ITRM960152A1 - Metodo e recupero elettrochimico di sali ed apparecchiatura per tale recupero elettrocchimico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "METODO E RECUPERO ELETTROCHIMICO DI SALI ED APPARECCHIATURA PER TALE RECUPERO ELETTROCHIMICO"

DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un metodo di separazione elettrochimica e recupero di acidi ed alcali da una soluzione contenente sali inorganici e, oppure organici, come acqua industriale od acqua di rifiuto, ed anche ad un'apparecchiatura per un tale recupero elettrochimico.

Fondamento dell'invenzione

La qualità di acqua di rifiuto industriale è severamente regolata per taluni standard di preservazione dell'ambiente. Un aspetto della qualità dell'acqua di rifiuto industriale implica il controllo del livello di sali inorganici.

Prevenire che questi sali inorganici inquinino fiumi ed oceani è stato un problema affrontato proibendo il loro smaltimento in queste acque.

Precedentemente, metodi per recuperare e separare sali inorganici e sali organici hanno incluso trattamento biologico, trattamento fisico chimico (per esempio adsorbimento di chelati, separazione per precipitazione), trattamento con scambio di ioni, recupero di concentrazione di fanghiglie ed incenerimento. Tuttavia, quéste tecniche non forniscono un sistema chiuso per il recupero e il reimpiego di sostanze chimiche.

Poiché problemi ambientali persisteranno parimenti nel futuro, sarebbe desiderabile sviluppare un sistema chiuso di recupero di sali e reimpiego delle sostanze chimiche. A questo scopo, la tecnica di separare elettrochimicamente sali mediante impiego di membrane scambiatrici di ioni e di elettrodi e recuperare di sali come acidi ed alcali è emersa come metodo utile di recupero.

Un sistema di recupero convenzionale è mostrato in figura 1-A che è una vista in sezione trasversale schematica di un bagno elettrolitico a tre camere realizzato convenzionalmente per il recupero di un acido e di un alcali da un sale mediante elettrodialisi. In quel sistema elettrolitico convenzionale, un bagno elettrolitico 1 è diviso da una membrana 2 scambiatrice di anioni e da una membrana 3 scambiatrice di cationi in una camera 4 anodica, una camera 5 intermedia ed una camera 6 catodica. Una soluzione acquosa di un sale inorganico oppure di un sale organico, quale una soluzione acquosa di solfato di sodio, viene alimentata alla camera 5 intermedia e viene eseguita l'elettrolisi. Per effetto della elettrolisi, lo ione solfato raggiunge la camera anodica 4 attraverso la membrana 2 scambiatrice di anioni, reagisce con uno ione idrogeno nella camera e viene recuperato come acido solforico. Inoltre, lo ione sodio raggiunge la camera 6 catodica attraverso la membrana 3 scambiatrice di cationi, reagisce con uno ione idrossido nella camera e viene recuperato come idrossido di sodio. Tuttavia, questo sistema di elettrolisi convenzionale presenta un tasso di consumo di energia elettrica svantaggiosamente grande precludendo un'operazione di recupero economica.

La figura 1-B è una vista in sezione trasversale schematica di un bagno elettrolitico che è un sistema di miglioramento del sistema elettrolitico convenzionale di figura 1-A. In tale sistema, un bagno 7 elettrolitico è diviso mediante membrane 8 bipolari, membrane 9 scambiatrici di anioni e membrane 10 scambiatrici di cationi in camere di anodo 11, camere intermedie 12 e camere di catodo 13. La esecuzione della elettrolisi fornendo una soluzione acquosa di solfato di sodio ecc, fornisce acido .solforico ed idrossido di sodio, Mentre i prodotti rassomigliano a quelli ottenuti nel sistema convenzionale di figura 1-A, il sistema di figura 1-B differisce in quanto non è una elettrolisi mediante elettrodi. Piuttosto, le membrane bipolari scindono acqua in un protone ed uno ione idrossido. Come risultato, diventa possibile il recupero dell'acido e dell'alcali. Il metodo di figura 1-B ha un tasso di consumo di energia elettrica inferiore a quello del sistema elettrolitico convenzionale di figura 1-A. Tuttavia, il sistema di figura 1-B presenta alcun inconvenienti, cioè è difficoltoso il recupero in una concentrazione elevata e la densità di corrente diventa inferiore a metà di quella nel sistema elettrolitico di figura 1-A. Pertanto, il sistema convenzionale di figura 1-B presenta problemi per quanto riguarda il recupero in concentrazione elevata e densità d corrente.

Un altro bagno elettrolitico convenzionale/ come mostrato in figura 1-C, può ridurre ancora la tensione della cella impiegando un elettrodo a diffusione di gas (piuttosto che l'elettrodo a generazione di gas del sistema di figura 1-A) ed un anodo 14 ad idrogeno. Nel bagno elettrolitico di figura 1-C, una camera 4' di anodo migliorata è divisa da una membrana 15 scambiatrice di ioni in una camera 16 della soluzione ed una camera 17 del gas. Mentre il bagno elettrolitico di figura 1-C ha un tasso di consumo di energia elettrica migliorato rispetto ad alcuni bagni convenzionali, a causa della struttura complicata e delle tre camere, il suo tasso di consumo di energia elettrica non è ancora abbastanza basso. Pertanto, sarebbe desiderabile un miglioramento. Inoltre, il sistema di figura 1-C presenta le caratteristiche svantaggiose della mentorana scambiatrice di anioni, a causa di che non viene sempre ottenuto un acido di concentrazione elevata.

Quindi, i procedimenti ed apparecchiature per essi di recupero elettrochimico convenzionali hanno gli inconvenienti e svantaggi sopra delineati ed è necessario un metodo ed apparecchiatura di recupero senza tali inconvenienti.

Sommario dell'invenzione

La presente invenzione ha lo scopo di ovviare ai problemi delle tecniche convenzionali sopra descritte, cioè consumo di energia elettrica svantaggiosamente grande e formazione di impurezze.

Quindi, è uno scopo della presente invenzione fornire un metodo per recuperare sali ad una bassa tensione di cella, senza formazione di impurezze.

Un altro scopo della presente invenzione è fornire un'apparecchiatura per eseguire un tale recupero .

Una esecuzione della presente invenzione è un metodo per recuperare elettrochimicamente un sale come acido ed alcali corrispondenti alimentando una soluzione acquosa contenente un sale inorganico ed, oppure organico ad una camera intermedia di un bagno elettrolitico a tre camere, in cui una camera anodica è divisa per mezzo di una membrana scambiatrice di ioni dalla camera intermedia e.la camera intermedia è divisa per, mezzo di una membrana scambiatrice di cationi da una camera catodica, che comprende l'impiego di un elettrodo a diffusione di gas come anodo e la effettuazione di una idrolisi mentre si fornisce gas idrogeno alla camera dell'anodo.

Un'altra esecuzione della presente invenzione è un'apparecchiatura per effettuare la elettrolisi in cui l'elettrodo a diffusione di gas è in contatto stretto con la membrana scambiatrice di anioni nella camera anodica.

Breve descrizione dei disegni

La figura 1-A, descritto sopra, è una vista in sezione trasversale schematica mostrante un bagno elettrolitico a tre camere convenzionale per il recupero dei sali.

La figura 1-B è una vista in sezione trasversale schematica mostrante un bagno elettrolitico impiegante una membrana bipolare convenzionale, che è un miglioramento del bagno elettrolitico di figura 1-A.

La figura 1-C è una vista in sezione trasversale schematica mostrante un bagno elettrolitico convenzionale di un miglioramento del bagno elettrolitico di figura 1-A che impiega come anodo un elettrodo a diffusione di gas.

La figura 2 è una vista in sezione trasversale schematica mostrante una esecuzióne dell'apparecchiatura di recupero elettrochimico di sali della presente invenzione.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

La presente invenzione è descritta in dettaglio appresso.

Nella presente invenzione, nel recupero di acidi ed alcali da un sale inorganico e, oppure un sale organico, viene usato come anodo un elettrodo a diffusione di gas. L'elettrolisi viene eseguita alimentando gas idrogeno all'anodo, per recuperare gli acidi ed alcali. L'alimentazione di gas idrogeno ad un anodo è ben nota nel campo.

La presente invenzione impiega un bagno elettrolitico a tre camere avente una camera di anodo, una camera intermedia ed una camera di catodo. La camera di anodo è separata dalla camera intermedia per mezzo di una membrana scambiatrice di anioni. La camera di catodo è separata dalla camera intermedia per mezzo di una membrana scambiatrice di cationi. La camera di anodo è una camera di gas soltanto e non si forma una camera di soluzione convenzionale. L'elettrodo a diffusione di gas può venire in contatto direttamente con la membrana scambiatrice di anioni separante la camera dell'anodo e la camera intermedia oppure può essere una piccola distanza dalla membrana scambiatrice di anioni. Tuttavia, da un punto di vista del rendimento, l'elettrodo a diffusione di gas viene preferibilmente in contatto con la membrana scambiatrice di anioni.

Quando si esegua la elettrolisi alimentando una soluzione acquosa di un sale inorganico (quale solfato di sodio, nitrato di sodio, perclorato di sodio, cloruro di ammonio, ecc,) oppure un sale organico (quale acetato di sodio, citrato di sodio, ecc,). alla camera .intermedia, l'anione (quale lo ione solfato, ione acetato, ecc,) raggiunge la esimerà dell'anodo attraverso la membrana scambiatrice di anioni, e reagisce con il gas idrogeno alimentato alla camera dell'anodo entro la superficie dell'elettrodo a diffusione di gas e viene convertito all'acido corrispondente (cioè acido solforico oppure acido acetico) che viene poi recuperato. Il recupero dell'acido è ben noto nel campo.

Una reazione anodica ordinaria genera ossigeno che ossida ulteriormente l'acido formato per formare sottoprodotti.

Tuttavia, nella presente invenzione poiché il gas idrogeno alimentato diventa lo ione idrogeno, che reagisce con l'anione per formare l'acido corrispondente, l'acido desiderato può venire recuperato senza formazione di sotto prodotti.

Inoltre, viene preferita usualmente l'alimentazione di vapore d'acqua insieme con il gas idrogeno alla camera anodica ed il·recupero dell'acido formato come sua soluzione acquosa. In un tal caso in cui si alimenti vapor d'acqua, poiché l'elettrodo a diffusione dì gas ha una struttura porosa, l'acido diventa una soluzione acquosa vedendo disciolto nel vapor d'acqua e può venire separato facilmente dalla parte posteriore dell'elettrodo a diffusione di gas. Viene così evitato aumento della tensione nella cella.

L'elettrodo a diffusione di gas della presente invenzione può venire prodotto mescolando dapprima ed impastando un catalizzatore che è un metallo nobile (quale argento, platino, oro, ecc) così come è oppure sotto forma di una polvere elettricamente conduttiva di carbone, nichel, ecc. Questo miscuglio di metallo nobile viene combinato con una resina al fluoro (quale un politetrafluoroetilene (polvere PTFE) come legante per assicurare passaggio di gas, durata e idrorepellenza come elettrodo a diffusione di gas. Il miscuglio impastato viene applicato su un sostrato di elettrodo poroso, fibroso oppure a rete avente una conduttività elettrica. Viene effettuato riscaldamento, diffusione ed applicazione del miscuglio cotto sul sostrato di elettrodo. Inoltre, si preferisce nella presente invenzione formare una regione sufficientemente idrofila tale che l'elettrodo a diffusione di gas permetta che l'acido formato passi facilmente alla sua superficie posteriore.

Il sostrato di elettrodo impiega un materiale poroso costituito da carbone, zirconio, acciaio inossidabile, titanio, materiale ceramico ecc. Possono anche venire usati una fine reticella di filo metallico, un materiale sinterizzato fibroso, Cermet, ecc, che sono prodotti disponibili in commercio.

Nella presente invenzione, la quantità del catalizzatore è preferibilmente 10 fino a 500 g/mz, lo spessore dell'elettrodo a diffusione di gas è preferibilmente 0,1 fino a 5 mm e la porosità è preferibilmente 30 fino a 70 %.

