HU217778B - Eljárás bipoláros membrán előállítására és eljárás vizes alkálifém-hidroxid oldat elektrodialízissel történő előállítására - Google Patents
Eljárás bipoláros membrán előállítására és eljárás vizes alkálifém-hidroxid oldat elektrodialízissel történő előállítására Download PDFInfo
- Publication number
- HU217778B HU217778B HU9702129A HU9702129A HU217778B HU 217778 B HU217778 B HU 217778B HU 9702129 A HU9702129 A HU 9702129A HU 9702129 A HU9702129 A HU 9702129A HU 217778 B HU217778 B HU 217778B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- membrane
- alkali metal
- anionic
- cationic
- aqueous
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 159
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 title claims abstract description 26
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims abstract description 55
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims abstract description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 22
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims abstract 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 36
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 23
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 15
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 claims description 11
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- LJAOOBNHPFKCDR-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] LJAOOBNHPFKCDR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 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 claims description 3
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 3
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021555 Chromium Chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
- C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
- C08J5/2206—Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
- C08J5/2275—Heterogeneous membranes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
A bipoláros membrán előállításához a találmány szerinti eljárás soránegy anionos membránt egy kationos membránhoz csatlakoztatnak, ahol amembránokat előzetesen egy vizes közegben végzett kondicionálóelőkezelésnek vetik alá. A találmány értelmében az anionos membránkondicionáló előkezelése során a membránt egy többértékű fémvegyületével és egy vizes alkálifém-hidroxid-oldattal érintkeztetik,és a kationos membrán vizes közegben végzett kondicionáló előkezeléseabból áll, hogy a kationos membránt többértékű fémtől és alkálifémtőlmentes vízzel érintkeztetik. A találmány kiterjed vizes alkálifém-hidroxid-oldat előállítására a fenti bipoláros membrán alkalmazásával. ŕ
Description
A találmány tárgya eljárás bipoláros membrán előállítására, valamint eljárás vizes alkálifém-hidroxid-oldat elektrodialízissel történő előállítására.
A bipoláros membránok az elektrodializálócellák egyik alkotórészét képezik. Az elektrodializálócellák ismertek abból a technológiából, amellyel elsősorban savakat és bázisokat állítanak elő sóikból kiindulva.
Bipoláros membránok előállításához általában egy kationos membránt és egy anionos membránt csatlakoztatnak egymáshoz, ahol a membránokat előzetesen egy kondicionáló előkezelésnek vetik alá. így például, a WO 89/01059 számú irat szerint bipoláros membrán előállításához egy kationos membránt és egy anionos membránt csatlakoztatnak egymáshoz, ahol a membránokat előzetesen azonos kondicionáló előkezelésnek vetik alá, amelynek során a membránokat egy, nátriumtól vagy káliumtól eltérő fém sójának vizes oldatával és egy lúgos oldattal (általában vizes nátrium-hidroxid-oldattal) érintkeztetik. A kondicionáló előkezelés után a feltárt membránokat egymásra helyezve előállítják a bipoláros membránt.
Az ismert eljárásokkal előállított bipoláros membránok általában jó mechanikai szilárdsággal és közepes elektromos ellenállással rendelkeznek.
Az ismert eljárások, például a WO 89/01059 számú iratban ismertetett eljárás során a két unipoláros membránt (az anionos membránt és a kationos membránt) az egymáshoz történő csatlakoztatás előtt kondicionáló előkezelésnek vetik alá, egyrészt egy polivalens fémsóval, másrészt egy vizes alkálifém-hidroxid-oldattal. Az ismert eljárás ezért nagyszámú ipari műveletet igényel, ami az eljárást bonyolulttá és költségessé teszi.
A találmány feladata a fent említett ismert eljárás egyszerűsítése a kapott bipoláros membrán teljesítményének gyengítése nélkül.
A találmány tárgya tehát eljárás bipoláros membrán előállítására, amelynek során egy anionos membránt egy kationos membránhoz csatlakoztatunk, ahol a membránokat előzetesen egy vizes közegben végzett kondicionáló előkezelésnek vetjük alá. A találmány szerinti eljárás jellemző vonása, hogy az anionos membrán kondicionáló előkezelése során a membránt egy többértékű fém vegyületével és egy vizes alkálifém-hidroxid-oldattal érintkeztetjük, és a kationos membrán vizes közegben végzett kondicionáló előkezelése abból áll, hogy a kationos membránt többértékű fémtől és alkálifémtől mentes vízzel érintkeztetjük.
A kationos membrán egy vékony, nem porózus lap, amely szelektíven átengedi a kationokat és nem engedi át az anionokat. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott kationos membránt vizes, savas vagy lúgos oldatok vonatkozásában inért anyagból kell előállítani. A találmány szerinti eljárásban alkalmazható kationos membránra példaként említhető a fluorozott polimerből előállított lap, ahol a polimer szulfonsavból, karbonsavból vagy foszfonsavból származó funkcionális csoportokat vagy ilyen funkcionális csoportok elegyét tartalmazza, és ezek a csoportok képezik a membrán permanens kationos helyeit. Ilyen típusú membránok a kereskedelemben Raipore (Pali Rai) és Morgane (Solvay) néven kaphatók. Ezek közül különösen előnyösen alkalmazható a Raipore R-4010, Morgane CDS és Morgane CRA.
Definíció szerint az anionos membrán egy vékony, nem porózus lap, amely szelektíven átengedi az anionokat és nem engedi át a kationokat. A találmány szerinti eljárásban alkalmazható anionos membránt olyan polimer anyagból állítjuk elő, amely vizes, savas vagy lúgos oldatok vonatkozásában inért, és amely permanens anionos helyként szolgáló kvatemer ammóniumcsoportokat tartalmaz. A találmány szerinti eljárásban anionos membránként különösen előnyösen alkalmazható a Raipore R-1030, Raipore R-4030 és Morgane ADP.
A bipoláros membrán olyan membrán, amely egyik oldalán kationos membránként, másik oldalán anionos membránként funkcionál.
Az anionos és kationos membránok vastagsága meghatározza a találmány szerinti eljárással előállított bipoláros membrán mechanikai és elektrokémiai tulajdonságait. Az anionos és kationos membránok optimális vastagsága a megfelelő mechanikai szilárdságot biztosító vastagság (ez az igény nagy vastagsággal elégíthető ki), és a kis elektromos ellenállást biztosító vastagság (ez az igény kis vastagsággal elégíthető ki) közötti kompromisszum eredménye. A gyakorlatban az anionos és kationos membránok vastagsága általában legalább 10 pm, előnyösen legalább 20 pm. A membránok vastagsága általában legfeljebb 250 pm, előnyösen legfeljebb 200 pm. A legelőnyösebben alkalmazható vastagság általában 30-150 pm.
A találmány szerinti eljárásban többértékű fémként előnyösen átmeneti fémet alkalmazunk. Példaként említhető a króm, vas, nikkel, ródium, cirkónium és ruténium. Különösen előnyösen alkalmazható a króm.
A többértékű fémvegyület előnyösen egy szervetlen só. Példaként említhető a klorid, nitrát, foszfát és szulfát. Különösen előnyösen alkalmazható a klorid, ezek között a króm-klorid. Előnyösen alkalmazhatók továbbá a hidratált króm-kloridok, például a króm-kloridhexahidrát.
Az anionos membrán kondicionáló előkezelése során az anionos membránt a többértékű fém vegyületével érintkeztetjük, amelynek során az anionos membrán ellenionjait legalább részben a többértékű fém ionjaival helyettesítjük. A többértékű fém ionjai általában komplex kationok. A kondicionáló előkezelés célja, hogy az anionos membránba legalább 10 mg/m2 (előnyösen legalább 20 mg/m2) és legfeljebb 100 mg/m2 (előnyösen legfeljebb 50 mg/m2) mennyiségben beépítsük a polivalens fém kationjait, ahol a megadott mennyiség az anionos membránnak a kationos membránhoz csatlakoztatandó felületére vonatkozik. A polivalens fém kationjainak mennyisége előnyösen 25-40 mg/m2.
Az anionos membrán és a polivalens fémvegyület érintkeztetése előnyösen megvalósítható a többértékű fém vegyületének vizes oldatával, amellyel impregnáljuk az anionos membránnak azt a felületét, amely a bipoláros membránban a kationos membránhoz csatlakozik. Az anionos membrán említett felülete az említett vizes oldattal impregnálható például úgy, hogy a membránt egy ecsettel bekenjük, az oldatot a membránra per2
HU 217 778 Β metezzük, vagy a membránt az oldatból álló fürdőbe merítjük. Ennél a megvalósítási módnál a többértékű fémvegyület vizes oldata lehet savas oldat, lúgos oldat vagy semleges pH-értékű oldat. Előnyösen alkalmazható a lúgos oldat, elsősorban a legalább pH=10 értékű, előnyösen a legalább pH = 12 értékű oldat. A vizes oldat koncentrációja nem kritikus, előnyösen koncentrált oldatot használunk. A gyakorlatban előnyösen alkalmazható az olyan vizes oldat, amelyben a többértékű fémvegyület koncentrációja legalább 0,1 mol/1, előnyösen legalább 0,5 mol/1. A többértékű fémvegyület maximális koncentrációját a telítettségi érték határozza meg, ami különböző paraméterektől függ, ilyen például a többértékű fémvegyület típusa, az oldat hőmérséklete és pH-értéke. Előnyösen szobahőmérsékletű, például 15-35 °C hőmérsékletű oldatot használunk.
Az anionos membrán és a többértékű fémvegyület érintkeztetése megvalósítható szobahőmérsékleten vagy megemelt hőmérsékleten, de ekkor ügyelni kell arra, hogy a kezelési hőmérséklet az anionos membrán termikus bomlási hőmérséklete alatt maradjon. A kezelés időtartamát a megfelelő mennyiségű, többértékű fémionnak az anionos membránba történő beépüléséhez szükséges idő határozza meg. Ez különböző paraméterektől függ, ilyen például a többértékű fémvegyület típusa, a hőmérséklet, és, ha a többértékű fémvegyületet vizes oldat formájában alkalmazzuk, ez utóbbi koncentrációja.
A találmány értelmében az anionos membrán kondicionáló előkezelése kiterjed arra, hogy a membránt vizes alkálifém-hidroxid-oldattal érintkeztetjük. Az alkálifém nem kritikus. Előnyösen alkalmazható a nátrium és lítium, ezen belül elsősorban a lítium.
Az anionos membrán a vizes alkálifém-hidroxid-oldattal érintkeztethető például úgy, hogy az oldatot az anionos membránnak arra a felületére permetezzük, amely a bipoláros membránban a kationos membránnal csatlakozik, vagy az említett felületet az oldattal bekenjük. Eljárhatunk úgy is, hogy a membránt az oldat fürdőjébe merítjük.
Anélkül, hogy elméleti megfontolásokhoz kívánnánk kötni magunkat, feltételezzük, az anionos membrán és a vizes alkálifém-hidroxid-oldat érintkeztetése során az anionos membránban található többértékű fémionok hidroxidvegyületeket képeznek. Ennek megfelelően, a találmány lényeges eleme, hogy az alkálifémhidroxidot olyan elméleti mennyiségben alkalmazzuk, amely elegendő az anionos membránban található többértékű fémionok nagy részének fém-hidroxiddá történő átalakításához. Ennek során az anionos membránban található többértékű fémionokat legalább 50%-ban, előnyösen 90%-ban fém-hidroxiddá alakítjuk.
A vizes alkálifém-hidroxid-oldat végső mennyisége különböző paraméterektől függ, ilyen az anionos membránban található többértékű fémionok mennyisége, a többértékű fém típusa és elsősorban vegyértéke, valamint az oldat koncentrációja és hőmérséklete. A szükséges mennyiség az adott eset vonatkozásában rutinszerű laboratóriumi munkával meghatározható. A gyakorlatban általában jó eredményeket kapunk legalább 0,5 mol/1, előnyösen legalább 0,8 mol/1 koncentrációjú alkálifém-hidroxid-oldattal, ahol a koncentráció felső határát a telítettségi érték határozza meg. Előnyösen alkalmazható a 0,8-1,2 mol/1 koncentrációjú vizes alkálifém-hidroxid-oldat. Általában szobahőmérsékletű oldatot használunk, de alkalmazhatunk ennél melegebb oldatot is, például 50-90 °C hőmérsékletű oldatot.
Az anionos membrán és a vizes alkálifém-hidroxid-oldat érintkeztetését megvalósíthatjuk a többértékű fémvegyülettel történő érintkeztetéssel egyidejűleg is, amelynek során a többértékű fémvegyület és az alkálifém-hidroxid vizes oldatát használjuk. Előnyösebb azonban, ha a membránt a vizes alkálifém-hidroxid-oldattal többértékű fémvegyülettel történő érintkeztetés után érintkeztetjük, amelynek során többértékű fémvegyülettől mentes, vizes alkálifém-hidroxid-oldatot használunk. Ennél a megvalósítási módnál a membránt adott esetben ionmentesített vízzel mossuk a többértékű fémvegyülettel történő érintkeztetés után és a vizes alkálifém-hidroxid-oldattal történő érintkeztetés előtt, valamint a vizes alkálifém-hidroxid-oldattal történő érintkeztetés után. A mosást általában szobahőmérsékleten vagy ennél alacsonyabb vagy magasabb hőmérsékleten végezzük.
A kationos membrán kondicionáló előkezelése lényegében abból áll, hogy a kationos membránt vízzel érintkeztetjük. Ennek során többértékű fémtől és alkálifémtől lényegében mentes vizet használunk. A „többértékű fémtől és alkálifémtől lényegében mentes” kifejezés itt azt jelenti, hogy a felhasznált víz adott esetben tartalmazhat többértékű fémet és/vagy alkálifémet, de ezek mennyisége olyan alacsony, hogy nem befolyásolja a membrán tulajdonságait. A gyakorlatban a felhasznált vízben található többértékű fém és/vagy alkálifém mennyisége legfeljebb 10 6 mol/1, előnyösen legfeljebb 10 7 mol/1. A gyakorlatban kereskedelmi vagy ipari ionmentesített vizet vagy desztillált vizet használunk.
A kationos membrán előkezelésének célja, hogy a kationos membránt vízzel itassuk át. Ehhez a kationos membránt a vízzel ecset segítségével bekenjük vagy megpermetezzük. Előnyösen úgy járunk el, hogy a kationos membránt ionmentesített víz fürdőjébe merítjük. A vizet olyan mennyiségben alkalmazzuk, amely elegendő a kationos membrán lényegében teljes átitatásához. A víz minimális mennyisége a kationos membrán kondicionáló előkezelésének módjától függ, és rutinszerű laboratóriumi vizsgálatokkal könnyen meghatározható. A vizet általában a kationos membránban legalább 0,005 kg/m2, előnyösen legalább 0,008 kg/m2 víztartalom eléréséig szükséges mennyiségben alkalmazzuk, ahol a kationos membrán víztartalmát a bipoláros membránban az anionos membránhoz csatlakozó felületre vonatkoztatva adjuk meg. A kationos membrán előkezeléssel elért víztartalma általában legfeljebb 0,1 kg/m2, előnyösen legfeljebb 0,08 kg/m2.
A kationos membrán előkezeléséhez alkalmazott víz adott esetben adalékanyagokat tartalmazhat, amelyek elősegítik a kationos membrán átitatását. Az ilyen adalékanyagokra előnyös példaként említhetők a felületaktív anyagok. Minden esetben azonban olyan adalékanyagot alkalmazunk, amely többértékű fémtől és alkálifémtől mentes.
HU 217 778 Β
A kationos membrán kondicionáló előkezelése adott esetben egy olyan további kezelést tartalmazhat, amely eltér a vizes oldattal történő érintkeztetéstől. A találmány értelmében azonban a kationos membrán előkezelésének előnyösen lényeges elemét képezi a vízzel történő érintkeztetés.
A kationos membrán és az anionos membrán egymáshoz történő csatlakoztatása bármely megfelelő módszerrel megvalósítható. Előnyösen úgy járunk el, hogy a két membránt nedves állapotban egymásra fektetjük, miközben elkerüljük a két membrán között légbuborékok kialakulását. Ennél a megvalósítási módnál az anionos membránt a kondicionáló előkezelés után ionmentesített víz fürdőjébe merítjük. A művelet megvalósítható szobahőmérsékleten vagy ennél magasabb hőmérsékleten, feltéve hogy a hőmérséklet nem éri el az anionos membrán vagy a kationos membrán termikus bomlási hőmérsékletét.
A találmány szerinti eljárással előállított bipoláros membránt előnyösen nedves állapotban tároljuk az elektrodializálócellákban történő felhasználásig.
Az ismert eljárásokkal, így a WO 89/01059 számú iratban ismertetett eljárással összehasonlítva a találmány szerinti eljárás előnye, hogy a kationos membrán előkezelése egyszerűbben megvalósítható. Ennek következtében csökken a reagensfelhasználás, elsősorban a többértékű fém és az alkálifém-hidroxid vonatkozásában, és így csökkennek a bipoláros membrán előállítási költségei.
A találmány szerinti eljárással előállított bipoláros membrán előnyösen alkalmazható a víz elektrokémiai bontásához és vizes oldatokban végzett elektrodializáló eljárásokban. így például, felhasználható vizes alkálifém-hidroxid-, előnyösen nátrium-hidroxid-oldat elektrodialízissel történő előállítására alkálifémsó, így alkálifém-klorid, -karbonát vagy -szulfát vizes oldatából kiindulva.
Ennek megfelelően, a találmány tárgya továbbá eljárás vizes alkálifém-hidroxid-oldat előállítására vizes alkálifémsó-oldat elektrodializálásával oly módon, hogy az elektrodialízist találmány szerint előállított bipoláros membrán jelenlétében végezzük.
A találmány szerinti eljárás különösen előnyösen alkalmazható vizes nátrium-hidroxid-oldat előállítására vizes nátrium-klorid-oldat elektrodializálásával, például az US 4.238.305 számú irat szerint.
A találmány tárgyát közelebbről az alábbi példákkal mutatjuk be anélkül, hogy az oltalmi kör a példákra korlátozódna. A példákban Raipore R-4010 (Pali Rai) kationos membránt és Raipore R-4030 (Pali Rai) anionos membránt használunk. A Raipore R-4010 kationos membrán olyan fluorozott polimerből áll, amely szulfonsavból származó funkcionális csoportokat hordoz. A Raipore R-4030 anionos membrán kvatemer ammóniumból származó funkcionális csoportokat hordozó polimerből áll.
1. példa
Az anionos membránt kondicionáló előkezelésnek vetjük alá az alábbi lépések szerint:
- A membránt 50 g/1 króm-triklorid-hexahidrátot és 2 mol/nátrium-hidroxidot tartalmazó vizes-lúgos króm-triklorid-hexahidrát oldatba merítjük szobahőmérsékleten 24 órán keresztül.
- A membránt ionmentesített vízbe merítve szobahőmérsékleten 15 percen keresztül mossuk.
- A membránt 1 mol/1 vizes nátrium-hidroxid-oldatba merítjük 70 °C hőmérsékleten és 15 percen keresztül.
- A membránt ionmentesített vízbe merítve szobahőmérsékleten néhány másodpercen keresztül mossuk.
A kationos membránt kondicionáló előkezelésnek vetjük alá, amelynek során ionmentesített vízbe merítjük 1 órán keresztül és szobahőmérsékleten.
A megfelelő előkezelések után az anionos membránt és a kationos membránt nedves állapotban és kis nyomás alatt egymásra fektetjük, és így bipoláros membránt képezünk.
