FR2657600A1 - Procede de regeneration d'une electrode pour echange electrochimique d'ions. - Google Patents
Procede de regeneration d'une electrode pour echange electrochimique d'ions. Download PDFInfo
- Publication number
- FR2657600A1 FR2657600A1 FR9100972A FR9100972A FR2657600A1 FR 2657600 A1 FR2657600 A1 FR 2657600A1 FR 9100972 A FR9100972 A FR 9100972A FR 9100972 A FR9100972 A FR 9100972A FR 2657600 A1 FR2657600 A1 FR 2657600A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- electrode
- ions
- phosphate
- electrolyte
- electrochemical
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
- B01J47/02—Column or bed processes
- B01J47/06—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration
- B01J47/08—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration subjected to a direct electric current
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
- B01J49/30—Electrical regeneration
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Pour régénérer une électrode comprenant un phosphate de métal hydrolysable, comme du phosphate de zirconium (Zr(HPO4 )2 , qui a été hydrolysé au moins en partie, on fait de l'électrode l'anode d'une cellule électrochimique dans laquelle l'électrolyte est une solution aqueuse contenant un ou plusieurs ions phosphates fournis, par exemple, par un sel dissous (Na3 PO4 ), Na2 HPO4 ou NaH2 PO4 , par exemple) ou par de l'acide orthophosphorique, ou par les deux types. De préférence, l'électrolyte est acide (pH de 2, par exemple). Le fonctionnement de la cellule inverse le sens de la réaction d'hydrolyse et peut augmenter le rendement de l'électrode. Application: régénération d'une électrode pour purification d'un liquide par échange électrochimique d'ions.
Description
La présente invention concerne la régénération
d'électrodes destinées à servir dans un échange électrochi-
mique d'ions.
L'enlèvement électrochimique d'ions de solutions aqueuses, effectué sur des matières d'échange d'ions, que l'on peut désigner comme étant un échange électrochimique d'ions ou une désionisation électrochimique, est connu, par exemple, grâce aux brevets GB-A-1 247 732, GB-B-2 150 598 et GB-B-2 187 761 Cela implique l'établissement d'un élément de pile électrochimique, ou d'une cellule électrochimique, comprenant la solution aqueuse à titre d'électrolyte, une électrode de travail et une contreélectrode, au moins l'électrode de travail incorporant une matière à rôle d'échange d'ions, comme une résine, et l'application d'une tension électrique continue entre les électrodes Pour enlever des cations de la solution, l'électrode de travail incorpore une matière à rôle d'échange d'ions, sensible aux cations et dont on fait la cathode Une variation localisée de p H se produit à l'électrode, en raison de la formation d'ions OH-qui, à leur tour, produisent sur l'électrode des sites actifs pour une absorption de cations provenant de la solution aqueuse Une inversion subséquente de la tension permet l'élution des ions absorbés, de sorte que
l'électrode de travail peut être facilement régénérée.
L'électrode de travail peut comprendre un organe d'alimentation en courant, portant un mélange intime d'une matière échangeuse d'ions et d'un liant Le mélange peut
également inclure une matière conductrice de l'électricité.
Le brevet GB-B-2 150 598 décrit une forme d'une telle
électrode.
Un exemple d'une matière échangeuse de cations, destinée à servir dans une telle électrode de travail, est représentée par du phosphate de zirconium, de formule Zr(HPO 4)2 Le phosphate de zirconium est une matière très utile à cet égard, mais elle présente l'inconvénient de subir une hydrolyse progressive effectuée par des ions hydroxyles pendant le fonctionnement en continu dans un dispositif électrochimique d'échange d'ions, selon l'équation suivante ( 1): Zr(HPO 4)2 + 4 H 20 -> 2 H 3 PO 4 + Zr(OH)4 ( 1) Donc, le rendement électrochimique de l'échange d'ions se détériore et la tension de fonctionnement de la
cellule augmente.
Il a été conçu et mis au point une façon de régé-
nérer une électrode telle que l'électrode ci-dessus Ainsi, selon la présente invention, celle-ci propose un procédé pour régénérer une électrode destinée à servir dans de
l'échange électrochimique d'ions, cette électrode compre-
nant un phosphate de métal hydrolysable comme matière d'échange de cations, ce phosphate ayant été hydrolysé au moins en partie, le procédé comprenant la mise en bon état de l'électrode ou le "conditionnement" de l'électrode, en soumettant une cellule électrochimique, dans laquelle l'électrode constitue une anode et l'électrolyte est une solution aqueuse contenant un ou plusieurs ions phosphates,
à un fonctionnement dans des conditions telles que la réac-
tion d'hydrolyse du phosphate de métal est inversée pour
régénérer le phosphate de métal.
