Прилад для безперервного електролітичного концентрування та очистки водних розчинів лугів

Прилад для безперервного електролітичного концентрування та очистки забруднених водних розчинів лугів, який містить електроди, поділені пористою діафрагмою з інертного матеріалу, який відрізняється тим, що електроди виконані перфорованими та розташовані горизонтально, причому перфоровані електроди щільно притиснуті до пористої діафрагми. (19) (21) 98042145 (22) 29.04.1998 (24) 15.12.2000 (33) UA (46) 15.12.2000, Бюл. № 7, 2000 р. (72) Сарібеков Георгій Савіч, Бєлов Сергій Григорович, Голованов Олексій Олексійович (73) Сарібеков Георгій Савіч, Бєлов Сергій Григорович, Голованов Олексій Олексійович 30735 Крім цього, при зміні струму має бути змішування водню та кисню, які виділяються, з утворенням вибухонебезпечної газової суміші. Найбільш близьким за технологічною суттю та конструктивними особливостями є спосіб електрохімічної очистки та концентрування лугів, який застосовується для промивки іонообмінних смол шляхом обробки розчину NaOH у двокамерному електролізері (Электролитическая очистка и концентрирование щелочи, применяемой для промывки ионообменных смол. Electrolytic purification and recocentration of wash and rinse caustic solutions reconvered from the regeneration of ion exchange resins. Benedetto Enrico; Oronzio de Nora S.A. Патент 4445987, США. Заявл. 30.03.1983, № 480618, опубл. 01.05.1984. МКИ С25В1/16; С25В1/100; С02F1/46; НКИ 204/98). Розчин, який регенерується, подають в анодну камеру електролізера, відділену від катодної камери катіонобмінною мембраною. Катодна камера заповнюється демінералізованою водою. У ході електролізу розчин NaОН безперервно рециркулюється як в анодній, так і в катодній камерах. Для зменшення питомих витрат електроенергії регенерування лужного розчину здійснюють у дві стадії: при струмі 1500-3000 А/м до концентрації лугів в анодній камері 1-2% та при струмі 500-1000 А/м до кінцевої концентрації лугів в анодній камері 0,1-0,2%. Недоліком цього способу є великий час виходу на робочий режим для отримання необхідної концентрації NaOH в катодній камері, двостадійність процесу та зв'язана з цим підвищена витрата електроенергії, застосування іонселективних мембран та необхідність рециркуляції розчинів у катодній та анодній камерах. В основу винаходу поставлено задачу створити прилад безперервного електролітичного концентрування та очистки забруднених водних розчинів луг, у якому забезпечувалося б концентрування розчину лугів у більшому діапазоні концентрацій, з високим виходом за струмом; очищення від забруднень шляхом накопичення та вилучення їх із залишковим розчином, можливість швидкого виходу на робочий режим, висока компактність. Поставлена задача вирішується тим, що прилад для безперервного електролітичного концентрування та очистки забруднених водних розчинів луг, який містить електроди, поділені пористою діафрагмою з інертного матеріалу, згідно з винаходом електроди виконані перфорованими та розташовані горизонтально, причому перфоровані електроди щільно стиснуті до пористої діафрагми. У зрівнянні з прототипом, у якому наявність конструктивних елементів та їх розташування не забезпечує концентрування лужних розчинів з високим виходом по струму, у запропонованому винаході електроди зроблені перфорованими, розташовані горизонтально та щільно притиснуті до пористої діафрагми з інертного матеріалу, а вихідний розчин подається через перфорований анод із наданодного простору, і сконцентрований розчин відводиться через перфорований катод із підкатодного простору. Відсутність анодного та катодного просторів забезпечує компактність приладу і можливість швидкого виходу на робочий режим. На фігурі зображено електролізер для безперервного концентрування та очистки забруднених водних розчинів лугів, який складається з корпу су 1, всередині якого міститься горизонтально розташована пориста діафрагма 2, зверху та знизу якої розташовані щільно притиснуті до неї по всій площині перфорований анод 3 і перфорований катод 4. У торцях корпусу 1 розміщені патрубок 5 для підводу початкового розчину, а з протилежної сторони патрубок 6 для виводу залишкового розчину із наданодного простору, а також патрубки 7 для виводу газоподібного кисню, розташовані у верхній частині наданодного простору. У підкатодному просторі корпусу 1 розташовані патрубки для виводу сконцентрованого розчину лугів 8 та патрубки для виводу газоподібного водню 9. Прилад працює таким чином: початковий розчин лугів патрубком 5 подається у напівзаповнений наданодний простір електролізера, протікає через перфорований анод 3 та підлягає електролізу у пористій діафрагмі 2. Сконцентрований розчин лугів витікає через перфорований катод 4 у підкатодний простір та вільно відводиться патрубком 8. Кінцевий розчин відводиться із наданодного простору електролізера патрубком 6. Газоподібний кисень, який виділяється на аноді, відводиться із наданодного простору патрубками 7, а газоподібний водень, який виділяється на катоді, відводиться із підкатодного простору патрубками 9. Приклади конкретного використання Приклад 1. Розчин, отриманий після промивки відвареної тканини, який утримував 10,2 г/л NaOH i мав оптичну густину (екстинцію) 2,8, подавали в електролізер з витратою 140 мл/хв. Температура початкового розчину становила 60°С. Постійна напруга на електродах становила 3,3 В, при цьому середня густина струму становила 500 А/м2. У режимі, що установився, процес електролізу характеризувався такими показниками: концентрація отриманого в підкатодному просторі розчину становила 83,6 г/л, об'єм отриманого за 1 годину розчину становив 0,82 л, витрати на концентрування 1 кг NaOH становили 5,8 КВт-год/кг, величина екстинції сконцентрованого розчину становила 0,12, концентрація розчину лугів, який вилучається з наданодного простору, 2,1 г/л. Приклад 2. Розчин, отриманий після промивки тканини після гарячої мерсеризації, який утримував 30,3 г/л NaOH і мав оптичну густину (екстинцію) 3,1, подавали в електролізер з витратою 117 мл/хв. Температура початкового розчину становила 25°С. Постійна напруга на електродах становила 4,0 В, при цьому середня густина струму становила 1000 А/м2. У режимі, що установився, процес електролізу характеризувався такими показниками: концентрація отриманого в підкатодному просторі розчину становила 158,6 г/л, об'єм отриманого за 1 годину розчину становив 1,025 л, витрати на концентрування 1 кг NaOH становили 6,2 кв-г/кг, величина екстинції сконцентрованого розчину становила 0,14, концентрація розчину, який вилучається з наданодного простору, 7,8 г/л. Приклад 3. Розчин, отриманий після промивки тканини після класичної мерсеризації, який утримував 55 г/л NaOH і мав оптичну густину (екстинцію) 0,9, подавали в електролізер з витратою 100 мл/хв. Температура початкового розчину становила 25°С. Постійна напруга на електродах становила 4,5 В, при цьому середня густина струму становила 1500 А/м2. У режимі, що установився, 2 30735 становила 2500 А/м2. У режимі, що установився, процес електролізу характеризувався такими показниками: концентрація отриманого в підкатодному просторі розчину становила 349,2 г/л, об'єм отриманого за 1 годину розчину становив 1,33 л, витрати на концентрування 1 кг NaOH становили 4,9 кв-г/кг, величина екстинції сконцентрованого розчину становила 0,10, концентрація розчину, який вилучається з наданодного простору, 28 г/л. Прилад безперервного електролітичного концентрування і очистки забруднених водних розчинів лугів призначений для промислового використання на текстильних і целюлозно-паперових підприємствах. процес електролізу характеризувався такими показниками: концентрація отриманого в підкатодному просторі розчину становила 211 г/л, об'єм отриманого за 1 годину розчину становив 1,3 л, витрати на концентрування 1 кг NaOH становили 5,9 кв-г/кг, величина екстинції сконцентрованого розчину становила 0,09, концентрація розчину, який вилучається з наданодного простору, 11,5 г/л. Приклад 4. Лабораторний розчин, який утримував 150 г/л NaOH і мав оптичну густину (екстинцію) 0,06, подавали в електролізер з витратою 100 мл/хв. Температура початкового розчину становила 25°С. Постійна напруга на електродах становила 3,8 B, при цьому середня густина струму Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3