A kapott bipoláros membrán teljesítményének meghatározásához egy elektrokémiai mérőcellát négy, egymást követő részre osztunk a függőlegesen elhelyezett mérendő bipoláros membránnal és két, Nafion típusú, kationos membránnal (Du Pont), amelyeket a bipoláros membrán két oldalán helyezünk el. A cella két szélső részébe egy nikkelkatódot és -anódot helyezünk el. A bipoláros membránt úgy illesztjük be a cellába, hogy anionos felülete az anód irányába helyezkedjen el. A két szélső rész között 10 tömeg%-os nátrium-hidroxid-oldatot mozgatunk. A bipoláros membrán anionos felülete felé eső középső részben 1 mol/1 vizes nátriumhidroxid-oldatot, és a bipoláros membrán kationos felülete felé eső középső részben 1 mol/1 vizes sósavoldatot mozgatunk. A cella egyes részeit szobahőmérsékleten tartjuk.
Az anódot és a katódot egyenáramú áramforráshoz csatlakoztatjuk, és így a bipoláros membrán felületén 1,0 kA/m2 áramot generálunk. A bipoláros membrán két felülete közötti potenciálkülönbséget Luggin-próbával mérjük. Ez a potenciálkülönbség 0,88 V értéken stabilizálódik.
2. példa (összehasonlító)
Az anionos membránt és a kationos membránt egyaránt az 1. példában az anionos membrán vonatkozásában ismertetett kondicionáló előkezelésnek vetjük alá.
A bipoláros membrán két felülete között az 1. példában leírt módon mért potenciálkülönbség 0,90 V értéken stabilizálódik.
Az 1. és 2. példa összehasonlításából adódik, hogy az
1. példa szerinti egyszerűsített eljárással (vagyis a találmány szerint) előállított bipoláros membrán teljesítménye legalább összehasonlítható az ismert eljárással (2. példa) előállított bipoláros membrán teljesítményével.
Claims (10)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Eljárás bipoláros membrán előállítására, amelynek során egy anionos membránt egy kationos membránhoz csatlakoztatunk, ahol a membránokat előzetesen egy vizes közegben végzett kondicionáló előkeze4HU 217 778 Β lésnek vetjük alá, azzal jellemezve, hogy az anionos membrán kondicionáló előkezelése során a membránt egy többértékű fém vegyületével és egy vizes alkálifém-hidroxid-oldattal érintkeztetjük, és a kationos membrán vizes közegben végzett kondicionáló előkezelése abból áll, hogy a kationos membránt többértékű fémtől és alkálifémtől mentes vízzel érintkeztetjük.
- 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a többértékű fém és/vagy alkálifém mennyisége a vízben legfeljebb 10~6 mol/1.
- 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kationos membrán vízzel történő érintkeztetéséhez a kationos membránt ionmentesített vízből álló fürdőbe merítjük.
- 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kationos membrán előkezelését a kationos membránnak a bipoláros membrán előállításához az anionos membránhoz csatlakoztatott felületén legalább 0,008 kg/m2 víztartalom eléréséhez szükséges mennyiségű vízzel végezzük.
- 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anionos membrán előkezelése során a többértékű fémet a többértékű fém sójával képezett vizes-lúgos oldat formájában alkalmazzuk.
- 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anionos membránt a többértékű fémmel a vizes alkálifém-hidroxid-oldattal történő érintkeztetés előtt érintkeztetjük.
- 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anionos membrán előkezeléséhez alkalmazott többértékű fém krómot tartalmaz.
- 8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anionos membrán előkezelésénél többértékű fémvegyületként króm-triklorid-hexahidrátot alkalmazunk.
- 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anionos membrán előkezeléséhez alkalmazott vizes alkálifém-hidroxid-oldat nátrium- és/vagy lítium-hidroxidot tartalmaz.
- 10. Eljárás vizes alkálifém-hidroxid-oldat előállítására egy alkálifémsó vizes oldatának elektrodializálásával, azzal jellemezve, hogy az elektrodialízist az 1-9. igénypontok bármelyike szerint előállított bipoláros membrán jelenlétében végezzük.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI941905A IT1269982B (it) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | Procedimento di fabbricazione di una membrana bipolare e procedimento di preparazione di una soluzione acquosa di un idrossido di un metalloalcalino mediante elettrodialisi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT77334A HUT77334A (hu) | 1998-03-30 |
| HU217778B true HU217778B (hu) | 2000-04-28 |
Family
ID=11369570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9702129A HU217778B (hu) | 1994-09-20 | 1995-09-12 | Eljárás bipoláros membrán előállítására és eljárás vizes alkálifém-hidroxid oldat elektrodialízissel történő előállítására |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5849167A (hu) |
| EP (1) | EP0782595B1 (hu) |
| JP (1) | JPH10508619A (hu) |
| AT (1) | ATE175701T1 (hu) |
| AU (1) | AU689959B2 (hu) |
| BR (1) | BR9508846A (hu) |
| CA (1) | CA2200099A1 (hu) |
| CZ (1) | CZ290528B6 (hu) |
| DE (1) | DE69507310T2 (hu) |
| ES (1) | ES2129224T3 (hu) |
| FI (1) | FI971159A (hu) |
| HU (1) | HU217778B (hu) |
| IT (1) | IT1269982B (hu) |
| NO (1) | NO310881B1 (hu) |
| PL (1) | PL319307A1 (hu) |
| WO (1) | WO1996009337A1 (hu) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5961796A (en) * | 1997-06-03 | 1999-10-05 | Lynntech, Inc. | Bipolar membranes with fluid distribution passages |
| FR2807950B1 (fr) * | 2000-04-19 | 2002-07-19 | Solvay | Procede de fabrication d'une membrane bipolaire et utilisation de la membrane bipolaire ainsi obtenue |
| WO2006004662A1 (en) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Ge Ionics, Inc. | Bipolar membrane and method of making same |
| US20110203929A1 (en) * | 2008-11-17 | 2011-08-25 | David Buckley | Recovery of lithium from aqueous solutions |
| DE102009013207A1 (de) * | 2009-03-17 | 2010-09-23 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen | Bipolare Membran |
| JP5948243B2 (ja) * | 2009-08-26 | 2016-07-06 | エヴォクア ウォーター テクノロジーズ ピーティーイー リミテッド | イオン交換膜 |
| CN103237600B (zh) | 2010-10-15 | 2016-07-13 | 伊沃夸水处理技术有限责任公司 | 阴离子交换膜及制造方法 |
| CN103237591B (zh) | 2010-10-15 | 2016-04-13 | 伊沃夸水处理技术有限责任公司 | 制备用于制造阳离子交换膜的单体溶液的方法 |
| WO2014055123A1 (en) | 2012-10-04 | 2014-04-10 | Evoqua Water Technologies Llc | High-performance anion exchange membranes and methods of making same |
| AU2013330438B2 (en) | 2012-10-11 | 2017-06-01 | Evoqua Water Technologies Llc | Coated ion exchange membranes |
| CZ201316A3 (cs) * | 2013-01-08 | 2014-05-28 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Způsob přípravy heterogenních iontovýměnných membrán |
| RU2763133C1 (ru) * | 2021-04-15 | 2021-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП Мембрана" | Способ получения биполярной мембраны |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4238305A (en) * | 1979-10-29 | 1980-12-09 | Allied Chemical Corporation | Electrodialytic process for the conversion of impure soda values to sodium hydroxide and carbon dioxide |
| AU1615983A (en) * | 1982-06-22 | 1984-01-05 | Unsearch Ltd. | Bipolar membrane |
| US5227040A (en) * | 1987-07-30 | 1993-07-13 | Unisearch Limited | High performance bipolar membranes |
| ATE111165T1 (de) * | 1987-07-30 | 1994-09-15 | Unisearch Ltd | Bipolare hochleistungsmembranen. |
| CA2043583C (en) * | 1990-05-31 | 1999-01-05 | Fumio Hanada | Bipolar membrane and method for its production |
| BE1006940A6 (fr) * | 1993-04-08 | 1995-01-31 | Solvay | Procede de fabrication d'une membrane bipolaire et procede de fabrication d'une solution aqueuse d'hydroxyde de metal alcalin. |
-
1994
- 1994-09-20 IT ITMI941905A patent/IT1269982B/it active IP Right Grant
-
1995
- 1995-09-12 PL PL95319307A patent/PL319307A1/xx unknown
- 1995-09-12 AT AT95933364T patent/ATE175701T1/de not_active IP Right Cessation
- 1995-09-12 DE DE69507310T patent/DE69507310T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-12 CZ CZ1997841A patent/CZ290528B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1995-09-12 HU HU9702129A patent/HU217778B/hu not_active IP Right Cessation
- 1995-09-12 AU AU36066/95A patent/AU689959B2/en not_active Ceased
- 1995-09-12 WO PCT/EP1995/003596 patent/WO1996009337A1/fr active IP Right Grant
- 1995-09-12 BR BR9508846A patent/BR9508846A/pt not_active IP Right Cessation
- 1995-09-12 CA CA002200099A patent/CA2200099A1/fr not_active Abandoned
- 1995-09-12 ES ES95933364T patent/ES2129224T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-12 US US08/809,182 patent/US5849167A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-12 EP EP95933364A patent/EP0782595B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-12 JP JP8510567A patent/JPH10508619A/ja not_active Ceased
-
1997
- 1997-03-19 FI FI971159A patent/FI971159A/fi not_active IP Right Cessation
- 1997-03-19 NO NO19971284A patent/NO310881B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1269982B (it) | 1997-04-16 |
| WO1996009337A1 (fr) | 1996-03-28 |
| DE69507310D1 (de) | 1999-02-25 |
| EP0782595A1 (fr) | 1997-07-09 |
| CZ290528B6 (cs) | 2002-08-14 |
| DE69507310T2 (de) | 1999-09-09 |
| AU3606695A (en) | 1996-04-09 |
| ITMI941905A0 (it) | 1994-09-20 |
| NO971284L (no) | 1997-05-14 |
| NO310881B1 (no) | 2001-09-10 |
| ATE175701T1 (de) | 1999-01-15 |
| ITMI941905A1 (it) | 1996-03-20 |
| ES2129224T3 (es) | 1999-06-01 |
| FI971159A0 (fi) | 1997-03-19 |
| US5849167A (en) | 1998-12-15 |
| EP0782595B1 (fr) | 1999-01-13 |
| BR9508846A (pt) | 1999-05-04 |
| HUT77334A (hu) | 1998-03-30 |
| PL319307A1 (en) | 1997-08-04 |
| FI971159A (fi) | 1997-03-19 |
| AU689959B2 (en) | 1998-04-09 |
| JPH10508619A (ja) | 1998-08-25 |
| NO971284D0 (no) | 1997-03-19 |
| CA2200099A1 (fr) | 1996-03-28 |
| CZ84197A3 (en) | 1997-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2001268970B2 (en) | Method for making a bipolar membrane and use of resulting bipolar membrane | |
| HU217778B (hu) | Eljárás bipoláros membrán előállítására és eljárás vizes alkálifém-hidroxid oldat elektrodialízissel történő előállítására | |
| CA1143115A (en) | Method of preparing a membrane consisting of polyantimonic acid powder and an organic binder | |
| IE922602A1 (en) | Electrochemical process | |
| JPS61207444A (ja) | 二極性膜の製法 | |
| US5380413A (en) | Process for the manufacture of a bipolar membrane and process for the manufacture of an aqueous alkali metal hydroxide solution | |
| CZ288286B6 (en) | Bipolar membrane, process of its manufacture and use | |
| KR20000053093A (ko) | 전해막, 그의 제조방법 및 용도 | |
| PL171710B1 (pl) | Sposób wytwarzania wodorotlenku sodu PL | |
| JP3093291B2 (ja) | 電極の再生法 | |
| KR100528723B1 (ko) | 연료전지용 고분자 전해질 착물막과 이의 제조방법 | |
| KR800001524B1 (ko) | 개량된 양이온 교환막 | |
| JPH06179757A (ja) | バイポーラ膜 | |
| JPH0632918A (ja) | バイポーラ膜の製造方法 | |
| Fabricius | The electrochemistry of copper in sulphuric acid in the presence of additives. | |
| JPH0871387A (ja) | 一価陰イオン選択透過性陰イオン交換膜 | |
| JPS5910435B2 (ja) | イオン交換膜の調整方法 | |
| JPS5814262B2 (ja) | ムキシツイオンコウカンマク オヨビ ソノセイゾウホウホウ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |