DE1962849C3 - Vorrichtung zur Herstellung von Säuren und Basen durch Auftrennen von Wasser in Ionen und Elektrodialyse der entstandenen Ionen mittels Gleichstrom - Google Patents
Vorrichtung zur Herstellung von Säuren und Basen durch Auftrennen von Wasser in Ionen und Elektrodialyse der entstandenen Ionen mittels GleichstromInfo
- Publication number
- DE1962849C3 DE1962849C3 DE1962849A DE1962849A DE1962849C3 DE 1962849 C3 DE1962849 C3 DE 1962849C3 DE 1962849 A DE1962849 A DE 1962849A DE 1962849 A DE1962849 A DE 1962849A DE 1962849 C3 DE1962849 C3 DE 1962849C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- chambers
- chamber
- water
- ions
- salt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 38
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims description 31
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title claims description 17
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 title claims description 10
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 title claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 28
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 27
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 claims description 21
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims description 18
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 12
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 6
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 claims description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 26
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- -1 borate ions Chemical class 0.000 description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1C=C CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical group [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 229940023913 cation exchange resins Drugs 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/445—Ion-selective electrodialysis with bipolar membranes; Water splitting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Säuren und Basen durch Auftrennung
von Wasser in Ionen und Elektrodialyse der entstandenen Ionen mittels Gleichstrom, bestehend aus
mehreren alternierend zwischen den Elektroden angeordneten Säure-, Laugen- und Salzkammem, wobei
die Säure- und Laugenkammern jeweils an der Kathodenseite durch eine Anionen- und an der
Anodenseite durch eine Kationenaustauschmembran und die Salzkammem an der Kathodenseite durch
eine Kationen- und an der Anodenseite durch eine Anionenaustauschmembran begrenzt sind.
Zur Herstellung von Säuren und Basen durch Zersetzung von Salzlösungen und Elektrodialyse der entstandenen
Ionen werden bekanntlich Vorrichtungen verwendet, bei welchen zwischen einem Elektrodenpaar
nacheinander eine Anionenaustauschmembran, eine bipolare lonenaustauschmembran und eine
Kntionenaiistauschmembran angeordnet sind, wobei die Kationenaustauschfläche der bipolaren Membran
jeweils der Anionenaustauschmembran und die Anionenaustauschfiäche der Kationenaustauschmembran
zugekehrt ist (japanische Patentschriften 3962/57, 14 531/60, 16 633/63).
Diese Vorrichtungen werden jedoch kaum eingesetzt, da die Herstellung der bipolaren Membranen
sehr aufwendig, ihre Lebensdauer kurz ist und die elektrochemischen und physikalischen Eigenschaften
unzureichend sind.
Bei einer anderen bekannten Vorrichtung ist an Stelle einer bipolaren Membran eine Kammer vorgesehen,
die aus einem Paar von Kationen- und Anionenaustauscherharzmembrdnen
besteht. Die Kammer ist mit einer wäßrigen Lösung einer Verbindung gefüllt, beispielsweise einer starken Säure oder einer
starken Base mit einem Molekulargewicht von wenigstens 200 (USA.-Patentschrift 2 721 171).
Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die an die Kammer angelegte elektrische Spannung instabil
ist und allmählich mit der Betriebszeit zunimmt, was auf einen Übergang des hochmolekularen Elektrolyten in die lonenaustauscherharzmembranen zurückzuführen
ist. Die Konzentration des Elektrolyten nimmt somit während der Betriebszeit ab, wobei sich
gleichzeitig eine Verunreinigung der hergestellten Base oder Säure mit dem hochmolekularen Elektrolyten,
der durch die Membranen hindurchgeht, einstellt. Dieser Durchgang ergibt sich durch die in den
Membranen vorhandene Porenverteilung und infolge der Molekulargewichtsstreuung des hochmolekularen
Elektrolyten.
