CZ279592B6 - Zařízení pro volnou elektromigrační separaci látek v roztoku - Google Patents

Abstract

Zařízení je tvořeno alespoň jednou základní jednotkou sestávající z nádoby (1) vyrobené z elektricky nevodivého materiálu, podél jejichž protilehlých stěn jsou upevněny dvě elektrody (2), mezi kterými je umístěna sada porezních prepážek (3), přičemž nádoba (1) je opatřena řadou výpustí (5). Mezi porezními přepážkami (3) jsou v nádobě (1) vodotěsně a souměrně vzhledem k elektrodám (2) zabudovány dvě iontově selektivní membrány (4), přičemž výpusti (5) jsou vytvořeny v nádobě (1) tak, aby v každé části pracovního prostoru nádoby (1) vymezeného selektivními membránami (4) byla alespoň jedna výpusť (5).ŕ

Description

(57) Anotace:

Zařízení je tvořeno alespoň jednou základní jednotkou, sestávající z nádoby (1), vyrobené z elektricky nevodivého materiálu, podél Jejichž protilehlých stěn jsou upevněny dvě elektrody (2) , mezi kterými je umístěna sada porézních přepážek (3), přičemž nádoba (1) Je opatřena řadou výpustí (5). Mezi porézními přepážkami (3) Jsou v nádobě (1) vodotěsně a souměrně vzhledem k elektrodám (2) zabudovány dvě iontově selektivní membrány (4), přičemž výpusti (5) jsou Vytvořeny v nádobě (1) tak, aby v každé části pracovního prostoru nádoby (1), vymezeného selektivními membránami (4), byla alespoň jedna výpust (5).

CZ 279 592 B6

Vynález se týká zařízení pro volnou elektromigrační separaci látek v roztoku, a to iontově disociovatelných organických i anorganických látek.

Pro volnou elektromigrační separaci látek v roztoku je používáno v současné době několik druhů zařízeni, jako jsou statická zařízení pro volné izoelektrické fokusování, průtočné zařízení pro volnou kontinuální elektromigrační separaci látek a nebo membránové elektrodialyzéry.

Zařízení pro volné izoelektrické fokusování je tvořeno nádobou z elektricky nevodivého materiálu, ve které jsou vytvořeny vodotěsně odizolované komůrky z nichž do dvou krajních protilehlých jsou vsunuty elektrody, pomocí nichž se připojením stejnosměrného elektrického proudu uskutečňuje fokusování. Toto zařízení je však určeno především pro dělení polárních organických látek. Pro dělení iontově disociovatelných látek je jeho použitelnost omezena pro koncentrace látek, rozpuštěných v roztoku, o hodnotách nižších jak 300 mg/litr. Pro praktické využití je dále nevýhodná zdlouhavost a komplikovanost procesu, který je nutno provádět v několika stupních, což prodlužuje jeho délku a technologickou náročnost.

Statické uspořádání zařízení s konstantním objemem separovaného roztoku navíc omezuje kapacitu separace a jeho použití v běžné průmyslové výrobě.

Zvýšení kapacity separace pak zajišťuje průtočné zařízení pro volnou kontinuální elektromigrační separaci, u něhož je pracovní prostor nádoby, vyrobené z elektricky nevodivého materiálu, vyplněn elektricky nevodivými, roztok mechanicky stabilizujícími, překážkami, přičemž podél bočních stěn nádoby jsou umístěny dvě elektrody a nádoba je opatřena alespoň dvěma výpustěmi. Zařízení umožňuje kontinuální získávání čistých látek z roztoku při zabránění promíchávání elektromigračně dělených frakcí látek, avšak jeho použití je rovněž u iontově disociovatelných látek, omezeno pouze na roztoky o koncentraci nižší jak 300 mg/litr, přičemž zdlouhavost a komplikovanost procesu není odstraněna.

Membránové elektrodialyzéry jsou pak určeny pouze pro dělení iontově disociovatelných látek v roztoku, neboť polární organické látky by ucpávaly iontově selektivní membrány, které jsou jejich součástí. Nevýhodou těchto zařízení je skutečnost, že. jsou použitelná pouze pro roztoky s koncentracemi rozpuštěných látek více jak 300 mg/litr, neboť při nižších koncentracích proces dělení ovlivňuje elektrolýza vody a tento se stává neúčinným.

Uvedené nevýhody odstraňuje v podstatě vynález, kterým je zařízení pro volnou elektromigrační separaci látek v roztoku, které je tvořeno alespoň jednou základní jednotkou, sestávající z nádoby, vyrobené z elektricky nevodivého materiálu, podél jejíž protilehlých stěn jsou upevněny dvě elektrody, mezi kterými je umístěna sada elektricky nevodivých porézních přepážek, přičemž nádoba je opatřena řadou výpustí, a jehož podstata spočívá v tom, že mezi porézními přepážkami jsou v nádobě vodotěsně a souměrně vzhledem k elektrodám zabudovány dvě iontově selektivní membrány, přičemž výpustí jsou vytvořeny v nádobě tak, aby v každé části

-iCZ 279592 B6 pracovního prostoru nádoby, vymezeného selektivními membránami, byla alespoň jedna výpusť.

Zařízením podle vynálezu se dosahuje vyššího účinku v tom, že na rozdíl od stávajících membránových dialyzěrů pracuje u iontově disociovatelných látek účinně v oblastech s obsahem ve vodě rozpuštěných látek menším než 300 mg/litr a přitom při relativně malých rozměrech základní jednotky je schopno v krátkém časovém intervalu dokonale separovat různé skupiny iontů výrazně jednodušším způsobem, než při volné izoelektrické fokusaci, nebo stávající volné elektromigrační separaci.

Konkrétní případ provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkresu, zobrazujícím axonómetrický pohled na základní jednotku zařízení v částečném řezu.

Základní jednotka zařízení je tvořena nádobou 1, s výhodou ve tvaru kvádru, vyrobenou z elektricky nevodivého materiálu. V nádobě 1 jsou na protilehlých stěnách umístěny dvě elektrody 2, které jsou od sebe odděleny sadou porézních přepážek 3, vyrobených z elektricky nevodivého materiálu, např. lamel, opatřených průtočnými otvory. Mezi porézní přepážky 3 jsou v nádobě 1 vodotěsně a souměrně vzhledem k elektrodám zabudovány dvě iontově selektivní membrány 4, přičemž vzdálenost mezi přepážkami 3, popř. přepážkami 3_ a membránou 4, je volena tak, aby bylo zaručeno volné proudění separovaného roztoku mezi nimi a současně nebyl zcela omezen průchod stejnosměrného proudu mezi elektrodami 2. Dno 11 nádoby l· je opatřeno řadou výpustí 5, které jsou umístěny tak, aby v každé části pracovního prostoru nádoby 1, vymezeného selektivními membránami 4, byla alespoň jedna výpusť 5. Výpustě 5 jsou pak opatřeny uzavíracími armaturami 6, s výhodou regulačními, pro řízení odběru separovaného produktu.

Při separaci iontově disociovatelných látek v zařízení je do nádoby 1 shora přiváděn bud’ kontinuálně, nebo diskontinuálně, pracovní roztok. Po naplnění nádoby 1 maximálně do výše přepážek 2 se na elektrody 2 začne přivádět stejnosměrný elektrický proud, přičemž napětí je podle druhu roztoku udržováno na hodnotách 500 V až 1000 V. V důsledku působení elektrického proudu začnou jednotlivé ionty roztoku putovat napříč pracovním prostorem nádoby 1 směrem k elektrodám 2 a tím současně dochází k jejich separaci. Z výpustí 5 jsou buď plynule, nebo kampaňovitě, odebírány produkty separace, přičemž rychlost a množství odebíraných produktů jsou ovládány uzavíracími armaturami 6_.

Popsané zařízení není jediným možným provedením podle vynálezu, ale tvar nádoby 1 je možno měnit podle potřeby vzhledem k prostoru, kde je potřeba zařízení umístit. Základní jednotky zařízení lze paralelně spojovat do větších celků, přičemž se neovlivní intenzita separace v jednotlivých nádobách 1. S výhodou je pak možno zařízení doplnit neznázorněným regulačním zařízením, kterým je na základě vyhodnocení údajů, snímaných pomocí v procesu separace, jako např. roztoku, napětí na elektrodách 2,

1, ovládán pomocí uzavíracích armatur je řízena rychlost výměny kapaliny v nádobě 1.

čidel hodnot vodivosti separovaného výšky hladiny roztoku v nádobě 6 průtok výpustěmi 5, čímž

-2CZ 279592 B6

Zařízení lze použít s výhodou pro výrobu deionizované vody o vysoké čistotě, na snižování či případně odstraňování zdravotně škodlivých iontově disociovatelných látek z pitné vody, na čištění odpadních vod apod.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (1)

1. Zařízení pro volnou elektromigrační separaci látek v roztoku, které je tvořeno alespoň jednou základní jednotkou, sestávající z nádoby, vyrobené z elektricky nevodivého materiálu, podél jejíž protilehlých stěn jsou upevněny dvě elektrody, mezi kterými je umístěna sada ' elektricky nevodivých porézních přepážek, přičemž nádoba je opatřena řadou výpustí, vyznačující se tím, že mezi porézními přepážkami (3) jsou v nádobě (1) vodotěsně a souměrně vzhledem k elektrodám (2) zabudovány alespoň dvě iontově selektivní membrány (4), přičemž výpusti (5) jsou vytvořeny v nádobě (1) tak, aby v každé části pracovního prostoru nádoby (1), vymezeného selektivními membránami (4), byla alespoň jedna výpusť (5).