Мембраны, применяемые при электролизе

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]

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]

Расчет по этому выражению показывает, что выход по току около 90% достигается при значении отношения J w k) = = 6—10. Отсюда следует необходимость снижения влагоемкости для увеличения выхода по току. Вместе с тем снижение влагоемкости приводит к росту падения напряжения на мембране. Поэтому на практике применяют мембраны с комбинацией слоев тонкий слой (около 5—10 мкм), который обладает низкой влагоемкостью и обеспечивает высокий выход по току с катодной стороны п относительно толстый слой (порядка 100 мкм) с высокой влагоемкостью, имеющий низкое электрическое сопротивление с анодной стороны. По этому принципу конструируют практически все мембраны для электролиза растворов хлоридов щелочных металлов. Например, введение аминогрупп в сополимер перфторированного эфира и тетрафторэтилена и замена его сульфогрупп карбоксильными снижает влагоемкость мембраны в 2—5 раза. [c.110]

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]

В качестве твердых электролитов используются также ионообменные мембраны из перфторированных полимеров. Такие электролиты позволяют проводить процессы электролиза при температурах до 150 °С, низком напряжении и высоких плотностях тока. Твердые полимерные электролиты применяют в производстве водорода электролизом воды, а также при электролизе хлоридов и соляной кислоты. [c.24]

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]

Э. может быть снабжен устр-вами для охлаждения или теплоизоляции. При необходимости исключить взаимод. продуктов, образующихся на катоде и аноде, примен. Э. с диафрагмами (из асбеста, керамики или пластмассы) или с мембранами. Наиб, эффективны ионообменные мембраны, проницаемые только для ионов одного знака, что обеспечивает высокую чистоту продуктов электролиза. [c.699]

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]

Взаимное проникновение католита и анолита при электролизе является основной причиной снижения качества и выхода па току продуктов электрохимического синтеза. Для разделения жидких и газообразных продуктов, предотвращения протекания побочных реакций при электролизе применяются пористые диафрагмы и мембраны. Всякое разделяющее устройство в электролизере должно обладать рядом свойств химической стойкостью в агрессивных средах низким электрическим сопротивлением достаточно высокой скоростью движения ионов, обеспечивающих протекание тока, и низкой скоростью перемещения других компонентов электролита механической стойкостью длительностью срока службы и стабильностью характеристик. [c.63]

Второй способ электролиза хлорида натрия — мембранный только начали применять в промышленности. Существенным его отличием от диафрагменного является замена диафрагмы тонкой полимерной мембраной, разделяющей анодное и катодное пространства. Мембрана, обладая ионной проводимостью, создает надежный диффузионный барьер между анолитом и католитом. Два циркуляционных контура обеспечивают протекание через электролизер разных по составу растворов. В анодное пространство подается раствор хлорида натрия. Требования к очистке соли для этого способа электролиза значительно выше, чем при диафрагменном. В процессе электролиза раствор обедняется за счет разряда на поверхности анода анионов хлора и миграции через мембрану катионов натрия. В катодном пространстве циркулирует раствор щелочи. За счет миг- [c.103]

Электролиз проводят обычно в растворах серной кислоты, концентрация которых близка к 10%. Бензол вводится в серную кислоту в виде эмульсии, поддерживаемой с помощью эмульгатора ОП-10. Процесс осуществляется в электролизере с диафрагмой, в качестве которой применяется ионитовая мембрана. Анод изготавливается из свинца или платины. Анодная плотность тока 0,05 А/см и выше, температура электролита около 25 °С. Электролиз происходит при непрерывной циркуляции раствора через анодную камеру, причем выход по веществу в расчете на прореагировавший бензол составляет 60—62%, но току — 45—47%. Процесс рекомен- [c.268]

Химическая стойкость ионитовых мембран. В процессе электролиза водных растворов хлорида натрия на катионитовую мембрану со стороны, обращенной к аноду, воздействуют растворенный в рассоле хлор, ионы СГ и С10 , а со стороны, обращенной к катоду, - концентрированный раствор едкого натра. Если мембрана изготовлена из ионообменной смолы, на атомы или группы атомов которой легко воздействуют хлор, ионы СГ, СЮ и едкий натр, то такую мембрану нельзя применять для хлорных электролизеров, так как она быстро выйдет из строя, и процесс электролиза прекратится. [c.62]

Для того чтобьс предотвратить нонадание продуктов электролиза, образующихся на вспомогательном электроде, на рабочий электрод, применяются пористые мембраны или блоки из пористого стекла, которые вплавляются непосредственно в ячейку. Недостатком пористых стеклян1ных дисков является увеличение их электрического сопротивлепия после долгого употребления. [c.81]

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]

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]

