Применение мембран при электролизе

Ионные мембраны найдут, по-видимому, практиче- ское применение для электролиза водного раствора хлористого натрия, поскольку в этом процессе можно получить свободную от солей каустическую соду, не требующую последующей Очистки. Процесс, схематически показанный на рис. IX-58, пока не нашел широкого промышленного применения, главным образом, из-за того, что мембрана подвергается воздействию хлора кроме того, здесь имеет место электрическая утечка гидроксильных ионов. [c.629]

Ионитовые мембраны применяют главным образом для электродиализа. Их используют для разделения электролитов и неэлектролитов, концентрирования растворов, выделения ионов из раствора, разделения продуктов электролиза в электролитических ячейках. Основное применение ионитовых мембран — обессоливание (опреснение) сильно минерализованных вод, в том числе морской воды. Электродиализ и электролиз в камерах с ионитовыми мембранами применяют также в химической промышленности (например, для выделения минеральных солей из морской воды, электролитического производства едкого натра и хлора), в пищевой и фармацевтической промышленностях (например, для удаления избыточной кислотности в соке цитрусовых, для очистки сыворотки крови) и в других областях (для дезактивации жидких радиоактивных отходов, преобразования энергии в топливных элементах и др.). [c.103]

Для предотвращения смешения продуктов электролиза, особенно газов (водорода и кислорода), образующих взрывоопасные смеси (стр. 75), применяют диафрагмы, разделяющие катодное и анодное пространство. Диафрагмы должны обладать механической прочностью, химической стойкостью и вместе с тем должны быть достаточно пористы для того, чтобы падение напряжения в ней было невелико. Материалом для диафрагмы служат керамика, асбест, стекло, дерево и др. В последнее время применение получили ионитовые мембраны (катионитовые и анионитовые), обладающие избирательной ионной проводимостью (см. гл. 6). [c.224]

Коллоидные растворы при их получении могут загрязняться различными примесями, чаще всего электролитами, которые понижают их устойчивость. Метод очистки коллоидных растворов от электролитов называется диализом. Он основан на применении мембраны, пропускающей ионы и небольшие молекулы истинных растворов, но задерживающей более крупные коллоидные частицы. Скорость диализа тем больше, чем больше разность концентраций примесей по обе стороны мембраны. Для ускорения диализа необходимо часто менять воду или непрерывно автоматически менять растворитель. В производственных условиях для ускорения диализа увеличивают площадь мембран и повышают давление. Наилучшие результаты можно получить, применяя электродиализатор, в котором сочетаются обычный диализ с электролизом. [c.331]

Далее, если бы плоскость отсчета потоков ионов была бы выбрана несколько выше относительно тонких мембран (пунктир на рисунке), то получился аналогичный результат, так как согласно методике концентрация электролитов на этой границе та же, что и в тонких мембранах. Это означает, что для успешного применения метода Гитторфа раствор в катодном и анодном пространствах следует анализировать после электролиза, предварительно объединив растворы пространств с растворами соответствуюших солевых мостов по этой причине толстые мембраны делают съемными. [c.470]

В настоящее время главное применение фторсодержащие ионообменные мембраны нашли в производстве едкого натра электролизом [c.336]

Таким образом могут обрабатываться колонны с гранулированными ионообменными смолами и ионообменные мембраны. С помощью таких процессов электролиза смола может быть регенерирована и ионы могут перемещаться в смоле без применения растворов электролитов. Это особенно выгодно при разделении ионов некоторых биологических веществ. Электролитическая регенерация смол не так давно описывалась в ряде работ, но в промышленном масштабе она не применялась. Установлено, что в некоторых случаях полезными являются экономические обследования [76]. В дальнейшем термин регенерация будет применяться в случае превращения катионо- и анионообменных смол соответственно в водородную и гидроксильную формы. [c.172]

Большое значение имеет применение пористых мембран для электродиализа (см. стр. 38). При достаточно высокой пористости мембран числа переноса ионов в мембранах мало изменяются по сравнению с таковыми в водных растворах так, например, Григоров показал, что число переноса С1- -ионов в коллодийной мембране с размером пор выше 65 ти [X равно 0,504, как и в свободном растворе. В этом случае мембрана является электрохимически неактивной, хотя коллодийные мембраны, как и большинство других мембран, приобретает в растворе электролитов отрицательный заряд (положительный заряд приобретают белковые мембраны). Электрохимически неактивные мембраны лишь отделяют среднюю камеру от электродных камер, препятствуя перемешиванию очищаемого раствора и продуктов электролиза, уносимых с водой. [c.215]

Катионообменные мембраны применяются при получении гидроокисей щелочных металлов и хлора, свободных от соли, путем электролиза растворов щелочных хлоридов [2]. Ионообменные мембраны могут также применяться при очистке растворов карбоновых кислот и их солей с помощью электродиализа [36]. В тех случаях, когда имеются пресная вода и концентрированный солевой раствор, электродиализная ячейка, показанная на рис. 3, работая в обратном направлении, может применяться для получения постоянного тока. В этом случае солевой раствор и пресная вода вводятся в смежные отделения аппарата. Результирующие потенциалы мембраны складываются, при этом ток может отводиться от крайних электродов [38, 72]. Ни один из этих процессов с применением ионообменных мембран до настоящего времени не осуществлен в большом промышленном масштабе, но в будущем это вполне возможно. [c.177]

Ионитовые мембраны нашли применение в ряде электрохимических процессов, особенно в процессе электродиализа. Как известно, электродиализ является сложным процессом, в котором сочетаются явления электролиза, диализа и электроосмоса. [c.157]

Ионитовые мембраны являются своеобразными избирательными проводниками электрического тока. В то время как катионитовые мембраны пропускают через себя преимущественно положительно заряженные частицы за счет последовательного многократного обмена их на подвижные катионы полимера, анионитовые в основном прозрачны для анионов (число переноса анионитов достигает 0,94— 0,96). Благодаря большому диффузионному сопротивлению этих мембран, препятствующему диффузии электролита в направлении, обратном движению электрического тока, и их высокой электропроводности, применение таких мембран вместо инертных диафрагм повышает экономичность процесса электролиза разбавленных растворов. [c.450]

В электрохимических ячейках обычно используют мембраны катиоиообменного типа (Н+-форма), но применяют также мембраны, способные пропускать анионы. Следует помнить, что если мембрана представляет собой полимер, мелко диспергированный в той или иной скрепляющей матрице, то имеющиеся в матрице каналы тсудшают ионообменные свойства мембраны. Если продукт электролиза (или исходное соединение) представляет собой ион, заряд которого противоположен заряду рабочего электрода (например, при восстановлении трихлоруксусной кислоты в аммиачном буфере [90]), применение в качестве диафрагм ионообменных мембран наиболее оправдано, поскольку удается избежать потерь деполяризатора или продукта электролиза за счет их миграции из катодного пространства В некоторых сл чаях ионообменная мембрана служит одновременно диафрагмой и электролитом [17, 71]. [c.181]

В настоящее время исследуются различные области применения ионообменных мембран, которые в будущем возможно будут использованы в промышленности. Ионообменные мембраны могут найти применение в качестве батарейных разделителей, заменяя материалы, применяемые в этих случаях. Также исследуется применение анионообменных мембран при обработке солевых растворов отработанного сульфата. Эти растворы являются отходами промышленности черной металлургии и создают в некоторых районах серьезную проблему с точки зрения их хранения. Если такой раствор подвергнуть электролизу между электродами, разделенными анионообменной мембраной, то железо осаждается на катоде, а относительно чистая кислота собирается в анодном отделении и может использоваться повторно [7, 21]. [c.177]

Выпускаемые промышленностью СССР ионитовые мембраны гетерогенного типа нашли значительное применение для опреснения солоноватых вод с целью получения питьевой воды, а также для очистки неагрессивных сточных вод. Дальнейшие работы ведутся в направлении повышения габаритных размеров мембран для электродиализных установок большой производительности, повышения удельной производительности за счет развития рабочей поверхности мембран (профилированные мембраны) [47]. Для повышения селективности мембран и снижения электросопротивления, что особенно важно для концентрирования солей, предполагается решить вопрос о создании установки по получению гомогенных мембран ]ИК-100, ]ИА-100 [47—49]. Созданы разделительные диафрагмы для электролиза солей некоторых цветных металлов, обеспечивающие получение значительного эффекта. Проводятся работы по созданию мембран, стойких к агрессивным средам [50]. [c.68]

Метод получения каустической соды с применением ионообменных мембран интенсивно разрабатывается фирмами "Асахи Кемикл "Асахи Гласс", "Марудзэн Ойл", "Токуяма Сода" и "Сева Дэнка" в Японии и фирмами "Дюпон", "Хукер", "Даймонд в США. Принци- пиальная схема электролиза с ионообменной мембраной показана на рис. 5. Очищенный рассол подают в анодное пространство, воду - в катодное. В результате электролиза ионы натрия селективно проходят через ионообменную мембрану в катодное пространство, образуя там с гидроксильными ионами каустическую соду. Мембрана в отличие от диафрагмы препятствует прохождению ионов хлора в катоднсе пространство и, наоборот, ионам гидроксила в анодное. Мембрану, изготовленную из полимера на основе перфторсульфокисло- [c.24]

Пропускная способность ЭДУ —1-25 м ч. Оптимальная область применения электродиализаторов — при концентрации солей в сточной воде 3-8 г/дм . Для эффективной работы аппаратов большое значение имеет промывка при-электродных камер, что предохраняет крайние мембраны от разрушения продуктами электролиза. [c.367]

Перфторуглеродные мембраны могут использоваться не только в хлорных электролизерах. Сообщают [104] о применении мембраны Нафион-315 при электролизе растворов сульфата натрця (электролизер типа Сульфомат). [c.58]

Перспективно применение мембраны из неорганических ионитов и модифицированных органических мембран в электродиализ-ных установках и электролизерах. Например, по данным работы [292] мембраны из сурьмяной кислоты по своим электрохимическим характеристикам намного превосходят органические мембраны, в том числе перфторполимерные, и рекомендуются для ячеек при электролизе щелочных водных растворов. [c.203]

Предлагается использовать ионообменную мембрану нафион в электролизере с нулевым межэлектродным расстоянием при получении водорода электролизом воды [125]. Мембрана с анодной стороны покрывается диоксидами рутения и иридия, с катодной — мелкодисперсной платиной. Так как при этом она действует как протонопроводящий полимерный твердый электролит, в электролизер подается чистая вода. Высокая стоимость и верхний температурный предел 160°С ограничивают применение и развитие этого метода. [c.85]

Разновидностью электрохимического процесса является недавно разработанный процесс получения пропиленоксида с применением в электролизе катионообменных мембран, позволяющих полностью разделить анодное и катодное пространство при электролизе поваренной соли. Эти мембраны (на основе полистирола или политетрафторэтиленсульфокислот) исключают проникновение образовавшихся хлора и пропиленхлоргидринов в щелочный [c.205]

Длительное время электролиз растворов хлоридов щелочных металлов с ионообменными мембранами (ИОМ) не находил промышленного применения, главным образом из-за отсутствия достаточно селективных и коррозионно-стойких мембран [23—26]. Положение изменилось в последние годы, когда были разработаны мембраны типа Нафион и другие более усовершенствованные мембраны, а также успешно заменены графитовые аноды на малоизнашивающиеся титановые аноды с активным покрытием из смеси оксидов рутения и титана. Исследования процесса электролиза растворов хлоридов щелочных металлов с ИОМ в последние годы привели к строительству сначала полупромышленных [27, 28], а затем и промышленных установок [29, 30] в ряде случаев взамен производства с ртутным катодом [31]. [c.155]

Электродиализные аппараты применяются двух типов прокладочные и лабиринтные. Электродиализаторы прокладочного типа (ЭДУ-50, ЭХО-М-5000Х200, Родник-3 ) имеют горизонтальную ось электрического поля их пропускная способность 2—20 Ы /ч. Электродиализаторы лабиринтного типа (Э-400М, ЭДУ-2, ЭДУ-1000, АЭ-25) имеют вертикальную ось электрического поля их пропускная способность 1—25 м ч. Оптимальная область применения электродиализаторов — при концентрации солей в сточной воде 3—8 г/л. Во всех конструкциях электродиализаторов в основном применяют электроды, изготовленные из платинированного титана. Для эффективной работы аппаратов большое значение имеет промывка приэлектродных камер, что предохраняет крайние мембраны от разрушения продуктами электролиза. [c.155]

Широкое применение новые перфторированные ионообменные полимеры находят в качестве мембран в электролитических ячейках при электролизе МаС1 [16]. Высокая химическая стойкость перфторированных мембран в агрессивных средах, хорошие физико-химические и электрохимические показатели способствовали тому, что именно эти мембраны были использованы в полупромышленных установках для получения чистых [c.181]

В простейшем случае применения процесса электродиализа мембрана разделяет анолит и католит в двухкамерной электролитической ячейке и действует как барьер, предохраняющий продукты злектродиализа от смешивания, но не проявляет каких-либо селективных действий по отношению к ионам, проходящим через нее. Этот процесс рассматривается как обычный электролиз и не относится к электродиализу. [c.9]

Применение ионообменных смол при электролитических процессах началась сравнительно недавно. Наиболее важными из этих процессов являются те, в которых используются ионообменные мембраны, т. е. листы из ионообменного материала. Осно1в-ные принципы, на которых основаны эти процессы, известны уже давно, но промышленное применение их считалось раньше неэкономичным. Разработка синтетических ионообменных мембран с высокой электропроводностью в последнее время сделала возможным проведение новых методов электролиза. Эти новые методы основаны на прохождении электрического тока чере ионообменную мембрану. [c.116]

Применение мембран, обладающих анионо- и катионообменными свойствами, для удаления солей из воды электролизом в камерах с несколькими отделениями было известно давно [50] Но только с тех пор, как в последнее время появились анионо и катнонообменные мембраны [33, 67, 68, 66], обладающие высо кими физическими и электрохимическими свойствами, обстоя тельно исследуется процесс удаления солей с помощью мембра и изучается возможность создания оборудования большого масштаба. Наибольшего внимания заслуживает область применения мембран для получения питьевой и оросительной воды из. морской воды и других источников соленых вод. По этому вопросу было опубликовано большое количество работ этой проб- [c.502]

Новый этап развития электролиза растворов хлорида натрия с ИОМ связан с разработкой мембран, обладающих высокой селективностью и химической стойкостью в среде анолита. Такие мембраны образованы из перфторированных органических полимеров, содержащих ионообменные группы [228—230]. Первым образцом ИОМ, нашедшим промышленное применение в производстве хлора и каустической соды, была мембрана типа Нафион [231]. Основой ее служит сополимер тетрафторэтилена и псрфторалкилвини-лового эфира, содержащего сульфогруппы, эквивалентная масса сополимера 950—2000 [232—234]. В гидролизованном виде смола представляет собой твердый электролит с высокой удельной ионной электропроводимостью. Перенос тока в ей осуществляется избирательно катионами. Сочетание исключительно высокой химической стойкости с высокой селективностью делает эти соединения пригодными для использования в качестве ионообменной мембраны в электролизерах для получения хлора и чистой каустической соды. [c.223]

Использован также другой вариант схемы регенерации смешанного слоя электролизом между селективными мембранами. Вместо применения произвольной смеси анионо- и катионообменных гранул можно применить слой катионита с катионообменной мембраной и слой анионита с анионообменной мембраной. Два обменных слоя соприкасаются, но предохранены от смешения полотняной перегородкой. При изменении направления удается осуществлять попеременный контакт питающего раствора со слоями анионита и катионита. Этот метод дал лучшие результаты, имеющие большую практическую ценность. Такой разобщенный слой может быть получен при большом масштабе работы иным методом, чем компоновка с ионообменными слоями. Например, ионообменные ткани крупного прядения могут быть заложены между мембранами такой же результат даст сетка на поверхности мембраны, облегчающая сборку ванны. Возможно, что достигаемые результаты с заранее изготовленными разобщенными слоями будут лучше, чем с обычными слоями, так как электропроводность должна улучшиться [c.506]

Мембранный аккумулятор Манеке или Паттле основан на применении пары (анионитовой и катионитовой) мембран, установленных в фильтрпрессе так, чтобы они омывались с одной стороны концентрированным раствором (морская вода), с другой стороны разбавленным (речная вода). Бергсма ссылается на успешное применение катионитовых мембран при хлорщелочном электролизе (применение мембран позволяет избежать при этом обратной диффузии ионов хлора). Обменные мембраны представляют больщой интерес для биохимии как модельные вещества для изучения многочисленных процессов, играющих важную роль в растительных и животных тканях. [c.264]

Использование ионообменных мембран с селективной проницаемостью открывает широкие возможности получения электрохимическими способами чистых продуктов. При применении КОМ с селективной проницаемостью для катионов (ионов натрия) при производстве хлора и каустической соды отпадает необходимость в протоке электролита из анодного пространства в катодное. При подаче в катодное пространство чистой воды можно электролизом растворов поваренной соли получать каустическую соду с малым содержанием загрязняющих примесей. Содержание в каустической соде хлоридов и других примесей зависит от селективности катионообменной мембраны и возможных нарушений ее целостности. [c.220]

Проводились многочисленные исследования процесса электролиза хлоридов щелочных металлов с ионообменными мембранами с целью получения чистой каустической соды без применения ртути [200—204]. Основной трудностью, возникавшей при практической реализации этих предложений, была недостаточная селективность ионообменных мембран, что приводило к загрязнению получаемой щелочи ионом хлора и снижению выхода щелочи по току с повышением ее концентрации. Помимо этого, ионообменные мембраны обладали недостаточной химической и температурной стойкостью в условиях электролиза. Эти трудности обусловили появление скептического отношения к перспективе применения ИОМ в производстве хлора и каустической соды [205], что сильно тормозило разработку промышле1Нной технологии. Тем не менее интерес к этому процессу не пропал и исследования в этой области продолжались. [c.221]

Уже в 70-е годы XX века в хлорно-щелочном электролизе, важнейшем промышленном процессе, вместо асбестовых диафрагм стали применять перфторированные мембраны. Первый в мире мембранный электролиз для получения хлора и щелочи был освоен в 1975 -1976 гг. фирмой Асахи хемикел индастри кам-пани лимитед (Япония) с применением ионоселективных мембран КаГюп . [c.576]

Сообщается [14] о разработке и промышленном применении катионитовых мембран перфторуглеродного типа с карбоксильными (—СООН) ионогенными группами. Мембраны этого типа обеспечивают высокий выход по току (не ниже 90%) при получении непосредственно в электролизере каустической соды высокой концентрации (не ниже 40% NaOH). Они устойчивы к агрессивному воздействию хлора, ионов СГ и С10 и NaOH при высокой температуре электролиза, поэтому их широко используют в промышленных мембранных электролизерах большой единичной мощности. [c.63]

Движущей силой мембранных процессов является разность электрических потенциалов, транспорт основан на способности ионов и заряженных частиц проводить электрический ток. При наложении разности потенциалов к раствору соли положительные ионы (катионы) движутся к отрицательному электроду (катоду), а отрицательные (анионы) — к положительно заряженному электроду (аноду). Движущая сила не оказывает влияния на незаряженные молекулы, что позволяет отделять их от компонентов, несущих электрический заряд. С помощью заряженных мембран возможно регулировать транспорт ионов. Такие мембраны проводят электрический ток. Различают два вида мембран катионообменные мембраны, позволяющие переносить положительно заряженные ионы, и анионообменные мембраны, обусловливающие перенос анионов. Транспорт ионов через заряженную мембрану основан на эффекте Доннана (см. гл. IV). Для осуществления электромембранных процессов используются разнообразные комбинации электрически заряженных мембран и разности потенциалов. Одним из основных электромембранных процессов является элетродигилиз, который используется для очистки воды от ионов. Имеется множество производных процессов, основанных на использовании заряженных мембран и разности потенциалов (в качестве движущей силы). Некоторые из них, такие, как мембранный электролиз и применение биполярных мембран, будут описаны ниже. [c.370]