Eine andere bekannte Vorrichtung zur Elektrodialyse besteht aus einer Reihe von eine Zelle bildenden
Kammern, von denen jede auf der Kathodenseite von einer Kationenaustauschmembran und auf der
Anodenseite von einer Anionenaustauschmembran begrenzt ist. Eine oder mehrere Kammern sind dabei
mit einer lonenaustauschersubstanz und einer wäßrigen Salzlösung gefüllt. Es hat sich gezeigt, daß in
einer solchen Kammer die Transportzahl der positiven Ionen sehr viel größer ist als die Transportzahl
der negativen Ionen. Die Zuführung von negativen Ionen zu dem Trennflächenbereich der Anionenaustauschmembran
ist sehr gering, so daß sich in diesem Bereich der Membran eine Dissoziierung des Wassers
einstellt, wobei die OH -Ionen durch die Anionenaustauschmembran hindurchgehen. Da eine Reduzierung
der in der lonenaustauschersubstanz sich bewegenden negativen Ionen auf Null nicht; möglich ist,
treten diese Ionen durch die Anionenaustauschmembran, so daß eine reine Base nicht erzielbar ist
(australische Patentschrift 212 364).
Bei einer anderen bekannten Vorrichtung wird Borsäure durch Elektrolyse einer wäßrigen Lösung
eines Salzes der Borsäure, die in einer Kammer einer Elektrolysezelle enthalten ist, hergestellt. Die Kammer
ist von der Kathode durch eine Kationenaustauschmembran und von der Anode durch eine Anionenaustauschmembran
getrennt. Insgesamt werden drei Kammern vorgesehen, wobei die mittlere Kammer die wäßrige Salzlösung, die durch die Kationenaustauschmembran
getrennte Kathodenkammer eine wäßrige Hydroxydliisung und die durch die Anionenaustauschmembran
getrennte Anionenkammer einen Elektrolyten enthalt, beispielsweise eine wäßrige Losung von Borsäure mit einem Elektrolyten. In die
mittlere Kammer können entweder ein Gemisch eines Kationen-Anionen-Austauscherharzcs oder ein Anionen-
oder Kalionen-Austauscherharz zugegeben werden (britische Patentschrift 1 022 395). Die
Funktion dieses Harzes besteht darin, den Transport der Natrium- und Borationen zu erleichtern.
Zum Stand der Technik gehört außerdem noch ein Verfahren zur Herstellung von schwachen organischen,
und anorgan sehen Säuren aus ihrer. Salzen
durch Elektrodialyse. Dabei werden wäßrige Lösungen der Salze im Mittelraum eines Dreikammersystems
mit Gleichstrom behandelt. Der Mittelraum ist dabei von den Elektrodenräumen -lurch kationendurchlässige
und Kationenaustauscherharze enthaltende Membranen abgetrennt. Der Anodenraum wird
mit der wäßrigen Lösung einer starken Mineralsäure und der Kathodenraum mit der wäßrigen Lösung
eines Salzes, beispielsweise eines Alkalihydroxyds, beschickt (deutsche Auslegeschrift 1 054 068).
Bei der Durchführung dieses bekannten Verfahrens werden also nur Kationenaustauschmembranen
als Grenzwände zwischen zwei Kammern verwendet. Es lassen sich nur Säuren herstellen, die außerdem
sehr schwach sind.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Vorrichtung der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, mit der sich auf einfache Weise Säuren und Basen ohne Beschränkung
in der Stärke herstellen lassen.
Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß jeweils
zwischen einer Säurekammer und einer Laugenkammer eine Wasserkammer angeordnet ist, die auf der
Kathodenseite durch eine Kationenaustauschmembran und auf der Anodenseite durch eine Anionenaustauschmembran
begrenzt ist, die Kammern in Richtung von der Kathode zur Anode in der Reihenfolge
Salzkammer, Säurekammer, Wasserkammer, Laugenkammer angeordnet sind, als Endkammern
sowohl an der Kathoden- als auch an der Anodenseite jeweils eine Salzkammer angeordnet ist und die
Wasserkammern mit einer Suspension gefüllt sind, die einen wasserunlöslichen, fein pulverisierten, festen
Elektrolyten mit positiven Ladungen enthält, der die Ionenaustauschmembranen nicht durchdringen kann.
Zweckmäßigerweise ist der Elektrolyt in den Wasserkammern ein Anionenaustauschharz. Der
Anteil des Elektrolyten beträgt bezogen auf die Suspension vorteilhafterweise wenigstens 1 Gewichtsprozent.
Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß sich mit ihr reine Säuren und Basen herstellen lassen, wobei
abhängig von den verwendeten Salzen auch starke Basen bzw. starke Säuren gebildet werden können
Lebensdauer und Wirkungsgrad der Vorrichtung sind sfclir groß.
An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
F i g. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung;
F i g. 2 zeigt in einem Diagramm die Stromdichte abhängig von der an die Wasserkammern angelegten
Spannung.
Bei der in Fig. 1 schematisch gezeigten Vorrichtung ist zwischen einer Kathode 1 aus Graphit, Eisen,
Nickel oder einem korrosionsbeständigen Stahl und einer Anode 2 aus Graphit, Platin, Titan, Ta;;ta!
oder Zirkon mit einem Überzug eines Edelmetalls wie Platin eine Vielzahl von Anionenaustauschmcmbranen
3 und Kationenaustauschmembranen 4 internierend im bestimmten Abstand nebeneinander
angeordnet, wodurch eine Vielzahl von Wasserkammern 5, Säurekammern 6, Laugenkammern 7 und
S.nl/ka'iimern 8 gebildet wird, die in Richtung von
der Kathode zur Anode in der Reihenfolge Salzkammer 8, Säurekanimer 6, Wasserkammer 5, Lau-Benkaminer
7, Salzkammer 8, Säurekammer 6. Wasserkammer 5, Laugenkammer 7 usw. angeordnet sind.
Die Membranen bilden dabei die Trennwände zwischen den Kammern. So haben die Salzkammern 8
und die Wasserkammern 5 auf ihrer Kathodenseite s eine Kationenaustauschmembran und auf ihrer
Anodenseite eine Anionenaustauschmembran, während die Säurekammern 6 und die Laugenkammern
7 auf der Kathodenseite jeweils eine Anionenaustauschmembran und auf der Anodenseite jeweils
ίο eine Kationenaustauschmembran haben. Die Anordnung
der Kammern wird auf der Seite der Kathode 1 und auf der Seite der Anode 2 jeweils von einer
Salzkammer 8 begrenzt.
Jede Wasserkammer 5 enthält eine Suspension eines wasserunlöslichen, fein pulverisierten festen
Elektrolyten mit positiven Ladungen, der die Ionenaustauschmembranen
nicht durchdringen kann. Die Säurekammern 6 werden über die Leitung 10 mit
Wasser oder einer wäßrigen sauren Lösung beschickt.
Die Laugenkammem 7 werden über eine Leitung 11 mit Wasser oder einer wäßrigen alkalischen Lösung
beschickt. Die Salzkammern 8 werden über eine Leitung 12 mit einer wäßrigen Lösung eines organischen
oder anorganischen Salzes beschickt. Zwischen
»5 der Kathode 1 und der Anode 2 ist eine Gleichspannung
angelegt, so daß ein Gleichstrom durch die Vorrichtung in Richtung von der Anionenaustauschmembran
zur Kationenaustauschmembran der Wasserkammern 5 fließt. Dadurch werden in den Wasserkammern 5 Wasserstoff- und Hydroxylionen
gebildet, das Salz in den Salzkammem 8 wird in die entsprechenden Aionen und Kationen zerlegt. Die in
den Wasserkammern 5 gebildeten Wasserstoffionen wandern durch die Kationenaustauschmembranen 4,
die auf der Kathodenseite der Wasserkammern 5 die Trennwände bilden, in die angrenzende Säurekammer
6. Die in der Salzkammer 8 gebildeten Anionen wandern durch die Anionenaustauschmembranen,
die an der Anodenseite der Salzkammem 6 die Trennwände bilden, durch Elektrodialyse in die angrenzenden
Säurekammern 6, so daß sich in den Säurekammern Säure bildet.