Для изготовления сепараторов применяют химически инертные и достаточно устойчивые материалы, например тонковолокнистый хризолитовый асбест. Из него с помощью технологии, принятой в бумажном производстве, изготавливают листы -асбестовый картон. Иногда массу с асбестовыми волокнами наносят на сетчатые электроды. В ХИТ используют пористые диафрагмы из разных синтетических смол — поливинилхлорида и др. Примерами материалов для набухающих мембран являются целлофан (гидратцеллюлоза), полиэтилен с радиационно привитой полиакриловой кислотой, различные виды ионообменных смол. В последнее время в хлорном электролизе и в других областях с успехом используют новый вид химически и термически очень устойчивой ионообменной мембраны на основе ер-фторированных сульфокатионитных смол (типа . а[1оп ). [c.318]

Ионообменные пленки применяют для извлечения веществ с помощью электролиза, опреснения соленой воды, при очистке органич. соединений или их р-ров (напр., сахарных или гидролизных снронов от минеральных иримесей), для концентрирования р-ров, разделения и идентификации различных соединений и др. целей. См. также Мембраны ионитовые. [c.322]

Достаточно высокой электропроводностью обладают полученные на основе фторированных ненасыщенных соединений мембраны МРФ-26 и МРФ-4МБ, содержащие —SO3H в качестве ионогенных групп. МРФ-4МБ весьма термостойка и может применяться при 100 °С и выше. Эти мембраны показали химическую стойкость в сильных окислительных средах 100%-ной HNO3, хромовой кислоте, гипохлорите натрия, концентрированной щелочи и серной кислоте [117]. Еще большей химической стойкостью обладает мембрана МФ-4СК, выдерживающая действие наиболее активного для ионитовых мембран окислителя— 10%-ного раствора Н2О2 с добавкой солей двухвалентного железа (реактив Фентона). Для повышения механической прочности мембран МФ-4СК смолу наносят на ткань из политетрафторэтилена. Мембрана МФ-4СК используется при электролизе [c.78]

Обычно биполярные электроды образуют отдельные ячейки, из которых составляется фильтр-ирессный электролизер. На рис. У.б приведен пример компоновки ряда биполярных ячеек. Указанный электролизер применяется в промышленном процессе электролиза с целью получения адиподинитрила [203]. Электролизер имеет рамы 1, в которых закреплены катионообменные мембраны. Между двумя рамами 1 помещаются про- [c.156]

Грабб и Земан [051] использовали маленькие кусочки катионитовой мембраны для концентрирования катионов для спектрографических определений. Они нашли, что этим методом может быть определен 1 мкг кабальта с точностью 0,1 мкг. Лодж [Ы7] применил катионитовую мембрану в двухкамерной ячейке для определения небольших количеств бора в металлическом натрии. Бор превращали в борат, раствор помещали в анодную камеру и проводили электролиз, при этом происходило отделение боратов от щелочных катионов. [c.125]

Предлагаемый метод электродиализа предусматривает проведение электролиза сравнительно разбавленного раствора себацината натрия (3,7—4,5%), что, очевидно, предотвращает окисление анионов себациновой кислоты, хотя в качестве анода и рекомендуется применять платину [26]. Катодное пространство электродиализатора заполняется 1,07 N раствором едкого натра. В качестве диафрагмы применяется катионитовая мембрана из сульфированного полистирола и дивинилбензола, армированная полиэтиленовой пленкой. Свободная себациновая кислота по мере электропереноса ионов натрия из анодного пространства в катодное, будучи слабо растворимой, выпадает в виде белого осадка в анодном пространстве на дно электролизера, что предохраняет ее от окисления на аноде. [c.257]

В химических источниках электрической энергии (ХИЭЭ) электроды разделяют пористыми перегородками, которые обычно называют сепараторами. В некоторых типах ХИЭЭ разделителями служат мембраны. Отличие сепараторов от диафрагм состоит в том, что первые только предохраняют от создания электрического контакта между электродами, тогда как вторые должны разделять продукты электролиза. В ряде ХИЭЭ вместо пористых перегородок применяют такие разделители, как палочки, шнуры, сетки, перфорированный волнистый винипласт и т. п. [c.6]

Кро ме электродиализа имеются еще и другие процессы, осно-вайные на прохождении электрического тока через ионообменный материал. Например, ионообменные смолы могут быть регенерированы с помощью электролиза и возможно осуществление процесса разделения посредством электромиграции через ионообменные колонки или пленки. Ионообменные мембраны могут также использоваться как батарейные разделители. Такое использование исследовано в лабораторном масштабе, но еще не применено в промышленности. [c.117]

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]

К сожалению мембраны МК-40 и СБС-1 еще не обладают достаточной селективностью и электропроводностью в- жестких условиях хлорного электролиза. Напряжение на электролизерах 3,9—4,5 в, а расход электроэнергии 3200—4200 квт-ч/т 100 -ного NaOH. Кроме того, эти мембраны имеют недостаточную механическую стойкость, в процессе электролиза они набухают и на них появляются трещины. Срок службы мембран СБС-1 составлял 3—3,5 месяца, срок службы мембран МК-40 ниже — 2—2,5 месяца, хотя по электрохимическим свойствам мембраны МК-40 могли бы работать более длительное время. В дальнейшем было применено крепление мембран в опорных рамках, что позволило увеличить срок службы мембран до 6 месяцев. Однако этот прием усложняет конструкцию электролизера и экранирует мембрану. [c.241]

Электролитическое восстановление ведется в ванне, снабженной катионообменной мембраной, которая разделяет катодное и анодное пространство, проницаема для катионов и почти полностью непроницаема для анионов. Эта мембрана предотвращает попадание в католит иона фтора из анодного пространства, а также предотвращает окисление восстановленного четырехвалентного урана. Ранее, чтобы воспрепятствовать сильной коррозии анодов в ваннах для электролитического восстановления, они изготовлялись из дорогостоящей платины. В предложенном процессе электролиза могут быть использованы свинцовые аноды, так как в качестве анолита применяется 0,25 тИ раствор серной кислоты. В катодное пространство непрерывно подается раствор, содержащий 0,5 М иОаРа и 1 М НР (рис. 17. 5). [c.496]

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]

Широкое распространение начинают приобретать ионообменные мембраны (пленки), являющиеся своеобразными и достаточно хорошими проводниками электрического тока [5, 6]. Они применяются для разделения сме-С1[ ионов, оиреспения морской воды, удаления радиоактивных продуктов атомного распада из сбросовых вод и т. п. Катионообменные мембраны ироницаемы преимущественно для катионов, анионообменные — для анионов. С их помощью практически полностью устраняется влияние диффузии на ход процесса электролиза. Селективность ионитовых диафрагм по отношению к электролитам обусловлена прежде всего свойствами самого ионита. [c.177]

В опытах Теорелла и Акессона перед электролизом все ионы хлора удалялись и замещались ионами сульфата, так как хлор, выделявшийся на аноде, разрушал кислые аминокислоты, собирающиеся в анодной камере. Теорелл и Акессон работали с очень малыми количествами вещества (20—30 мг белка) с ошибкой опыта около 1%, если применялась хорошая мембрана и еслн опыт повторялся как в отношении анолита, так п католита. С указанно точностью были получены данные для четырех фракций анодной, нейтральной, основной и амидного азота. Таким образом, кислотные аминокислоты количественно переносились в анодную камеру. [c.249]

Электрокатализ. Электрокаталитические методы, описанные нами в разделе 2.3.7, применялись и для получения этилена из метана. Чаще всего использовали мембраны из твердого электролиза YSZ (8% Y203 Zr02), проницаемого для кислорода при температуре выше 750°С. В качестве анода часто используют серебро, известное как катализатор парциального окисления и обладающего необходимой электропроводностью. [c.318]

Многие биосенсоры работают при постоянном потенциале, что существенно упрощает приборное оформление. Однако при этом всегда наблюдается фоновый ток, величина которого может быть значимой при низких концентрациях определяемого вещества. Коррекция фонового тока и градуировка биосенсоров in vivo-две серьезные проблемы, которые требуют надежного решения. Колебания этих параметров могут быть обусловлены отравлением электрода компонентами среды. Ухудшается также чувствительность и время отклика биосенсора. Если флуктуации базовой линии обусловлены колебаниями концентраций эндогенных электроактивных мешающих частиц, то можно использовать двухэлектродную (дифференциальную) систему. Этот подход использовали при конструировании глюкозного датчика, где один электрод покрыт мембраной на основе глюкозооксидазы, а другой-мембраной, не содержащей фермента. Предполагается, что электроактивные примеси одинаковым образом диффундируют через обе мембраны [60]. В случаях, когда электрод загрязняется примесями из матрицы или продуктом электрохимической реакции, его подвергают многоимпульсной ступенчатой обработке при разных потенциалах [45, 52]. Этот способ позволяет одновременно провести как обработку электрода (в том числе удаление накопившихся на его поверхности пленок), так и установку базовой линии в области потенциалов, в которой отсутствует электролиз. Применяют также различные виды импульсной полярографии, вольтамперометрию (циклическую или с линейной разверткой потенциала). Последняя особенно полезна в двух случаях, описываемых ниже. Многие нейроактивные вещества окисляются при очень близких значениях потенциалов, и поэтому их трудно различить. Полная циклическая вольтамперограмма отражает различие в химических свойствах продуктов электролиза. Она может служить, с одной стороны, для качественного анализа, как отпечаток пальца исследуемой системы [56], а с другой-для количественного описания протекающих в ней электрохимических процессов. Недавно было показано [61], что представляющие интерес для биологии органические молекулы могут концентрироваться на обработанной поверхности электрода. При линейной развертке потенциала осадок определяемого вещества удаляется с поверхности, давая четко выраженный пик. [c.146]

Избирательно проницаемые для однозарядных ионов мембраны широко применяются в промышленности. В Японии методом электродиализа с такими мембранами получают ежегодно около 1,4 млн т поваренной соли путем концентрирования морской воды [151]. Крупнотоннажное производство Na l из морской воды в качестве сырья для хлорного электролиза налажено в Кувейте [194]. [c.311]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология