению ионов одного и того же электрического заряда, нап+ + ример катионов А,В и т.д. Затем вы1 водят стартовую камеру, и которой через перфорированные отв рстия в электрическом поле раздел емые ионывыходят в ванну. Разделяе |й фронт

+ + ионов А, В в электрическ м поле постоянного тока прямолинейн движется при выключенных вспомогат льных электродах 18,19 и 20 в направ ении основного катода 3, заключе ного в ионитовый чехол 4 из аниойитовой ! мембраны ИА-100.

На пути к катоду 3 катионы А+,В попадают через ионопрониц емую катионовую мембрану МК-100 в камеру 10.

Расположенный перед камерой 10 датчик 23 (электрохимичесйий, радиационный и т,п.) сигнализи ует о проходе в нее "хвоста" фронт разделяемых ионов, после чего ос овные электроды 2 и 3 выключают включают

33716

ВНИИПИ Заказ 3927/24 Тираж 612

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 )3 частиц фракций катионов А,В+ и т.д.

После чего в ванну 1 электролизера вводят новую загрузку подлежащей разделению смеси катионов А, В и повторяют процесс разделения и т.д.

Аналогичным образом разделяются смеси анионов, только в этом случае заранее необходимо произвести переполюсовку основных электродов 2 и 3, заменить катионные мембраны МК-IOO на анионитовые мембраны MA-100 в камерах 9,10 и поменять анионитовые чехлы на катионитовые из мембран

MK-100.

В лабораторных условиях был испытан электролизер со следующими габаритами: — длина ванны 75 см; — поперечное сечение линейного участка электролизера 4х4 см; — длина линейного участка электролизера 50 см; — диаметр круглых расширений на концах электролизера по 8 см; — диаметр электродных камер с основными графитовыми электродами по

4 см; — диаметр электродов в ионитовых чехлах по 0,5 см; — расстояние между основными электродами 70 см, — расстояние между электродами в поворачивающихся камерах по 6 см; — объем исходного раствора в выд9. вижной стартовой камере 16 см обьемы кампр — приемников по 20 см, Напряжение на всех электродах 90120 В, величина тока 0,2-0,5 А.

В качестве рабочих сред применяли

0,1 н. водные растворы солей, содержащих ионы калия и натрия, а также рубидия и цезия.

Время, затраченное на разделение ионов предлагаемым электролизером, составляет 20 ч, известным 50 ч.

Таким образом, использование указанного электролизера позволяет

)5 уменьйить время проведения процесса за счет исключения остановок электролизера.

Формула и з о б р е т е н и я

Электролизер для разделения ионов, включающий прямоугольную ванну, расположенные у противоположных концов ванны электроды в ионитовых чехлах, 25 отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывности процесса и ускорения разделения, он снабжен двумя камерами, выполненными с возможностью вращения вокруг верти30 кальной оси, и размещенные у электро/ дов стенки камер, обращенные к электродам, выполнены из проницаемых для разделяемых ионов ионообменных мембран, при этом каждая камера снабжена

35 двумя электродами расположенными ианообменных мембран.