Спосіб електродіалізу водного розчину, що містить марганець(іі)

Спосіб електродіалізу водного розчину, що містить марганець(II), що включає концентрування марганцю(II) у розсільній камері, який відрізняється тим, що електродіаліз здійснюють у присутності відновника в камері концентрування при рН=3,5-7,0 і як відновник використовують сульфітіони при грам-еквівалентному співвідношенні сульфіт-іонів і марганцю(II) (1,5-2): 1. (19) (21) a200611835 (22) 10.11.2006 (24) 25.09.2007 (46) 25.09.2007, Бюл. № 15, 2007 р. (72) Мельник Людмила Олексіївна, Гончарук Владислав Володимирович (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В.ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) JP 54056248, 07.05.1979 Пилипенко А.Т., Мельник Л.А., Гребенюк В.Д., Меляева Б.К., Стрижак Н.П., Евжанов Х.Н. О механи 3 80516 4 Показано, що концентрація марганцю (II) в утворенню малорозчинних сполук марганцю (III, опріснюваному розчині в процесі електродіалізу IV). Це, у свою чергу, істотно знижує осадоутвознижується до 0,1мг/л і нижче цього значення, при рення на розсільній стороні аніонообмінних мемзменшенні концентрації хлориду натрію в діалізаті бран і запобігає підвищенню електричного опору до 0,5г/л. цих мембран. Таким чином, відомий спосіб електродіалізу [3] Таким чином, сукупність істотних ознак спосодозволяє вилучити сполуки марганцю (II) з оброббу, що заявляється, є необхідною і достатньою люваної води до ГДК на питну воду. Одночасно для досягнення забезпечуваного винаходом необвідбувається накопичення марганцю (II) у камерах хідного результату - запобігання підвищення елекконцентрування, де його вміст досягає 35-50мг/л. тричного опору аніонообмінних мембран за рахуВиявлене також відкладення малорозчинних спонок зниження осадоутворення. лук марганцю на аніонітовій мембрані з боку камеСпосіб реалізується в такий спосіб. ри концентрування (на віддаючій поверхні мемМодельний марганецьвмісний розчин опрісбрани) приблизно через 4,5-6,0 годин від початку няють у семикамерному електродіалізному апараексперименту, тобто в умовах концентраційної ті, схема якого представлена на фіг., де - 1,7 поляризації. електродні камери, 3,5 - камери знесолення, 2,4,6 Однак, у джерелі [3] не представлені дані ні - камери концентрування. Камери відділені одна про кількість осаду, утвореного при реалізації вівід одної катіонообмінними та аніонообмінними домого способу [3], ні про вплив цього осаду на мембранами, шо чергуються. Робоча площа однієї електрохімічні характеристики мембрани. мембрани 9,8 см2, міжмембранна відстань - 5мм. У Для з'ясування впливу сполук марганцю на якості катоду та аноду використовували платину. електрохімічні характеристики аніонітової мембраМодельний марганецьвмісний розчин циркулював ни при реалізації відомого способу [3] нами був через камери знесолення 3,5. У камеру концентпроведений дослід по опрісненню 1,0л розчину, рування 4 у циркуляційному режимі подавався що містить 10,5мг/л марганцю, 11,7 г/л хлориду розчин хлориду натрію з різним значенням рН (3,5натрію і має рН 7,3. Через камери концентрування 7,0) і різним вмістом відновника, що відповідає циркулював 0,2М розчин хлориду натрію (рН=6,4). грам-еквівалентному співвідношенню відновника й Дослід здійснювали в гальваностатичному режимі іонів марганцю (II) (1,5-2,0): 1. Камери концентрупри густині електричного струму 2,0А/дм2 протягом вання 2,6 перед початком експерименту заповню14 годин. Виявлено, що на розсільній стороні аніовали розчином хлориду натрію. З верхнього штунообмінної мембрани відклався бурий осад з мацера цих камер розсіл витікав самовільно через лорозчинних сполук марганцю в кількості 71,2 мкг збільшення його об'єму в зв'язку з електроосмотиМn/см2. Це призвело до збільшення питомого елечним переносом води. Через електродні камери ктричного опору мембрани з 87 до 136Ом/см (на 1,7 циркулював розчин сульфату натрію. 56%). Для визначення кількості осаду, утвореного на Таким чином, основним недоліком відомого аніонообмінній мембрані А2 з боку камери конценспособу електродіалізу розчину, що містить мартрування 4, зазначену мембрану після закінчення ганець (II) [3], є збільшення електричного опору електродіалізу з метою розчинення осаду заливааніонообмінних мембран, обумовлене відкладенли сумішшю: 5 мл 0,1 М розчину НСl + 25мл 0,2М ням малорозчинних сполук марганцю на їх віддарозчини Na2SO4, що містить 1г/л сульфіту натрію. ючій (розсільній) поверхні. Через 24 години кількість марганцю в розчині над В основу винаходу поставлене завдання мембраною визначали на атомному абсорбері удосконалити відомий спосіб електродіалізу вод, "Pue-Unicam", і на підставі отриманих даних розщо містять марганець (II), шляхом корегування раховували кількість осаду, що відкладається. складу розчину в камерах концентрування (розсіОпір мембрани в 0,6 М розчині хлориду натрію льних) з використанням додаткових реагентів, що знаходили за відомою методикою забезпечило б істотне зменшення осадоутворення /Деминерализация методом электродиализа. Под на поверхні аніонообмінних мембран і перешкоред. Дж. Уилсона. М.: Госатомиздат, 1963. - 352 с. джало б погіршенню електрохімічних характерис[4]/, вимірюючи опір електрохімічної комірки з тик цих мембран. мембраною і без її. Для вирішення поставленого завдання запроХарактеристика використовуваних матеріалів і поновано спосіб електродіалізу водного розчину, речовин. що містить марганець (II), що включає концентруМембрани іонообмінні МК-40 і МА-40 (ТУ 6-05вання марганцю (II) у розсільній камері, у якому, 1203-88), підготовлені за ДСТ 17553-72 відповідно відповідно до винаходу, електродіаліз здійснюють в Na- і СІ- формі. у присутності відновника в камері концентрування, Марганець хлористий " чда" за ДСТ 612-75. і як відновник використовують сульфіт іони при Натрій хлористий "хч" за ДСТ 4233-77. грамеквівалентному співвідношенні сульфіт-іонів і Сульфіт натрію "чда" за ДСТ 195-77. марганцю (II) (1,5—2): 1. При цьому рН в камері Натрій сірчанокислий безводний "чда" за ДСТ концентрування складає 3,5-7,0. 4166-76, изм. 1. Нами показано, що здійснення процесу електСоляна кислота, "хч", ДСТ 3118-77, изм. 1. родіалізу марганецьвмісних вод у присутність відГідроокис натрію "хч" за ДСТ 195-77. новника в камері концентрування і при заявленому Приклад виконання по винаходу. діапазоні рН концентрату перешкоджає окисненню 1,0л розчину, що містить 10,5мг/л марганцю, перенесених у камери концентрування іонів мар11,7г/л хлориду натрію і що має рН 7,3, подавали в ганцю (II) до більш високого валентного стану, і камери знесолення 3,5 електродіалізного апарату 5 80516 6 в циркуляційному режимі з лінійною швидкістю Позамежне підвищення грам-еквівалентного 3см/с. Камери відділені одна від одної мембранаспіввідношення сульфіт-іонів і іонів марганцю (II) ми МК-40 (К) і МА-40 (А), що чергуються, у Na- і до 2,25:1 не приводить до подальшого зниження С1-формах відповідно. Через камеру концентруосадоутворення на мембрані і є недоцільним чевання 4 з лінійною швидкістю 2 см/с циркулювало рез невиправдану витрату реагенту (таблиця, при100мл 0,2М розчини хлориду натрію, із рН 4,2 і клад 9). концентрацією сульфіту натрію - 250мг/л, що відПри позамежному зниженні грамповідає грам-еквівалентному співвідношенню суеквівалентного співвідношення сульфіт-іонів і іонів льфіт-іонів і іонів марганцю (II) 2,0:1. Дослід здійсмарганцю (II) до 1,25:1 відбувається істотне збільнювали в гальваностатичному режимі при густині шення осадоутворення на мембрані, що викликає електричного струму 2,0А/дм2 протягом 14 годин. підвищення питомого опору мембрани на 17% у Концентрація хлориду натрію в опрісненому розпорівнянні з вихідною мембраною (таблиця, причині склала 0,52г/л, концентрація марганцю клад 8). 0,1мг/л. На розсільній стороні аніонообмінної мемПозамежне підвищення рН у камері концентбрани відклався бурий осад з малорозчинних спорування до 7,3 також приводить до збільшення лук марганцю в кількості 2,3мкг Мn/см2. Питомий осадоутворення на мембрані і підвищенню її пиелектричний опір мембрани в 0,6М розчині хлоритомого електричного опору (таблиця, приклад 11). ду натрію склав 87Ом/см (таблиця, приклад 5). Позамежне зниження рН у камері концентруАналогічно прикладу виконання за винаходом вання до 3,2 практично не впливає на кількість були здійснені досліди по електродіалізному опріутвореного осаду і є недоцільним через додаткову сненню марганецьвмісних розчинів при варіюванні витрату кислоти і посилення корозійних процесів грам-еквівалентного співвідношення сульфіт-іонів і устаткування (таблиця, приклад 10). іонів марганцю (II), а також рН у камері концентруПеревага запропонованого способу електродівання 4, як у діапазоні, що заявляється, так і за алізу розчину, що містить марганець (II), полягає в його межами (таблиця, приклади 1-11). стабілізації параметрів роботи електродіалізної Показано, що при здійсненні процесу електроустановки і зниженні енерговитрат на процес опрідіалізу марганець вмісного розчину в умовах, що снення, а також збільшенні терміну служби аніозаявляються, забезпечується істотне зменшення нообмінних мембран за рахунок істотного зниженутворення малорозчинних сполук марганцю на ня кількості утвореного на цих мембранах осаду, і, розсільній стороні аніонітової мембрани, що запояк наслідок, запобігання підвищення їхнього питобігає погіршенню її електрохімічних характеристик, мого електричного опору. а саме, збільшенню питомого опору мембрани (таблиця, приклади 1-7). Таблиця Приклад № п/п 1 2 Співвідношення CSO3-2 , г-екв/л С Mn+2 , г-екв/л рH 4 5 6 7 1,5:1 1,5:1 1,5:1 2,0:1 2,0:1 2,0:1 2,0:1 3,5 4,2 7,0 3,5 4,2 6,4 7,0 8 9 10 11 1,25:1 2,25:1 1,5:1 1,5:1 4,2 4,2 3,2 7,3 12 0 6,4 Кількість осаду на мембрані МА-40 (у розрахунку на Мn), мкг/см2 За винаходом 3,8 4,3 8,0 1,9 2,3 5,5 6,2 Позамежні значення 19,0 2,4 3,7 16,0 За способом [3] 71,2 * Питомий електричний опір вихідної мембрани складав 87 Ом/см. Питомий електричний опір мембрани с осадом, Ом/см* 87 87 88 87 87 87 87 102 87 87 98 136 7 Комп’ютерна верстка В. Клюкін 80516 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601