Il catalizzatore al catodo comprende preferibilmente un materiale avente una elevata attività (quale argento, ossido di rutenio, platino, ecc,). Preferibilmente, il materiale viene applicato oppure depositato su un materiale poroso di nichel, acciaio inossidabile, ecc, per formare il catodo.

L'alimentazione di una corrente elettrica all'elettrodo a diffusione di gas viene effettuata attraverso un collettore di corrente avente una eccellente resistenza ad acidi (quale acciaio inossidabile, zirconio, carbone, ecc). L'alimentazione di una corrente elettrica al catodo può venire effettuata direttamente oppure tramite un collettore di corrente al catodo (quale acciaio inossidabile, nichel, ecc.).

Membrane costituite da varie resine di elevato peso molecolare come scheletri aventi vari gruppi scambiatori di ioni .posso venire usate come membrane scambiatrici di ioni che dividono le camere degli elettrodi.

Esempi della membrana scambiatrice di anioni che divide la camera dell'anodo dallo strato intermedio comprendono membrane di una resina idrocarburica, una resina al fluoro, ecc, aventi un gruppo ammonio quaternario come gruppo scambiatore di anioni. Possono anche venire impiegati prodotti disponibili in commercio come AAV (nome di commercio, prodotto da Asahi Glass Co.,Ltd.). AMH (nome di commercio, prodotto da K.K.Tokuyama), SF34 (nome di commercio prodotto da TOSON CORPORATION), ecc,.

Come membrana scambiatrice di cationi che separa la camera del catodo dalla camera intermedia, può venire impiegata una membrana idrocarburica oppure una membrana di resina al fluoro avente un gruppo di acido solforico come gruppo scambiatore di cationi. Dal punto di vista della durata, la membrana di.resina al fluoro è preferibile e come prodotti disponibili in commercio sono eccellenti, Nafion #324, #350, e #427 (nome di commercio prodotto da E.I. Du Pont de Nemours and Company).

Come descritto sopra, preferibilmente l'anodo e la membrana scambiatrice di anioni, ed il catodo e la membrana scambiatrice di cationi, vengono poste più vicino possibile per ridurre la tensione della cella. Inoltre, considerando l'aumento della perdita di resistenza per effetto di bolle generate, preferibilmente la distanza che separa l'elettrodo dalla membrana scambiatrice di ioni.è nel campo da 0 a 3 mm.

Per mantenere la membrana scambiatrice ' di anioni e l'anodo in stretto contatto, e parimenti la membrana scambiatrice di cationi ed il catodo in stretto contatto, la pressione idraulica nella camera intermedia può venire mantenuta più elevata delle pressioni idrauliche della camera dell'anodo e della camera del catodo. La differenza di pressione idraulica preferita è 1 fino a 10 mH (0,1 fino a 1 kg/cm<z>).

La camera intermedia fra le membrane scambiatrice di anioni e scambiatrice di cationi ha una capacità tale da permettere che una soluzione acquosa di solfato di sodio, ecc, passi in maniera liscia e non sia eccessivamente piccola. Per evitare allentamento delle membrane scambiatrici di ioni durante la operazione e disturbo del flusso della soluzione acquosa, fra entrambe le membrane scambiatrici di ioni può venire disposto un distanziatore .

Il distanziatore è anche efficace quando non vi sia differenza di pressione idraulica fra la camera intermedia ed entrambe le camere di elettrodo. Preferibilmente, pressione viene applicata fra entrambi i collettori di corrente elettrica in modo da serrarli sufficientemente (5 fino a 50 kgf/cm<2>) da permettere un flusso di acqua uniforme alla camera intermedia.

Il distanziatore che viene preferibilmente usato è un materiale strutturale a rete composto ad esempio, da polipropilene, polietilene o polivinilcloruro resistente ad un acido debole oppure ad un alcali debole, avente vuoti di 30 fino a 80 % ed una porosità di circa 10 fino a 200 mesh. Questi distanziatori vengono usati come laminato .ed i distanziatori laminati vengono disposti fra le membrane scambiatrici di ioni in modo che la distanza fra le membrane sia nel campo da 0,5 a 10 miti.

Il bagno elettrolitico della presente invenzione comprende non soltanto la realizzazione dell'impiego di una coppia di membrane scambiatrice di cationi e scambiatrice di anioni ma anche una realizzazione di formazione di numerose camere di anodo, camere intermedie e camere di catodo impiegando membrane bipolari.

Nella presente invenzione, una soluzione acquosa di solfato di sodio, ecc, viene alimentata alla camera intermedia del bagno elettrolitico e un acido ed un alcali vengono recuperati mediante elettrolisi. La soluzione acquosa può mostrare una proprietà alquanto acida oppure alquanto alcalina e la sua concentrazione è preferibilmente circa 0,5 fino a 5 M. La temperatura elettrolitica può venire determinata dalla resistenza al calore delle membrane ed i distanziatori, ma è usualmente 40 fino a 60°C.

Le soluzioni acquose di sali inorganici e sali organici che vengono sottoposte al trattamento elettrolitico della presente. invenzione . sono frequentemente acque di rifiuto industriali che sono talvolta soluzioni ad elevato tenore in alcali oppure soluzioni acquose contenenti molti cationi polivalenti come impurezze. In questi casi, viene preferito il pretrattamento delle soluzioni per ridurre il contenuto in cationi a circa 1 ppm o meno, per proteggere le membrane scambiatrici di ioni.

Nella presente invenzione, una corrente elettrica viene fatta passare fino alla misura che la densità di corrente sia 10 fino a 40 A/dm<2>. Dal passaggio della corrente elettrica si ottiene nella camera dell'anodo acido solforico, acido cloridrico, acido acetico ecc, di concentrazione circa 10 fino a 25 3⁄4, a seconda del tipo del sale alimentato, e nella camera del catodo si ottiene ossido, idrossido di ammonio, ecc, . <· >di concentrazione circa 10 fino a 30 3⁄4. La densità di corrente è 50 fino a 90 3⁄4. Mentre la concentrazione dell'acido può venire regolata a 25 % o più, in tal caso viene molto abbassato il rendimento di corrente per cui viene preferito il recupero dell'acido nel campo di concentrazione sopra descritto .

Nella presente invenzione, sali inorganici e sali organici presenti in acque di rifiuto possono venire recuperati come acidi, idrossidi di metalli, idrossido di ammonio ecc. Il reimpiego dei materiali recuperati può ridurre il costo del trattamento di acque di rifiuto.

Un metodo elettrolitico convenzionale impiegante un elettrodo a diffusione di gas come anodo richiede due camere per un gas ed :una soluzione su entrambi i lati dell'anodo per cui il bagno elettrolitico è complicato. Tuttavia, nella presente invenzione, disponendo l'elettrodo a diffusione di gas in stretto contatto con la membrana scambiatrice di anioni, il bagno elettrolitico può avere soltanto una sola càmera di anodo, il che semplifica il sistema elettrolitico.

Una esecuzione dell'apparecchiatura di recupero elettronica per sali della presente invenzione è spiegata in base ai disegni annessi.

La figura 2 è una vista in sezione trasversale schematica mostrante una esecuzione dell'apparecchiatura di recupero elettrochimica per sali della presente invenzione.

Come mostrato in figura 2, un bagno elettrolitico 21 per recuperare sali comprende quanto segue, che costituisce un bagno elettrolitico a tre camere. Una camera 22 di anodo separata da una camera 23 intermedia per mezzo di una membrana 24 scambiatrice di anioni. Una camera 25 di catodo è separata dalla camera 23 intermedia per mezzo di una membrana 26 scambiatrice di cationi. Sul lato 22 della camera dell'anodo della membrana 24 scambiatrice di anioni è disposto un elettrodo a diffusione di gas 27 in stretto contatto. Un collettore 28 poroso è collegato all'elettrodo 27 a diffusione di gas. Sul lato 27 della camera del catodo della membrana 26 scambiatrice di cationi è disposto un catodo 29 poroso di nichel oppure di acciaio inossidabile in stretto contatto.

Alla camera 23 intermedia viene alimentata, per esempio, una soluzione acquosa di solfato di sodio. La camera 25 catodica è riempita di una soluzione acquosa diluita di idrossido di sodio. Quando la elettrolisi viene effettuata alimentando vapor d'acqua ed un gas idrogeno alla camera 22 di anodo che è in una fase gassosa, lo ione solfato nella camera 23 intermedia penetra nella camera 22 anodica attraverso la membrana 24 scambiatrice di anioni per formare molecole di acido solforico. Le molecole di acido solforico si sciolgono nel vapor d'acqua, si separano dal sistema come acido solforico e vengono recuperate. D'altro canto, lo ione sodio nella carniera 23 intermedia penetra attraverso la membrana scambiatrice di cationi, raggiunge la camera catodica e reagisce con lo ione idrossido per formare idrossido di sodio. L'idrossido di sodio formato si scioglie nella soluzione diluita di idrossido di sodio e viene recuperato come soluzione acquosa di idrossido di sodio di concentrazione elevata.

Esempi del metodo di recupero elettrochimico per sali secondo la presente invenzione sono descritti appresso ma la invenzione non è limitata dagli esempi.

Esempio 1

Una polvere di carbone grafitata di 2 pm (prodotta da Tokai Carbon Co., Ltd.) è stata mescolata con una dispersione acquosa di PTFE in modo che C: PTFE sia in rapporto 1:0,3 (in peso).

Il miscuglio risultante è stato disperso mediante onde ultrasoniche per ottenere un liquido di ricoprimento .

Come metallo di sostrato è stato impiegato un materiale a maglie micrometriche di titanio con un diametro di 48 min ed uno spessore di 0,5 miti. Il materiale è.stato decapato in una soluzione acquosa bollente al 20 % di acido cloridrico per 10 minuti come pretrattamento per aumentare l'area superficiale. Circa 10 mg del liquido di ricoprimento sono stati applicati sull'intera superficie del sostrato, preessiccati a 60°C per 30 minuti, e cotti a 370°C per 90 minuti. Questi stati sono stati ripetuti per preparare un sostrato per un elettrodo a diffusione di gas. Applicando platino su entrambe le superfici del sostrato mediante un metodo di decomposizione a caldo, è stato preparato un elettrodo a diffusione di gas in forma di rete

Due piastre degli elettrodi a diffusione di gas sono state sovrapposte una sull'altra per formare un anodo ad idrogeno. L'anodo ad idrogeno risultante è stato portato in stretto contatto con una membrana scambiatrice di anioni (A-200, nome di commercio, prodotta da Asahi Chemical Industry Co., Ltd.) come mostrato in figura 2. Gas idrogeno e vapor d'acqua sono stati alimentati alla superficie posteriore dell'elettrodo.

Come catodo è stato impiegata una rete di nichel avente attaccato sulle sue superfici nichel Raney. Come membrana scambiatrice di cationi è stata impiegata Nafion 324 (prodotta da Du Pont de Nemours and Company), Come soluzione nella camera intermedia è stata impiegata una soluzione acquosa al 25 % di solfato di sodio. Come catolita è stata impiegata una soluzione acquosa al 20 % di idrossido di sodio. La prova elettrolitica è stata effettuata ad una temperatura di bagno di 70°C ed una densità di corrente di 30 A/dm<2>. Come risultato, elettrolisi stabile potè venire effettuata ad una tensione della cella di 3,8 volt. Dopo 2 ore, sono state ottenuti 17 g di acido solforico (resa di 80 % come acido solforico puro). Il rendimento di corrente della soluzione acquosa di idrossido di sodio come catolita è stato circa 80 %, il che era equilibrato.

Esempio di confronto 1

Una membrana per scambio di cationi (Nafion 117) è stata portata in contatto stretto con la superficie di un elettrodo a diffusione di gas ottenuto applicando un catalizzatore al platino su una stoffa di carbone. Impiegando microrete ’di zirconio placcata di platino come collettore, è stato prodotto un anodo ad idrogeno. Seguendo il medesimo procedimento che nell'esempio 1 sopra, con l'eccezione dell'impiego di questo anodo ad idrogeno, è stato costruito un bagno elettrolitico convenzionale mostrato in figura 1-C. E' stata eseguita una prova elettrolitica impiegando una soluzione acquosa al 15 % di acido solforico come anolita, una soluzione acquosa al 25 S di solfato di sodio nella camera intermedia ed una soluzione acquosa al 20 % di idrossido di sodio come catolita. In quella prova, la tensione della cella ad una densità di corrente di 30 A/dm<2 >era 4,2 volte. Inoltre, il rendimento di corrente era 80 % sia sul lato catodico che su quello anodico.

Esempio di confronto 2

La prova elettrolitica come nell'esempio 1 è stata eseguita con l'eccezione dell'impiego di un elettrodo dimensionalmente stabile come anodo e di una soluzione acquosa al 15 % di acido solforico come anolita. In questo esempio di confronto 2 la tensione della cella era 5,5 volte.

Poiché il metodo della presente invenzione impiega un elettrodo a diffusione di gas e poiché sali vengono elettroliticamente ricavati mentre vengono alimentati gas idrogeno e vapore d'acqua, l'anione permeato dalla camera intermedia attraverso la membrana per scambio di anioni reagisce con il gas idrogeno fornito per formare l'acido corrispondente, che si scioglie nel vapore d'acqua alimentato e può venire recuperato come acido avente una elevata purezza. Inoltre, nella presente invenzione, il consumo di energia elettrica è ridotto, in confronto con l'impiego di un anodo a generazione di ossigeno. Così, diventa possibile un recupero economico di sale. Dal reimpiego dei materiali recuperati, può venire ulteriormente ridotto indirettamente il costo elettrolitico .

L'apparecchiatura di recupero di sali della presente invenzione viene fatta portando in contatto stretto la membrana di scambio di anioni con l'elettrodo a diffusione di gas come anodo nel bagno elettrolitico usato nel metodo sopra descritto. Una elettrolisi impiegando un elettrodo a diffusione di gas convenzionale come anodo richiede due camere (cioè una camera del gas ed una camera della soluzione) su entrambi i dati dell'elettrodo a diffusione di gas, il che complica il bagno elettrolitico. L'apparecchiatura della presente invenzione, disponendo l'anodo a diffusione di gas della camera di anodo in stretto contatto con la membrana di scambio di anioni, permette che venga costruita una sola camera anodica il che rende l'apparecchiatura elettrolitica compatta.

Inoltre, poiché la camera anodica e la camera intermedia, ed inoltre la camera catodica e la camera intermedia, sono divise da una membrana di scambio di ioni, può venire recuperato un acido od idrossido di metallo o simili molto puro.

Mentre l'invenzione è stata descritta in dettaglio e con riferimento a sue esecuzioni specifiche, sarà evidente ad un esperto nel campo che vari cambiamenti e modifiche possono venire apportati in essa senza uscire dal suo spirito e campo.

Claims (23)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per recuperare elettrochicamente sali come corrispondenti acidi ed alcali, comprendente gli stadi di: (a) fornire un bagno elettrolitico a tre camere comprendente una camera di anodo, una camera intermedia ed una camera di catodo, in cui la camera di anodo è divisa da una membrana scambiatrice di anioni dalla camera intermedia e la camera intermedia è divisa da Una membrana scambiatrice di cationi dalla camera catodica, ed un anodo comprendente un elettrodo a diffusione di gas; (b) alimentare una soluzione acquosa di sali inorganici e, oppure sali organici alla camera intermedia; e (c) effettuare una idrolisi mentre si alimenta un gas idrogeno alla camera anodica.
2. 2. Apparecchiatura per recuperare elettrochimicamente sali come corrispondenti acidi ed alcali da una soluzione acquosa di sali inorganici e, oppure organici, comprendente: un bagno elettrolitico a tre camere in cui una camera di anodo è separata da una membrana scambiatrice di anioni da una camera intermedia e la camera intermedia è separata da una camera di catodo mediante una membrana scarabiatrice di anioni, in cui un elettrodo a diffusione di gas è disposto nella camera di anodo in stretto contatto con la membrana scambiatrice di anioni, e in cui la elettrolisi può venire effettuata mentre si alimenta un gas idrogeno alla camera di anodo e può venire recuperato così un acido formatosi .
3. 3. Metodo della rivendicazione 1, in cui la soluzione alimentata comprende acqua industriale e oppure acqua di rifiuto.
4. 4. Metodo della rivendicazione 1, comprendente inoltre uno stadio di recupero di un prodotto chimico .
5. 5. Metodo della rivendicazione 4, comprendente inoltre uno stadio di reimpiego del prodotto chimico ottenuto dallo stadio di recupero.
6. 6. Apparecchiatura della rivendicazione 2, in cui l'elettrodo a diffusione di gas è in contatto con una membrana scambiatrice di anioni.
7. 7. Metodo della rivendicazione 1, in cui lo stadio di alimentazione di una soluzione acquosa comprende l'alimentazione di una soluzione acquosa di un sale inorganico scelto dal gruppo formato da solfato di sodio, nitrato di sodio, perclorato 'di sodio e cloruro di ammonio, oppure di un sale organico scelto al gruppo formato da acetato di sodio e citrato si sodio.
8. 8. Metodo della rivendicazione 4, in cui lo stadio di recupero comprende il recupero di un acido.
9. 9. Metodo della rivendicazione 8, in cui lo stadio di recupero comprende il recupero di acido solforico oppure di acido acetico.
10. 10. Metodo della rivendicazione 1, in cui il prodotto chimico è privo di qualsiasi sottoprodotto.
11. 11. Metodo della rivendicazione 1, in cui lo stadio di alimentazione di gas idrogeno alla camera dell'anodo comprende inoltre anche l'alimentazione ad esso di vapor d'acqua.
12. 12. Metodo della rivendicazione 11, comprendente ancora uno stadio di recupero di un acido in una soluzione acquosa.
13. 13. Apparecchiatura della rivendicazione 2, in cui la distanza che separa l'elettrodo dalla membrana scambiatrice di ioni è inferiore a 3 mm.
14. 14. Metodo della rivendicazione 1, comprendente ancora uno stadio di mantenimento della membrana scambiatrici di anioni e anodo in stretto contatto e parimenti di mantenimento della membrana scambiatrice di cationi e catodo in stretto contatto.
15. 15. Metodo della rivendicazione 14, comprendente il mantenimento della pressione idraulica nella camera intermedia al di sopra delle pressioni idrauliche della camera dell'anodo e della camera del catodo.
16. 16. Metodo della rivendicazione 15, comprendente il mantenimento di una differenza di pressione idraulica di circa 1 fino a 10 mH (di 0,1 fino a 2 kg/cm<2>).
17. 17. Apparecchiatura della rivendicazione 2, comprendente inoltre un distanziatore fra entrambe le membrane scambiatrici di ioni.
18. 18. Metodo della rivendicazione 1, comprendente inoltre gli stadi di impiego di collettori di corrente elettrica e di applicazione di pressione fra entrambi i collettori di corrente elettrica in modo da serrarli in un campo di 5 fino a 50 kgf/cm<2 >e, oppure da dare un flusso di acqua uniforme nella camera intermedia.
19. 19. Apparecchiatura della rivendicazione -2, comprendente una coppia di membrane scambiatrici di cationi e scambiairice di anione.
20. 20. Apparecchiatura della rivendicazione 2, comprendente una pluralità di camere di anodo, camere intermedie e camere di catodo impiegando membrane bipolari.
21. 21. Metodo della rivendicazione 21, comprendente inoltre uno stadio di pretrattamento della soluzione .da alimentare, in cui detto pretrattamento riduce il contenuto in cationi della soluzione a circa 1 ppm o meno.
22. 22. Metodo della rivendicazione 1, in cui lo stadio di elettrolisi comprende il passaggio di una corrente elettrica in modo che la densità di corrente sia 10 fino a 40 A/dm<2>.
23. 23. Metodo .della rivendicazione 4, comprendente il recupero di un acido di concentrazione circa 10 fino a 25 %.