Спосіб електрохімічної обробки катіоніту

Спосіб електрохімічної обробки катіоніту, що включає його розташування у середній камері трикамерного електродіалізатора між катіонітовою та аніонітовою мембранами і подачу дистильованої води, який відрізняється тим, що у середню камеру електродіалізатора, обмежену катіонітовою та аніонітовою мембранами, додатково поміщають, принаймні, одну інертну прокладку паралельно мембранам. (19) (21) 2002010280 (22) 10.01.2002 (24) 15.11.2004 (46) 15.11.2004, Бюл. № 11, 2004 р. (72) Корнілович Борис Юрійович, Криворучко Антоніна Петрівна, Пономарьов Михайло Іванович, Юрлова Людмила Юріївна, Комаров Володимир Павлович (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В. ДУ МАНСЬКОГО НАЦІОН АЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ Н АУК УКРАЇНИ (56) EP 0337050 A1, 18.10.1989 3 71017 4 Як випливає із представлених даних, обробка здійснювали у трикамерному апараті, описаному катіоніта за способом [1] не забезпечує високу вище. чистоту катіоніта. Крім того електрохімічне кондиХарактеристики отриманого катіоніта наступні: ціонування за відомим способом вимагає високих біхроматна окисність (ХПК) мгО2/л 8 енерговитрат. вміст іонів заліза, мг/л 0,1 Найбільш близьким до винаходу за технічною вміст хлорид-іонів, мг/л £ 0,5 суттю і результатом, що досягається, є спосіб елеповна статична обмінна ємкість ктрохімічного кондиціонування катіоніта, описаний (ПСОГ). г-екв/л 2,41 [Патент 676 Україна, МПК3 В01J39/08 Опубл. Бюл. Згідно отриманим даним навіть використання №2, 15.12.93] [4]. Відповідно до способу [4] станпопередньо підготовленого катіоніта у відомому дартний катіоніт КУ-2-8 (характеристики представспособі [4] не забезпечує необхідного ступеня числені вище) поміщають у середню камеру електрототи, оскільки величина ХПК, а також вміст іонів хімічного апарату між антиполярними мембранами заліза вказують на присутність досить великої кіМА-40 (аніонітовою) і МК-40 (катіонітовою), дистилькості органічних і неорганічних забруднень в льовану воду фільтрують спочатку через шар катіочищеному катіоніті. При цьому енерговитрати оніта, котрий піддають кондиціонуванню, а потім відносно значні - 1,29кВт год/кг. потік розділяють на два і фільтрують через електВ основу винаходу поставлена задача вдоскородні камери. При цьому кондиціонування катіоніналити спосіб електрохімічної обробки катіоніта, та здійснюється при градієнті потенціалу електриздійснюваний у середній камері трикамерного чного поля 5-15В/см, переважно 7-12В/см, при апарата, шляхом обробки розділеного на вертикатемпературі 45-65°С, протягом 24год. льні шари катіоніта, що забезпечує високий ступінь Характеристики кондиціонованого в такий спочистоти катіоніта при одночасному зниженні енерсіб катіоніта наступні: говитрат. Те хнічний результат, що досягається, біхроматна окисшсть (ХПК) мгО2/л 65 одержують внаслідок розміщення у середній кавміст іонів заліза, мг/л 0,1 мері із катіонітом інертних прокладок паралельно вміст хлорид-іонів, мг/л 1,2 мембранам. повна статична обмінна ємкість Для вирішення поставленої задачі запропоно(ПСОЄ), г-екв/л 1,8 ваний спосіб електрохімічної обробки катіоніта, що Як випливає із отриманих даних, спосіб [4] завключає розміщення його в середній камері трибезпечує одержання катіоніта із поліпшеними хакамерного електродіалізатора між катіонітовою та рактеристиками при зниженні енерговитрат до аніонітовою мембранами і подачу дистильованої 2,1кВт год/кг. води, де, відповідно до винаходу, у середню камеОднак, у даний час істотно підвищені вимоги ру електродіалізатора, обмежену катіонітовою та до ступеня чистоти катіонітів, які використовуютьаніонітовою мембранами, додатково поміщають, ся у фармацевтичній, хімічній, харчовій, електропринаймні, одну інертну прокладку паралельно нній, енергетичній, радіотехнічній та інших галузях мембранам. промисловості. Нами показано, що при розміщенні інертних Ступінь чистоти те хнічного катіоніта, оброблепрокладок у середній камері апарата, заповненої ного відомими способами, не відповідає високим катіонітом КУ-2-8н, у процесі електрохімічного вимогам, продиктованих сучасним рівнем техніки. кондиціонування відбувається збільшення електТому виникла необхідність у використанні як вихіроосмотичного та електром і граційного переносу дного катіоніта для електрохімічного кондиціонуіонів-забруднювачів. що забезпечує ефективне вання не технічного, а підготовленого за ГОСТ видалення забруднень як органічних, так і неорга[ГОСТ 10896-78. Иониты. Подготовка к испытанічних. Цей результат досягається, на нашу думку, нию.- М.: Издательство стандартов, 1978] [5]. за рахунок зменшення кількості контактів між зерСтандартний катіоніт, наприклад КУ-2-8н, освінами катіоніта та збільшення вірогідності винесентлюють у киплячом> шарі, фыыруючи через колоня забруднень у об'єм промивної води. При цьому нку із катіонітом дистильовану воду. Потім катіоніт кондиціонування катіоніта у зазначених умовах обробляють 5%-ним розчином гідроксиду натрію приводить до істотного зниження енерговитрат до досягнення рівності концентрацій органічних через збільшення електричного опору камери із речовин на вході в колонку із катіонітом і на виході катіонітом. із неї. Після цього катіоніт промивають 5%-ним Таким чином, сукупність істотних ознак, що зарозчином соляної кислоти до одержання у фільтявляється, є необхідною і достатньою для досяграті вихідної концентрації кислоти і відмивають нення забезпечуваного винаходом технічного рекатіоніт від кислоти дистильованою водою. зультату - підвищення ступеня очистки катіоніта за У результаті одержують катіоніт із такими харахунок практично повного видалення органічних рактеристиками: домішок (ХПК £ 0,5мгО2/л) і неорганічних іонів забіхроматна окисність (ХПК) мгО2/л 40 ліза (С £ 0,05мг/л) і хлору (С £ 0,5мг/л) при знивміст іонів заліза, мг/л 0,1 женні енерговитрат до 0,14кВт год/кг. вміст хлорид-іонів, мг/л £ 0,5 Спосіб електрохімічного кондиціонування, що повна статична обмінна ємкість заявляється, здійснюють в апараті, схематичне (ПСОЄ), г-екв/л 2,37 зображення якого представлено на фіг. Для визначення ефективності відомого спосоАпарат містить катодну камеру 1, середню каба [4] нами були проведені досліди по електрохімеру 2 та анодну камеру 3. Середня камера 2 відмічному кондиціонуванню катіоніта КУ-2-8н, попеділена від катодної камери 1 катіонітовою мемредньо підготовленого за ГОСТ [5]. Обробку браною 4 (МК-40), а від анодної камери 3 5 71017 6 аніонітовою мембраною 5 (МА-40). Середня камеПриклад 2. Електрохімічне кондиціонування ра 2 заповнена катіонітом 6 (КУ-2-8н, підготовлепроводять у трикамерному електродіалізному ним до роботи за ГОСТ [5]), розділеним на вертиапараті, описаному вище. У середню камеру покальні шари інертними прокладками 7 (капронова міщають катіоніт КУ-2-8н, підготовлений за ГОСТ сітка, артикул 56279). [5] (характеристики зазначені на стор.4). У цій же Спосіб реалізується таким чином. камері розміщено дві інертні прокладки (капронова У середню камеру 2, заповнену підготовленим сітка, артикул 56279). Через середню камеру 2 за ГОСТ [5] катіонітом КУ-2-8н, розділеним на шаподають дистильовану воду зі швидкістю 0,6л/год. ри інертними прокладками, встановленими параФільтрат направляють послідовно спочатку в анолельно мембранами. подають дистильовану воду дну камеру 3, а потім - у катодну камеру 1. Кондизі швидкістю 0,6л/год. Потім фільтрат направляють ціонування здійснюють при градієнті напруги елекпослідовно в електродні камери: спочатку - в анотричного поля 6В/см, густині стр уму 0,03А/дм, дну, потім - у катодну, або в зворотньому порядку. протягом 6 годин. Порядок подачі промивної води в електродні каХарактеристики отриманого катіоніта наступні: мери не впливає на процес кондиціонування. Пісбіхроматна окисність (ХПК) мгО2/л £ 0,5 ля заповнення всіх камер апарата водою здійснювміст іонів заліза, мг/л £ 0,05 ють підключення електричного поля. вміст хлорид-іонів, мг/л £ 0,5 Кондиціонування катіоніта здійснюють при повна статична обмінна ємкість градієнті потенціалу електричного поля 6-10В/см, (ПСОЄ), г-екв/л 2,37 густина струму 0,03-0,05А/дм 2. Результати електПриклад 3. Електрохімічне кондиціонування рохімічного кондиціонування катіоніта КУ-2-8н за проводять у трикамерному електродіалізному запропонованим способом наступні: апараті, описаному вище. У середню камеру побіхроматна окисність (ХПК) міщають катіоніт КУ-2-8н, підготовлений за ГОСТ мгО2/л £ 0,5-1,5 [5] (характеристики зазначені на стор.4). У цій же вміст іонів заліза, мг/л £ 0,05 камері розміщено три інертних прокладки (капровміст хлорид-іонів, мг/л £ 0,5 нова сітка, артикул 56279). Через середню камеру повна статична обмінна ємкість 2 подають дистильовану воду зі швидкістю (ПСОЄ), г-екв/л 2,37-2,41 0,6л/год. Фільтрат направляють послідовно спочаПриклади виконання по винаходу. тку в катодну камеру 3, а потім - в анодну камеру Приклад 1. Електрохімічне кондиціонування 1. Кондиціонування здійснюють при градієнті напроводять у трикамерному електродіалізному пруги електричного поля 6В/см, густині струму апараті, описаному вище. У середню камеру по0,03А/дм2, протягом 6 годин. міщають катіоніт КУ-2-8н, підготовлений за ГОСТ Характеристики отриманого катіоніта наступні: [5] (характеристики зазначені на стор.4). У цій же біхроматна окисність (ХПК) мгО2/л £ 0,5 камері розміщена одна інертна прокладка (капровміст іонів заліза, мг/л £ 0,05 нова сітка, артикул 56279). Череч середню камеру вміст хлорид-іонів, мг/л £ 0,5 2 подають дистильовану воду зі швидкістю повна статична обмінна ємкість 0,6л/год. Фільтрат направляють послідовно споча(ПСОС), г-екв/л 2,37 тку в анодну камеру 3, а потім - у катодну камеру Експериментально встановлено, що у серед1. Кондиціонування здійснюють при градієнті наній камері електрохімічного апарата (даної конспруги електричного поля 6 В/см, густині струму трукції: 40мм X 125мм X 10мм), заповненої катіоні0,05'А/дм, протягом 6 годин. том, можна помістити максимально три інертних Характеристики отриманого катіоніта наступні: прокладки, що забезпечують ефективне кондиціобіхроматна окисність (ХПК) мгО2/л 1,5 нування тієї ж кількості катіоніта (40г вологого катівміст іонів заліза, мг/л £ 0,05 оніта). Ця кількість прокладок обмежена розмірами вміст хлорид-іонів, мг/л £ 0,5 камери і кількістю катіоніта. який кондиціонують. повна статична обмінна ємкість Переваги запропонованого способу електро(ПСОЄ), г-екв/л 2,41 хімічної обробки (кондиціонування) катіоніта порівняно із відомим, підтверджені даними таблиці. Таблиця Найменування показників ХПК, мгО 2/л Вміст іонів заліза мг/л Вміст хлорид-іонів, мг/л ПСОЄ, мг-екв/л Ватрати електроенергії, кВт год/кг КУ-2-8н, підготовлений по ГОСТ [51 КУ-2-8н, очищений по способу [4] Згідно винаходу Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 40 0,1