Способ регенерации электронноионообменников

 

0 h Й-С"-"А""Й" И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ п> 546361

Союз (оветских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.06.74 (21) 2033781/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 15,07.77 (51) M. Кл е В 01D 15/06

В 01К 1/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР

Ilo делам изобретений и открытий (53) УДК 661.1831088.81 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Б. М. Вревский и Л. В. Сартакова

Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им. С. М. Кирова (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРО НО ИОНООБМЕН Н ИКОВ Оз — Ха о

+ -. Ме+ 2ИаН О (4) 1

Изобретение относится к области химической технологии, преимущественно ионообменной, и может быть использовано при регенерации электроноионообменников, применяемых в процессах водоподготовки и обескислороживания воды для энергетических установок, котлов высоких давлений и реакторов.

Известные способы регенерации электроноионообменников предусматривают их обработку химическими реагентами, содержащими восстановительные ионы (1, 2, 3).

Однако существующие способы сведены к большим расходам дорогостоящих и дефицитных реагентов, что ограничивает их применение в промышленном масштабе.

Из известных способов наиболее близок предложенному способ регенерации электроноионообменников, содержащих металл-восстановитель, путем восстановления окисленной формы электроноионообменника гидросульфитом натрия по следующей схеме:

Однако для регенерации электроноиоиообменников по вышеуказанному способу необходимо наряду с избытком дорогостоящего реагента большое число отмывок его обессоленной или обескисленной водой, в процессе которых теряется часть металл-восстановителя; кроме того, появляется дополнительная стадия, связанная с очисткой и утилизацией воды, используемой при регенерации электро10 ноионообменника.

Целью изобретения является упрощение и удешевление процесса за счет устранения вышеуказанных недостатков. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ре15 генерации электроноионообменников, включающем восстановление окисленной формы электроноионообменника, стадию восстановления ведут электролизом, т. е. под воздействием электрического тока и водорода, обра20 зующегося на катоде. Другое отличие состоит в том, что восстановление ведут в двухкамерном электролизере, анодные и катодные камеры которого разделены электрохимически активной мембраной, что обеспечивает защи25 ту процесса регенерации от продуктов анодного окисления.

На чертеже приведена схема предлагаемого способа регенерации электроноионообменников, где 1 — графитовые электроды, 2 — ка30 тодная камера, 3 — анодная камера, 4 — элект3 рохимическая активная мембрана МК-400, 5 — прикатодное пространство, 6 — электрохимическая неактивная диафрагма из мипласта.

По предложенному способу в прикатодное пространство электролизера загружают электроноионообменник, после чего пропускают постоянный электрический ток. Для защиты процесса регенерации от продуктов анодного окисления катодная камера отделена от анодной электрохимически активной мембраной, которая пропускает ионы водорода и натрия из анодной камеры в катодную, обеспечивая тем самым необходимую нейтрализацию избытка гидроксильных ионов в катодной камере. Кроме того, диафрагма является опорной перегородкой для ионита, а также для замедления диффузии продуктов электрохимических реакций. Для поддержания рН среды на определенном уровне в прикатодное пространство через катодную камеру в течение всего процесса пропускают раствор Н $04 в концентрации 0,05 г экв/л. Тем самым образуется буферная область раствора, где путем изменения скорости потока раствора возможно регулирование рН среды в слое ионита, помещенного в прикатодное пространство.

Пример. Процесс осуществляют в электролизере, катодная камера которого состоит из катода, выполненного из графита или стали, и электрохимически неактивной диафрагмы, а анодная камера — из анода, выполненного из графита или платинированного титана.

Площадь электродов 146 см .

В прикатодное пространство электролизера загружают 200 см набухшего электроноионообменника, содержащего металл-восстановитель, например медь, в количестве 3,3 мг °

° экв/см . Процесс ведут при плотности постоянного тока 10 мА/см . При этом на катоде и в прикатодном пространстве происходит процесс электрохимической регенерации электроноионообменника по схеме:

2Н,0+2e — 2Н++ 20Н вЂ” Н, + ОН

Количество пропущенного тока, %

Напряжение, В

Выход по току, %

Степень регенерации, %

50,6

121

69,0

96,5

71,4

16

75,5

109

Отрегенерированный электроноионообменник выгружают и промывают водой.

15 При максимально быстром проведении процесса и с наибольшим выходом по току продукта, площадь катода должна быть максимальной, а объем камеры — минимальным. Это условие обусловлено тем, что выход по току

20 продукта в пределах 80 — 100% достигается при плотностях тока на катоде 10 — 40 мА/см .

Одна из возможностей достижения этого требования реализуется с помощью электродиализеров с двумя катодными и одной анодной

25 камер. Для регулирования данного процесса в конструкции электролизера предусмотрена возможность смены и протока растворов через все камеры.

30 Оптимальный расход кислоты на получение

1 r.экв металла-восстановителя составляет

05 r экв. или 25 г. На 1 л электроноионообменника, содержащего 4 r ° экв. металла-восстановителя, потребуется до 100 r серной кис35 лоты. Для проведения повторной регенерации окисленного продукта последний отмывают, медную форму ионита восстанавливают, после чего проводят процесс электрохимического восстановления электроноионообменника.

40 По предложенному способу могут быть регенерированы металлосодержащие электроноионообменники, полученные из следующих ионитов: сульфоугля, КУ-2-8, КУ-11, КБ-ЧП, КУ-23 (микропористый), ионообменных воло45 кон на основе ПВС, ПАН и целлюлозы, а также из анионитов типа ЭДЭ-10 п, АВ-17.

30 — Ма Оа — Na Ме(РН), 2е — R Me+20Н 03 1 1 и

Мз — ?Чс - Ме(РН);Н,-З,, Me1-2Н,Р

Й 3-Na

После пропускания тока в количествах, соответствующих 42, 71,4 и 109% количества электричества, необходимого для восстановления меди, находящейся на электроноионообменнике (по закону Фарадея) отбирают пробы и испытывают на количество восстановленного металла. Зависимость степени регенерации электроноионообменника от количества прошедшего электричества приведена в таблице.

Наилучшие результаты по восстановительной способности и прочности сорбции метал50 ла-восстановителя с матрицей ионита были получены на КУ-23.

Использование предлагаемого способа по сравнению с известным химическим способом регенерации позволяет наряду с упрощением

55 процесса, снизить затраты на его осуществление в 13,4 раза.

Формула изобретения

60 1. Способ регенерации электроноионообменников, содержащих металл-восстановитель, путем восстановления окисленной формы электроноионообменника, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления

65 процесса, восстановление ведут электролизом.

54636 1

h 40ц.

Составитель Е. Жук

Техред Л. Котова

Редактор Т. Девятко

Корректор Л. Денискииа

Заказ 1948/7 Изд. № 232 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 типография, пр. Сапунова, 2

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния на процесс регенерации продуктов анодного окисления, восстановление ведут в двухкамерном электролизере, анодные и катодные камеры которого разделены электрохимически активной мембраной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №119484, кл. С 02b 1/46, 18.09.65.

2. Авторское свидетельство СССР №168872, кл. С 08g 53f00, 04.11.67.

5 3. Авторское свидетельство CCCP¹340671, кл. С 08g 53/20, 17.08.73.

4. A. В. Кожевников «Электроноионообменники», Химия, 1972, с. 112 — 114.