Die in den Wasserkammern 5 gebildeten Hydroxylionen wandern durch die Anionenaustauschmembranen,
welche die Trennwände an der Anodenseite der Wasserkammern 5 bilden, durch Elektrodialyse in
die angrenzenden Laugenkammem 7. Die in den Salzkammem 8 gebildeten Kationen wandern durch
die Kationenaustauschmembranen, welche die Trennwände an der Kathodenseite der Salzkammem 8
bilden, in die angrenzenden Laugenkammem 7, so daß sich in den Laugenkammem 7 eine Lauge bildet.
Das in den Wasserkammern 5 durch die Elektrodialyse verbrauchte Wasser wird über eine Leitung 9,
die mit den Wasserkammern 5 verbunden ist, ergänzt. Statt dessen kann auch ein Wasserumlauf zwischen
den Wasserkammern 5 und einem Behälter außerhalb der Zelle vorgesehen werden, wobei der
Was.icrverlust in dem Behälter nachgefüllt wird. Die
Säurekammern 6 sind mit einer Auslaßleitung 13, die Laugenkammem 7 mit einer Auslaßleitung 14 und
die Salzkammem 8 mit einer Auslaßleitung 15 verbunden.
Die Konzentration des festen Elektrolyten in der Suspension beträgt im allgemeinen wenigstens 1 Gewichtsprozent,
vorzugsweise wenigstens 5 Gewichtsprozent. Die obere Grenze für die Menge an zuzusetzendem
Elektrolyt ergibt sich durch Wirtschaft-
ichkcitsUberlegungen und ist durch den Aufbau der
Vorrichtung begrenzt. Als wasserunlösliche, fein pulverisierte feste Elektrolyte, die mit Wasser eine
Suspension bilden, können Anionenaustauscherharze verwendet werden, die in einer Mühle auf eine Korngröße in der Größenordnung von 10 μ zerkleinert
werden. Als Salz kann jedes organische oder anorganische Salz verwendet werden, das zusammen
mit Wasserstoff- bzw. Hydroxylionen die Säure bzw. die Base bildet, wobei das Salz und die entstehenden
Ionen die Elektrodialyse nicht beeinträchtigen dürfen. Als Material für die lonenaustauschmembranen
eignen sich beispielsweise Styrol-Divinylbenzolpolymerisate, in die Sulfongmppen und quartemäre
Ammoniumgruppen eingefühlt sind.
An Hand des nachstehenden Beispiels wird die Erfindung näher erläutert.
Ein in einer Kugelmühle zu feinen Teilchen zermahlenes Anionenaustauscherharz wird in Wasser in
einem Verhältnis von 0,S äquivalent Austauschkapazität pro Liter suspendiet. Die Suspension wird in die
Wasserkammern 5 eingeleitet. In die an die Anionenaustauschmembranen der Wasserkammern S
angrenzenden Kammern wird eine 0,5 η NaOH-Lösung, in die an die Kationenaustauschmembranen
der Wasserkammern 5 angrenzenden Kammern eine
0,5 η Salzsäurelösung eingeleitet. An die 2LeIIe wird
eine Spannung angelegt, so daß ein Gleichstrom mit einer Stromdichte von 3 A/dm1 fließt.
Ionen beträgt 0,926, die Uberführungszahl der Na'-Ionen 0,041 und die der Cl -Ionen 0,038. Die Spannungsänderung als Funktion der Stromdichte ist in
der in F i g. 2 gezeigten Kurve dargestellt. Dabei wird die Spannung folgendermaßen gemessen: In .die an
ίο der Außenseite der Anionenaustauschmembranen
der Wasserkammern S angrenzenden Kammern wird eine Lösung aus 0,4 η NaOH und 0,1 η NaCl eingeleitet, wobei die beiden Lösungen dadurch voneinander isoliert werden, daß man dazwischen eine Kat-
lj ionenaustauschmembran anordnet. In die an die
Außenseite der Kationenaustauschmembranen der Wasserkammern S angrenzenden Kammern wird eine
Lösung aus 0,4 η HCl und 0,1 η NaCI eingeleitet, wobei die beiden Lösungen dadurch voneinander iso-
ao liert werden, daß man dazwischen eine Anionenaustauschmembran anordnet. Durch die Zelle läßt man
einen Gleichstrom fließen, wobei gleichzeitig die Lösungen in den Kammern erneuert werden. Es wird
der Spannungsunterschied zwischen den Silber
>5 Chloridelektroden gemessen, die in der Nähe dei
Membranoberflächen angeordnet sind.
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Herstellung von Säuren und
Basen durch Auftrennung von Wasser in Ionen lind Elektrodialyse der entstandenen Ionen mittels S
Gleichstrom, bestehend aus mehreren alternierend zwischen den Elektroden angeordneten
Säure-, Laugen- und Salzkammem, wobei die Säure- und Laugenkammern jeweils an der
Kathodenseite durch eine Anionen- und an der Anodenseite durch eine Kationenaustauschfnembran
und die Salzkammem an der Kathoden- $eite durch eine Kationen- und an der Anodenseite durch eine Anionenausti.uschmembr?n begrenzt
sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen einer Säurekammer (6) und «iner Laugenkammer (7) eine Wasserkammer (5)
angeordnet ist, die auf der Kathodenseite durch eine Kationenaustauschmembran (4) und auf der
Anodenseite durch eine Anionenaustauschmembran (3) begrenzt ist, die Kammern in Richtung
von der Kathode zur Anode in der Reihenfolge Salzkammer (8), Säurekammer (6), Wasserkammer
(5), Laugenkammer (7) angeordnet sind, als Endkammern sowohl an der Kathoden- als auch
an der Anodenseite jeweils eine Salzkammer (8) angeordnet ist und die Wasserkammern (5) mit
einer Suspension gefüllt sind, die einen wasserunlöslichen, fein pulverisierten, festen Elektrolyten
mit positiven Ladungen enthält, der die Ionenaustauschmembianen (3, 4) nicht durchdringen
kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt in den Wasserkammern
ein Anionenaustauschharz ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Elektrolyten
wenigstens 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Suspension, beträgt.
40
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43091561A JPS4837675B1 (de) | 1968-12-16 | 1968-12-16 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1962849A1 DE1962849A1 (de) | 1970-09-03 |
| DE1962849B2 DE1962849B2 (de) | 1974-09-19 |
| DE1962849C3 true DE1962849C3 (de) | 1975-05-22 |
Family
ID=14029906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1962849A Expired DE1962849C3 (de) | 1968-12-16 | 1969-12-15 | Vorrichtung zur Herstellung von Säuren und Basen durch Auftrennen von Wasser in Ionen und Elektrodialyse der entstandenen Ionen mittels Gleichstrom |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US3705846A (de) |
| JP (1) | JPS4837675B1 (de) |
| CA (1) | CA928247A (de) |
| DE (1) | DE1962849C3 (de) |
| GB (2) | GB1296865A (de) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4032452A (en) * | 1975-11-13 | 1977-06-28 | Sybron Corporation | Electrically regenerated ion exchange system |
| US4116889A (en) * | 1976-08-19 | 1978-09-26 | Allied Chemical Corporation | Bipolar membranes and method of making same |