Il a été trouvé que le présent procédé permet de
restaurer très sensiblement, ou même d'augmenter, le rende-
ment à l'origine de l'électrode dans l'échange électrochi-
mique d'ions Lorsque la matière d'échange de cations est du phosphate de zirconium, on pense que le présent procédé
inverse le sens de l'équation ( 1) ci-dessus.
Les ions phosphates présents dans l'électrolyte 3- peuvent être constitués par un ou plusieurs des ions Po 4 HPO 2 et H PO 4 fournis par exemple par des sels dissous
appropriés, tels que Na 3 PO Na 2 HPO 4 ou Na H 2 PO 4 r respecti-
vement, ou par l'acide orthophosphorique (H 3 PO 4) ou par les deux De préférence, l'électrolyte est acide, et son p H est
par exemple inférieur à 4, tel qu'un p H d'environ 2.
Le phosphate de métal est de préférence un phosphate d'un métal de transition, comme le phosphate de zirconium ou de titane, le phosphate précité de zirconium étant préféré. L'invention va maintenant être particulièrement
décrite, à titre d'exemple seulement, comme suit.
EXEMPLE 1
Une électrode (pesant 54 g) pour échange électro- chimique d'ions,à base de phosphate de zirconium, a servi en continu durant 3 mois dans une cellule à écoulement, dans un procédé électrochimique d'échange d'ions Le procédé s'est déroulé à environ 80 % sur la cathode et à 20 % sur l'anode Il en est résulté qu'une partie du phosphate de zirconium a été hydrolysée en Zr(OH)4 Un essai discontinu normalisé d'échange électrochimique d'ions effectué sur l'électrode résultante a montré que l'électrode ne ferait passer une teneur de 200 ppm en césium (sous forme de Cs 2 CO 3) qu'à une teneur de 20 ppm (millionièmes), ce qui est à comparer avec le nombre habituel de 0,1 ppm De même, la tension nécessaire pour que la cellule fonctionne à une densité de courant de 3 m A/cm, a augmenté jusqu'à atteindre environ 50 V, ce qui est à comparer avec le nombre usuel d'environ 30 V, ce qui revient à dire que la cellule présentait alors une résistance électrique très élevée. On établit une cellule électrochimique dans laquelle l'anode est l'électrode ayant servi comme ci-dessus, l'électrolyte est une solution aqueuse comprenant Na H 2 PO 4 1 M et H 3 PO 4 0,2 M, et la contre-électrode est du titane platiné On soumet l'électrode usagée à une anodisation à 3 m A/cm durant 5 jours environ, après quoi on effectue sur l'électrode -résultante l'essai courant ou normalisé précité, lequel montre que l'électrode fait passer une teneur de 200 ppm de césium (en Cs 2 CO 3) à une teneur de
0,1 ppm En outre, la tension de fonctionnement de la cel-
lule est abaissée à 10 V, ce qui est considérablement infé-
rieur à la tension électrique initiale.
EXEMPLE 2
On prépare à partir d'oxyde de zirconium ( 25 g
d'oxyde de zirconium; aire de surface: 50 cm), une élec-
trode pour échange électrochimique d'ions Pour enlever les ions sorbés, on garde l'électrode anodique durant 2 h dans
de l'eau pure, pour désorber des cations, puis, après rin-
çage poussé, on maintient l'électrode cathodique durant 2 h dans de l'eau pure pour désorber des anions On la soumet ensuite à des essais, à titre d'électrode pour échange électrochimique d'ions, pour enlever des ions césium d'une solution aqueuse; une teneur de 200 ppm de césium, en
Cs 2 Co 3, est abaissée à 60 ppm, et le p H diminue.
On provoque à nouveau la désorption d'anions et de cations dans de l'eau pure Puis l'on maintient l'électrode à un potentiel anodique, avec passage d'une densité de courant de 5 m A/cm, dans de l'acide phosphorique dilué,
pendant une période d'environ 5 h L'électrolyte est cons-
tituée d'un litre d'acide phosphorique comportant initiale-
ment environ 1 080 millionièmes (ppm) d'ions P 04 Les ions phosphates pénètrent par absorption dans l'électrode, leur
concentration dans l'électrolyte tombant à une valeur d'en-
viron 0,2 ppm, et le point de fin de réaction (ou de virage) étant indiqué par une augmentation aussi bien du p H que de la tension électrique de fonctionnement de la cellule, selon une courbe en S aboutissant à des paliers respectifs On répète ce mode opératoire trois fois en tout Si la formule de l'oxyde de zirconium est supposée être Zr(OH)4, la quantité de phosphate absorbée ( 3,22 g)
conduirait à citer une proportion d'environ 10 % de conver-
sion en du phosphate de zirconium Si l'oxyde de zirconium est plus fortement hydraté, le degré de conversion est
alors, en fait, plus élevé.
Après la désorption de tous les cations éventuels par leur passage dans de l'eau pure, grâce au maintien de l'électrode comme anode durant 2 h, on soumet à nouveau l'électrode à des essais, à titre d'électrode pour un échange électrochimique d'ions Il y a très peu d'élution de phosphate (la concentration finale est inférieure à ppm) Au bout de 3 h d'absorption, l'électrode a réduit à une valeur de 14 ppm ( 14 millionièmes) la concentration en césium Cela montre une amélioration considérable par rapport au rendement de l'électrode initiale à base d'oxyde de zirconium Il apparaît ainsi que l'oxyde de zirconium hydraté peut être converti en du phosphate de zirconium, dans une électrode pour échange électrochimique d'ions, ce
qui en améliore l'aptitude à absorber des cations.
Le procédé de l'invention peut notamment servir à la
purification ou à l'épuration de liquides.
Claims (4)
1 Procédé pour régénérer une électrode destinée à
servir dans un échange élçctrochimique d'ions, cette élec-
trode comprenant un phosphate de métal hydrolysable à titre de matière d'échange de cations, ce phosphate ayant été hydrolysé au moins en partie, procédé caractérisé en ce qu'on soumet l'électrode à un "conditionnement", ou à une
mise en bon état, en faisant fonctionner une cellule élec-
trochimique dans laquelle l'électrode constitue une anode et l'électrolyte est une solution aqueuse contenant un ou plusieurs ions phosphates, dans des conditions telles que la réaction d'hydrolyse du phosphate de métal est inversée
et qu'il y a régénération du phosphate de métal.
2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ions phosphates comprennent un ou plusieurs des
3 2-
ions P 04, HPO 4 ou H 2 PO 4
3 Procédé selon la revendication i ou la revendica-
tion 2, caractérisé en ce que l'électrolyte est acide.
4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en
ce que l'électrolyte à un p H inférieur à 4.
Procédé selon la revendication 4, caractérisé en
ce que l'électrolyte a un p H égal à 2 environ.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB909002079A GB9002079D0 (en) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | Electrode regeneration |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2657600A1 true FR2657600A1 (fr) | 1991-08-02 |
| FR2657600B1 FR2657600B1 (fr) | 1993-08-20 |
Family
ID=10670133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR919100972A Expired - Fee Related FR2657600B1 (fr) | 1990-01-30 | 1991-01-29 | Procede de regeneration d'une electrode pour echange electrochimique d'ions. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5766442A (fr) |
| JP (1) | JP3093291B2 (fr) |
| DE (1) | DE4102539C2 (fr) |
| FR (1) | FR2657600B1 (fr) |
| GB (2) | GB9002079D0 (fr) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996027033A1 (fr) * | 1995-02-27 | 1996-09-06 | Electro-Remediation Group, Inc. | Procede et appareil pour extraire les ions du beton et du sol |
| US6537690B1 (en) * | 2000-10-23 | 2003-03-25 | Plug Power Inc. | Method of operating a fuel cell system |
| US6795298B2 (en) * | 2001-09-07 | 2004-09-21 | Luxon Energy Devices Corporation | Fully automatic and energy-efficient deionizer |
| KR100668321B1 (ko) * | 2004-12-22 | 2007-01-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 금속 포스페이트를 사용한 연료전지용 전극 및 이를채용한 연료전지 |
| DE102005044252A1 (de) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Hans Sasserath & Co Kg | Gerät zur Wasserbehandlung |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3276910A (en) * | 1961-10-12 | 1966-10-04 | Standard Oil Co | Ion transfer medium for electrochemical reaction apparatus |
| US3421948A (en) * | 1965-04-13 | 1969-01-14 | Nasa | Method of making membranes |
| US3490953A (en) * | 1965-05-26 | 1970-01-20 | Mc Donnell Douglas Corp | Method of making inorganic ion exchange membrane |
| GB1247732A (en) * | 1967-09-22 | 1971-09-29 | North American Rockwell | Electro-chemical deionization |
| JPS61243663A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-29 | Hitachi Ltd | リン酸電解質型燃料電池の再生法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1154308B (it) * | 1982-05-17 | 1987-01-21 | Consiglio Nazionale Ricerche | Pellicole inorganiche a scambio ionico costituite da sali acidi insolubili di metalli tetravalenti con struttura a strati e/o loro derivati e relativo procedimento di preparazione |
| GB8332088D0 (en) * | 1983-12-01 | 1984-02-08 | Atomic Energy Authority Uk | Electrochemical deionization |
| GB8332089D0 (en) * | 1983-12-01 | 1984-01-11 | Atomic Energy Authority Uk | Electrodes |
| GB8606038D0 (en) * | 1986-03-12 | 1986-04-16 | Bridger N J | Electrochemical ion exchange |
-
1990
- 1990-01-30 GB GB909002079A patent/GB9002079D0/en active Pending
-
1991
- 1991-01-11 GB GB9100670A patent/GB2240342B/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-29 FR FR919100972A patent/FR2657600B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-29 DE DE4102539A patent/DE4102539C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-29 JP JP03009091A patent/JP3093291B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-03-31 US US08/829,614 patent/US5766442A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3276910A (en) * | 1961-10-12 | 1966-10-04 | Standard Oil Co | Ion transfer medium for electrochemical reaction apparatus |
| US3421948A (en) * | 1965-04-13 | 1969-01-14 | Nasa | Method of making membranes |
| US3490953A (en) * | 1965-05-26 | 1970-01-20 | Mc Donnell Douglas Corp | Method of making inorganic ion exchange membrane |
| GB1247732A (en) * | 1967-09-22 | 1971-09-29 | North American Rockwell | Electro-chemical deionization |
| JPS61243663A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-29 | Hitachi Ltd | リン酸電解質型燃料電池の再生法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 11, no. 91 (E-491)24 Mars 1987 & JP-A-61 243 663 (HITACHI ) 29 Octobre 1986 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9100670D0 (en) | 1991-02-27 |
| GB2240342A (en) | 1991-07-31 |
| GB9002079D0 (en) | 1990-03-28 |
| FR2657600B1 (fr) | 1993-08-20 |
| US5766442A (en) | 1998-06-16 |
| GB2240342B (en) | 1993-05-12 |
| DE4102539A1 (de) | 1991-08-01 |
| DE4102539C2 (de) | 2000-02-17 |
| JPH04215885A (ja) | 1992-08-06 |
| JP3093291B2 (ja) | 2000-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1113039C (zh) | 一种用于锂电池的改进的二氧化锰 | |
| FR2555913A1 (fr) | Procede de desionisation electrochimique de solutions aqueuses | |
| FR2657600A1 (fr) | Procede de regeneration d'une electrode pour echange electrochimique d'ions. | |
| Peckett | Electrochemically prepared colloidal, oxidised graphite | |
| EP0577207B1 (fr) | Procédé de fabrication d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium | |
| BE1005716A3 (fr) | Procede de fabricatiion d'hydroxyde de sodium. | |
| DE19849922A1 (de) | Verfahren zur Behandlung von Basen und organische Säuren enthaltenden wäßrigen Lösungen | |
| EP0034544B1 (fr) | Nouveau procédé de préparation de la méthionine | |
| CN1353088A (zh) | 染料废水的电化学处理方法 | |
| Anastasijević et al. | Oxygen reduction on a modified ruthenium electrode | |
| WO1999001591A1 (fr) | Procede de separation du technetium d'une solution nitrique | |
| BE491073A (fr) | ||
| JPS61261488A (ja) | アミノ酸アルカリ金属塩の電解法 | |
| SU1114621A1 (ru) | Способ очистки сточной воды | |
| EP0787829A1 (fr) | Procédé pour la régénération d'un bain de nickel usé pour le revêtement de pièces Métalliques | |
| BE1016282A3 (fr) | Procede et equipement electrochimique d'elimination des ions ammonium et/ou des nitrates contenus dans des effluents liquides. | |
| RU2186114C1 (ru) | Способ получения известкового молока для очистки сахарсодержащих растворов | |
| Ciorba et al. | Colour removal from simulated dye wastewaters by electrochemical treatment | |
| EP0140741B1 (fr) | Noveau gâteau de pigment et procédé pour son obtention | |
| SU631535A1 (ru) | Способ очистки сахаросодержащего раствора | |
| JP4111412B2 (ja) | 金属の電解加工方法 | |
| SU1088907A1 (ru) | Электролит дл электрохимической обработки металлов | |
| JPS58101785A (ja) | 電気化学的汚水浄化法 | |
| CH250892A (fr) | Procédé électrolytique pour la décomposition d'eau en hydrogène et oxygène. | |
| JPS58104001A (ja) | 塩酸の回収方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |