Способ выделения серной кислоты из растворов

 

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ РАСТВОРОВ путем электродиализа в трехкамерном электродиализаторе с ионитовыми мембранами, включающий обрработку мембран, циркуляцию раствора через среднюю камеру электродиализатора и 1-0,2%-ного раствора серной кислоты через его электродные камеры, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности процесса и снижения энергозатрат, обработку мембран ведут в ходе электродиализа перед подачей серной кислоты в Электродные камеры путем циркуляции через них раствора гидроокиси кальция в течение 5-10 мин. (Л

C0}03 СОВЕТСНИХ

СОЦ} }АЛИСТИ4ЕСКИХ

PKQlVSJIMH

09} 01) 3}511 В 0 1 D 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г}О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О.;.":;. /

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ke (21) 3563508/23-26 (22) 21.12.82 (46) 23. 11.84. Бюл. У 43 (72) О.С. Погребенкова, И.И.Тезиков, В.И. }0дкевич, А.П. Замараев и К;И. Салдадзе (71) Кемеровский научно-исследовательский институт химической промыш- ленности Кемеровского научно-производственного объединения "Карболит" (53) .546.226-325(088.8) (S6) 1. Труды Уральского политехн. института. Сб.: 224, 1975, с.115-117.

2. Патент Японии Ф 54-10938, кл. 13/7/D43 опублик. 10.05.79. (54)(57) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СЕРНОЙ

КИСЛОТЫ ИЗ РАСТВОРОВ путем электродиализа в трехкамерном электродиализаторе с ионитовыми мембранами, включающий обработку мембран, циркуляцию раствора через среднюю камеру электродиализатора и 1-0,2Х-ного раствора серной кислоты через его л электродные камеры, о т л и ч а ю шийся тем, что, с "целью повышения производительности процесса и снижения энергозатрат, обработку мембран ведут.в ходе электродиализа

s перед подачей серной кислоты в электродные камеры путем циркуляции через них раствора гидроокиси кальция в Е течение 5-10 мин.

01 l

Ф 11250

Изобретение относится к электродиализной технике и может быть ис- пользовано для выделения серной кислоты из различных. технологических растворов в химической промышленно5 сти, гидрометаллургии, горно-рудной промышленности и др.

Известен способ электродиалиэного выделения серной кислоты из отработанных титансодержащих растворов с 1б использованием ионообменных (ионитовых) мембран гетерогенного типа

МА-40Л с лавсановой армировкой (11.

Недостатками способа являются низкая степень разделения и низкая концентрация получаемой серной кислоты (3"5 ), значительная продолжительность процесса и большой расход электроэнергии, что объясняется обратной диффузией серной кислоты через гетеро- 2О генные мембраны за счет неплотностей ме кду ионообменными мембранами и армировкой, микротрещин самого ионообменного материала и низкой. селективностью указанных мембран в крепких растворах серной кислоты.

Известен также способ электродиализа водных растворов кислот, в том чис; ле и серной, с использованием мембран, "30 имеющих анйонообменные группы, на

- которые накосят тонкий слой вещест- ва, имеющего катионообменные группы, например продукт конденсации натриевой соли нафталинсульфокислоты и

5 формальдегида, натриевую соль полистиролсульфокислшты, натриевую соль лаурилбензолсульфокислоты и др. В результате получают мембраны с пони" женным коэффициентом обратной диффузии 1,5" 10 см2/с. Удельный расход электроэнергии составляет 2,51, 1 квт.ч. Способ заключается в прокг пускании рабочего раствора через ди- 4 люатные камеры многокамерного электродиализатора с одновременным пропусканием через камеры насыщения и электродные камеры подкисленной воды. В камерах насыщения и в анодной камере концентрация серной кислотынарастает, в дилюатных камерах - снижается 21., Недостатками этого способа явля,ются большой расход эчектроэнергии и большая продолжительность процес-, са при работе с концентрированными, растворами серной кислоты.

Цель изобретения — повышение производительности процесса и снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу выделения серной кислоты из растворов путем электродиализа в трехкамерном электродиали, заторе с ионитовыми мембранами,включающему обработку мембран, циркуляцию через среднюю камеру электродиализатора и 1-0 2Х-ного раствора серной кислоты через его электродные камеры, обработку мембран ведут в ходе электродиализа перед подачей серной кислоты в электродные камеры путем циркуляции через них раствора гидроокиси кальция в течение 5-10 мин.

При взаимодействии ионов кальция

2с ионами SO< серной кислоты получается нерастворимый в этой среде сульфат кальция, который покрывает тонкой пленкой поверхность мембран и уплотня-. ет микротрещины, не препятствуя прохождению ионов водорода и сульфатионов, обеспечивая хорошую электропроводность.в растворах серной кислоты..

Способ осуществляют, циркуляцией рабочего раствора через среднюю icaмеру трехкамерного электродиализатора и циркуляциеи Са(ОН)2 через электродные камеры с последующим про-. пусканием через электродные камеры

0,2-1Х-ного раствора серной кислоты.

В трехкамерном электродиализаторе анодная камера является камерой насыщения и в ней происходит нарастание концентрации серной кислоты. В дилюатной (средней) камере происходит снижение концентрации серной кислоты. В результате получают 20,945, 1%-ный раствор серной кислоты высокой чистоты, не содержащей примесей, отвечающей по качеству требованиям марки х.ч.

Пример 1. Через электродные камеры трехкамерного электродиализаторя с катионитовой мембраной марки

MK-40Л с коэффициентом обратной диффузии 2,0 ° 10 cM 2/с, с анионитовой мембраной марки ИА-41Л с коэффициентом обратной диффузии 2,4 .10 см2/с циркулируют в течение 10 мин 100 мл. гидроокиси кальция, а затем начинают циркулировать (по 100 мл через каждую камеру) 0,2 -ный раствор серной кислоты марки х.ч. При этом коэффициент обратной диффузии катионитовой мембраны снижается до 0,85 10 см /с, 3 . 1125 анйонитовой марки — до 1,0 ° 10 "см2/с.

Одновременно через среднюю камеру циркулируют 100 мл раствора технической серной кислоты с концентрацией 25,8 вес.Х при .напряжении 20В.и плот- 5 ности тока О, 4 А/дм в течение 8 ч;

В результате опыта получают l00 мл . раствора серной кислоты марки х.ч.. с концентрацией 20,9 вес.Х, 100 мл.

0,2Х-ного раствора серной кислоты 10 марки х.ч., который используют по-, вторно, 100 мп раствора технической .серной кислоты с концентрацией.

4,2 вес.X. Удельный расход, электроэнергии равен 1,33 квт.ч. 15 кг .

Пример 2. Через электродные камеры по примеру 1 циркулируют сна« чала гидроокись кальция, а затем

0,6Х-ный раствор серной кислоты мар- zp ки х.ч. При этом коэффициент обРатной диффузии катионитовой мембраны снижается до 0,9 10 cM2/с, анионитовой мембраны — до 0,98 10 cM2/с.

Одновременно через среднюю камеру цир"; 25 кулируют . 100 мл отработанной, суспензии с, содержанием !5,6 вес.Х метатитановой кислоты и 42,5 вес.% серной кислоты при напряжении 10В и плотности тока 1,0A/дм в течение 6 ч., :- 5п

В результате опыта получают 100 мп раствора серной кислоты марки х.ч. с концентрацией 37,0 вес.Х, 100 мл

0,6Х-ного раствора серной кислоты марки х ч э который использую по 35 вторио, !00мп титансодержащей суспен-, .Ф.

Время пропускания

Са(ОН)., мин

Селективность мембран, доли основного вещества

ИА-40Л

0,62

0,58

0,62

0,68

0,81

0,75

0,86

0,79

0,857

20 0,79

0,86

О, 793

0,79

0,86

001 . 4 зии с концентрацией 4,8 вес.Х серной кислоты и 15,6 вес..Х метатитановой кислоты. Удельный расход электроэнергии равен 0,78 квт.ч. кг

П р и м,е р 3. Через электродные камеры по примеру 1 циркулируют сна чала гидроокись, а,затем 1Х-ный рас-, твор серной кислоты марки х.ч.Одновременно через среднюю камеру цирку лируют 100 мл водного раствора сульфомассы ярко-синего антрахинонового сра- . сителя, содержащего 50 вес.Х серной кислоты, при напряжении 4В и плотности тока 2А/дм2 в течение 10 ч.

В результате опыта получают 100 мп раствора серной кислоты марки х.ч. с концентрацией 45,1 вес.Х, 100 мл

1Х-ного раствора серной кислоты, который не используют повторно, 100 мп водного коллоидного раствора яркосинего антрахинонового красителя-с концентрацией серной кислоты 4,.1 вес.X.

Удельный расход электроэнергии равен

0,742 квт.ч. кг

Селективность мембран зависит от . времени пропускания раствора Са(ОН)2 и имеет существенное значение. По экспериментальным даннЫм минимальное время пропускания составляет 5 мин, максимальное 10 мин. Дальнейшая об- работка не эффективна, что видно as приведенной таблицы (селективность получена в 10Х-ном растворе серной кислоты).

1125001

Составитель Т Гуменюк

Техред Л.Коцюбняк Корректор О.Тигор

Редактор Н. Яцола

Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,,R-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8351/6 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

При уменьшении времени пропуска:ния менее 5 мин селективность мембран снижается незначительно.

Предлагаемы способ электродиализного вЫделения серной кислоты из ее растворов позволяет повысить производительность процесса примерно в 2 раза B результате повышения селективности ионообменных мембран (коэд фициент обратной диффузии снижается в 2,2-2,45 раза по сравнению с из5 вестным способом, снизить расход электроэнергии в 1,9-9,6 раза, а также выделять серную кислоту из ее концентрированных растворов.