Способ разделения ионов
Сою» Советских
Социалистических
Рес убл
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К А3ТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Опубликовано 23.05.82. Бюллетень М 19
Дата опубликования описания23.05.82 (51)NL. Кл.
В 01 Л 39/24
Гееуд«рет«енне1 квинтет
СССР.
«« «елен нзебретеннй н ютерытнй (53) УДК661.183.. 1 2 (088.8 ) (72) Автор изобретения
В. В. Крохв,1
"° 1
1
1 (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИОНОВ
Изобретение относится к обнасти разделения ионов и может быть испопьзовано дпя очистки и получения особо чистых веществ.
Известен способ раэдепения ионов с
1 5 использованием энюентной хроматографии, согласно которому разделяемую водную смесь ионов подают в головную часть копонки, и затем проводят эпюирование. В результате различия в прочности связи
1Е ионов с ионитом смесь раздепяется на отдельные полосы ионов, проходящих через колонку с. различной скоростью (1).
Недостатками способа являются малая скорость и неполное раэдепение ионов.
1$
Наибопее близким по технической сущности и достигаемым результатам к изобретению является способ раэдепения ионов путем эпектросорбции в присутствии. эпектрически заряженного активированного уг- пя. Очистку яо известному способу ионосо-. держащей легко проводящей эпектрическнй ток жидкости ведут путем адсорбции растворенного ипи суспендированного компонента жидкости с помощью адсорбентагранулированного активированного угпя, при этом на жидкость напожено эпектрическое поле. Движущаяся жидкость вступает во внутренний контакт сгранупами активированного угпя, имеющими опредепенный потенциал относительно граничащей с ними жидкости, при этом потенциап задается в зависимости от вепичин зарядов цепевых компонентов (2 .
Недостатком известного способа явпяется недостаточная степень разделения ионов, применимость его только дпя очистки от ионов растворов и невозможность применения дпя прямого разделения ионов.
Цепь изобретения - повышенив степени разделения ионов разной природы, находящихся в водных растворах.
Укаэанная цель достигается согласно способу раэдепения ионов путем эпектросорбции в присутствии электрически заря женного гранупированного активированного угля в бипопярном электрическом по929215
10 пе с напряжением на несоприкасающихся с углем электродах 35-50 В.
Отличие предлагаемого способа эакпючается в том, что процесс ведут в биполярном электрическом попе с напря жением на несоприкасающихся с углем .электродах 35-50 В. По предлагаемому способу процесс ведут в эцектрическом поле, создаваемом двумя электродами, иесоприкасаюшимися с гранупированным углем и раэмешенными в отдельных камерах, отделенных ионитовыми мембранами. Благодаря этому искпючается операция десорбции целевых ионов с гранупированного угля, так как эпектросорбционные силы используются дпя усиления эффективности разделения ионов разной природы и валентности, но самой необратимой эпектросорбции ионов не происходитразделяемые ионы находятся под воздействием двух взаимоперпендикупярных попей -,электрического и эпектросорбционного.
На чертеже представлено устройство дпя разделения ионов, общий вид.
Емкость 1 разделяют на четыре плоские, узкие .камеры 2-5 и большую каме-. ру 6, наполненную гранупированным активированным углем 7, погруженным в дистиллированную воду. В камеру 5 напивают водный раствор исходных диссоциированных соединений, например А Х и
В (катионы которых необходимо разделить. В остальные камеры наливают дистиллированную воду до одинакового уровня во всех камерах. В крайние камеры
2 и 4 помещены графитовые электроды
8 и 9. Камера 2 отделена от камеры 5 и камера 3 от камеры 4 аниообменными селективными мембранами 10, Камеры 5
4О и 3 отделены от камеры 6 поропластовой мембраной 11. После подачи на гранупированный активированный уголь напряжения от источника постоянного тока 0,051,00 В а иа электроды 8 и 9 напряжет
45 иия 35-50 В, разделяемые катионы А+ и B+ проходят через мембрану 11 в камеру 6 с гранупированным углем. При этом начинает происходить передвижение разделяемых катионов по поверхности гранупированного угля в направлении камеры 3, в которой блокируются катионы А
+ обладающие меньшей силой эпектросорбционного притяжения к эпектросорбенту— угшо, чем конкурируюшие с ними и отделяемые от них катионы B., В результате 55
Ф более сильно притягиваемые эпектросорбционными силамн к угпю ионы В+ отстают от более подвижных катионов другой
4 Ъ природы и в виде отдельных фракций блокируются в камере 3 (А ) и в камере
6 (В ). Полнота разделения ионов конт-! ролируется измерением эпектропроводности растворов в камерах. Выделение чистой фракции катионов А из камеры 3 производят путем ее слива через кран
12 в приемник. Анапогично происходит разделение анионов разной природы.Отличие в этом случае заключается в том, что гранупированный активированный уголь заряжается попожитепьнымн электрическими зарядами, на графитовых электродах производят смену полюсов и предварительно заменяют анионообменные мембраны на катионообменные.
Процесс передвижения разделяемых ионов происходит во всей массе гранулированного активированного угля. При на-пряжении на графитовых электродах выше 50 В происходит интенсивное электропитическое разложение воды с выде— пением газоооразных продуктов на графитовых электродах, в реэупьтате чего снижается выход целевого продукта по то ку, а также снижается эффект электросорбционного притяжения ионов к поверх- . ности гранулированного угля. Ниже 35 В резко уменьшается выход целевого продукта по веществу за единицу времени.
Интервал напряжения 0,05-1,00 В, подаваемого на гранупированный уголь, является оптимальным, так как выше
1,1 В на грануцированном угле начинается эпектропитическое разложение воды с выделением газов, что нарушает эффективность разделения ионов. При напряжении ниже 0,05 В значительно падает сила электросорбционного притяжения разделяемых ионов к гранупированному yrmo, что снижает эффективность раэдепения.
Пример 1. Раздепяемая смеськатионы тетрабутипаммоиия (ингибитор коррозии железа и других металлов)—
0,100 г и калия 0,100 г. Размеры эпектролиэера: длина 75 см, поперечное сечение 4х4 см, Объем анодной камеры
16 см, объем примыкаюшей к ней камеры с исходной разделяемой смесью ионов
4,0 см>, объем камеры с гранупированным углем 1100 см . Объем камеры дпя целевого продукта 16 см, объем катод3 ной камеры 16 см . В качестве электросорбеита применен гранупированный активированный уголь в количестве 0,45 кг (в расчете на воздушно-сухой вес). Разделение проводится при напряжении 50,0 В на графитовых цилиндрических электроФ
9292
5 дах (с диаметром 0,3 см) и 1;00 В— на гранулированном угле в течение 4 ч.
После окончания процесса разделения в камере для целевого продукта было обнаружено 0,092 r иона тетрабутиламмония, (выход .92%). При этом фракция ионов тетрабутиламмония не содержала ионов калия, т.е. разделение ионов было полным.
Пример 2. Разделяемая смесь — 10 катионы тетраэтипаммония (0,100 г) и натрия (0,100 r). Условия раэдепения аналогичны примеру 1, Разделение проводилось при напряжении на эпектродах 35 В и на гранулированном угле 0,05 В в те- IS чение 4 ч. Выход катионов тетраэтипаммония составил .93% при полном отсутствии примеси катионов натрия, Пример 3. Разделяемая смеськатионы триэтилбензипаммония (0,100 г) щ и кальция (0,100 г). Условия раздепения аналогичны примеру 1. Разделение проводипось при найряжении на электродах
42,5 В и на гранупированном угпе 0,52 B в течение 3 ч 45 мин. Выход катионов д триэтилбензиламмония составил 92,5% при полном отсутствии ионов кальция, Раздепение анапогичных смесей ионов путем электросорбции на гранупированном активированном угле (0,45 кг) по известному способу потребовапо 16 .ч.
15 0.
При этом выход по веществу составил
80 85%, и целевой продукт содержал 37% примеси другого иона, т е. раздепение быпо неполным.
Таким образом преимуществом предлагаемого способа перед известным ssase ся полное разделение исходных ионов и высокая скорость их раздецеиия.
Годовой экономический эффект от внед рения предпагаемого способа за счет регенерации и экономии иЬногенных иигибиторов коррозии из их отработанных смесей составит 10000 руб.
Форму ла изобретения
Способ разделения ионов путем элек» . тросорбции в присутствии электрически заряженного гранулированного активированного угля, отличающийся тем, что, с целью повышения степени разделения ионов, процесс ведут s бипо лярном электрическом поле с напряжением на несоприкасающихся с углеМ электродах 35-50 В, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Гелырерих Ф. Иониты. И-Л.> М., 1962, с. 398.
2. Патент ФРГ N 2146350, кл. В 01О 15/08, 1075.
ВНИИПИ Заказ 3357/10 Тираж 577 Псаписное
Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