| US4311771A (en) * | 1978-12-21 | 1982-01-19 | Allied Chemical Corporation | Process for production of electrical energy from the neutralization of acid and base in a bipolar membrane cell |
| WO1983003984A1 (en) * | 1982-05-13 | 1983-11-24 | Gerhard Kunz | Method for the treatment of a liquid phase, particularly method for desalting aqueous solutions, as well as device for its implementation |
| US4636296A (en) * | 1983-08-18 | 1987-01-13 | Gerhard Kunz | Process and apparatus for treatment of fluids, particularly desalinization of aqueous solutions |
| DE3423653A1 (de) * | 1984-06-27 | 1986-01-09 | Gerhard K. Dipl.-Chem. Dr.-Ing. 5628 Heiligenhaus Kunz | Verfahren und vorrichtung zum zudosieren von ionen in fluessigkeiten, insbesondere waessriger loesungen |
| US4584057A (en) * | 1985-04-22 | 1986-04-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Membrane processes for separation of organic acids from kraft black liquors |
| US4599156A (en) * | 1985-09-27 | 1986-07-08 | International Minerals & Chemical Corp. | Electrodialysis process for preparing hydrogen fluoride |
| US4615780A (en) * | 1985-11-05 | 1986-10-07 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of removing oxides of sulfur and oxides of nitrogen from exhaust gases |
| US4880513A (en) * | 1986-06-20 | 1989-11-14 | The Graver Company | Method and apparatus for generating acid and base regenerants and the use thereof to regenerate ion-exchange resins |
| US5254227A (en) * | 1989-06-16 | 1993-10-19 | Olin Corporation | Process for removing catalyst impurities from polyols |
| US5198086A (en) * | 1990-12-21 | 1993-03-30 | Allied-Signal | Electrodialysis of salts of weak acids and/or weak bases |
| IL97543A (en) * | 1991-03-14 | 1994-11-11 | Yeda Res & Dev | Electrodialysis reversal process and apparatus with bipolar membranes for hard-water softening |
| US5681728A (en) * | 1995-06-07 | 1997-10-28 | Chronopol, Inc. | Method and apparatus for the recovery and purification of organic acids |
| BR0110910B1 (pt) * | 2000-05-18 | 2010-10-19 | asa em um veìculo de efeito terrestre. | |
| US7094325B2 (en) * | 2002-02-02 | 2006-08-22 | Ionics, Incorporated | EDI and related stacks and method and apparatus for preparing such |
| US7211682B2 (en) * | 2003-07-21 | 2007-05-01 | Akzo Nobel N.V. | Aqueous solution of a sodium salt of HEDTA |
| US20050186311A1 (en) * | 2004-02-23 | 2005-08-25 | Loh Jimbay P. | Method for acidifying and preserving food compositions using electrodialyzed compositions |
| US20050183955A1 (en) * | 2004-02-23 | 2005-08-25 | Crowley Colin P. | Electrodialyzed compositions and method of treating aqueous solutions using elecrtrodialysis |
| US20060024412A1 (en) * | 2004-02-23 | 2006-02-02 | Kraft Foods Holdings, Inc. | Shelf-stable acidified food compositions and methods for their preparation |
| US7887867B2 (en) | 2004-02-23 | 2011-02-15 | Kraft Foods Global Brands Llc | Stabilized non-sour dairy base materials and methods for preparation |
| US20050220969A1 (en) * | 2004-02-23 | 2005-10-06 | Kraft Foods Holdings, Inc. | Shelf-stable cold-processed food compositions and methods for their preparation |
| US20050186312A1 (en) * | 2004-02-23 | 2005-08-25 | Kraft Foods Holdings, Inc. | Shelf-stable foodstuffs and methods for their preparation |
| CN103702936B (zh) | 2011-07-22 | 2016-04-06 | 株式会社半导体能源研究所 | 氧化石墨、氧化石墨烯或石墨烯、使用它们的电器设备、制造它们的方法以及电渗析设备 |
| JP2016013958A (ja) | 2013-12-02 | 2016-01-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 素子、膜の作製方法 |
| DE102015208690A1 (de) * | 2015-05-11 | 2016-11-17 | Technische Universität Bergakademie Freiberg | Elektrodialytische Herstellung von Phosphorsäure und Vorrichtung |
| JP2016222526A (ja) | 2015-05-29 | 2016-12-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 膜の作製方法および素子 |
-
1968
- 1968-12-16 JP JP43091561A patent/JPS4837675B1/ja active Pending
-
1969
- 1969-12-09 US US883530A patent/US3705846A/en not_active Expired - Lifetime
- 1969-12-15 GB GB1296865D patent/GB1296865A/en not_active Expired
- 1969-12-15 CA CA069843A patent/CA928247A/en not_active Expired
- 1969-12-15 DE DE1962849A patent/DE1962849C3/de not_active Expired
- 1969-12-16 US US885530A patent/US3704218A/en not_active Expired - Lifetime
- 1969-12-16 GB GB1296859D patent/GB1296859A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US3704218A (en) | 1972-11-28 |
| JPS4837675B1 (de) | 1973-11-13 |
| GB1296859A (de) | 1972-11-22 |
| GB1296865A (de) | 1972-11-22 |
| DE1962467B2 (de) | 1972-11-16 |
| DE1962849B2 (de) | 1974-09-19 |
| DE1962849A1 (de) | 1970-09-03 |
| US3705846A (en) | 1972-12-12 |
| DE1962467A1 (de) | 1971-04-15 |
| CA928247A (en) | 1973-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE1962849C3 (de) | Vorrichtung zur Herstellung von Säuren und Basen durch Auftrennen von Wasser in Ionen und Elektrodialyse der entstandenen Ionen mittels Gleichstrom | |
| DE1047765B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von gesaettigten aliphatischen Carbonsaeuren durch Elektrolyse von waessrigen Loesungen ihrer Salze in mehrkammerigen Zellen | |
| DE1145143B (de) | Verfahren zur Elektrolyse von Salzloesungen in einer Dreikammerzelle | |
| DE1671430B2 (de) | Vorrichtung zur elektrolyse waessriger alkalihalogenidloesungen | |
| EP0232433A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Zudosieren von Ionen in Flüssigkeiten, insbesondere wässriger Lösungen | |
| DE10030093C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallhydroxiden oder basischen Metallcarbonaten | |
| DE2856882A1 (de) | Vorrichtung zum elektrolysieren und verfahren zum herstellen von chlor durch elektrolysieren | |
| DE3926642A1 (de) | Vorrichtung zur gewinnung einer saeure aus ihrem salz | |
| DE1571006B1 (de) | Verfahren zur elektrophoretischen Abscheidung von Belaegen | |
| DE2022696B2 (de) | Elektrolysezelle zur Herstellung von Adipinsäuredinitril | |
| DE2539137B2 (de) | Verfahren zum elektrolytischen Gewinnen von Nickel und Zink sowie Elektrolysezelle hierfür | |
| DE2836353C2 (de) | Verfahren zum Gewinnen von Wasserstoff und Schwefelsäure durch elektrochemisches Zerlegen eines Elektrolyten sowie Elektrode zur Durchführung der elektrochemischen Zerlegung | |
| DE1442362B2 (de) | Trennverfahren fuer ionen von isotopen eines elementes | |
| DE831235C (de) | Verfahren zur Regenerierung von Ionenaustauschern | |
| DE4224492C1 (de) | Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln von Flüssigkeiten mit einer Anoden- und einer Kathodenkammer sowie deren Verwendung | |
| DE1289518B (de) | Mehrzellige Elektrodialysevorrichtung | |
| DE1232926B (de) | Verfahren zur Trennung und Anreicherung von Isotopen | |
| DE975165C (de) | Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Magnesiumhydroxyd aus Meerwasser | |
| DE947066C (de) | Verfahren zum Regenerieren von abwechselnd uebereinander angeordneten Schichten von Anionen- und Kationenaustauschern mit Gleichstrom | |
| DE514501C (de) | Elektrolytische Zelle | |
| DE2419857A1 (de) | Verfahren zur elektrolyse von alkalimetallchloriden | |
| DE2005071A1 (de) | Elektrolysezelle | |
| EP0187880A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten, insbesondere Entsalzen wässriger Lösungen | |
| DE1471789A1 (de) | Brennstoffzelle | |
| AT213191B (de) | Verfahren zum Regenerieren von Beizsäuren |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |