NO751842L - - Google Patents
Info
- Publication number
- NO751842L NO751842L NO751842A NO751842A NO751842L NO 751842 L NO751842 L NO 751842L NO 751842 A NO751842 A NO 751842A NO 751842 A NO751842 A NO 751842A NO 751842 L NO751842 L NO 751842L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- chamber
- cathode
- chambers
- solution
- anode
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 57
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 25
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 17
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 13
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 11
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 10
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 64
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 10
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 9
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 6
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-N sulfonic acid Chemical compound OS(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/36—Regeneration of waste pickling liquors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C1/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
- C25C1/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions or iron group metals, refractory metals or manganese
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Description
Det tilveiebringes ifølge oppfinnelsen en fremgangsmåte og apparatur for regenerering av brukte renseoppløs-ninger som inneholder saltsyre, HC1<*>samt inneholder jernklorid.
Visse industrier og særlig galvaniseringsindu-strien er store forbrukere av saltsyre idet saltsyreoppløsninger tjener til rensing av stålunderlaget før galvanisering. Imid-lertid er saltsyre på den ene side kostbart og på den annan side byr det på problemer å bli kvitt brukte renseoppløsninger som er utarmet på HC1 og anriket på jernklorid, fordi disse brukte oppløsninger er sterkt forurensende.
I henhold til oppfinnelsen vil man således til-veiebringe en fremgangsmåte og et anlegg for regenerering av brukte renseoppløsninger av denne typen, og således avhjelpe nevnte ulemper.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedat separate deler av en brukt renseoppløsning av den nevnte typen respektivt og samtidig utarmes på jern ved elektrolytisk avsetning på en katode, og anrikes på saltsyre, hvilke to prosesser respektivt foretas i et katodekammer og et mellomkammer skilt fra hverandre med en anjon-selektiv membran, som den del av en elektrodialyse-celle hvor anode-kammeret er separert fra mellom-kammeret med en katjon-selektiv membran og er
oppfylt med en anolyt med slike egenskaper at den samlede ydelse i farad ved oksydasjbn av vann er omkring 1, og ved at den elektrolytiske avsetning av jern i katode-kammeret samt tilførselen av klorid-joner og hydrogen-joner i mellom-kammeret, fra respektivt katode-kammeret ved ferro-fjerningen og anodekammeret ved oksydasjon av vann, gjennomføres med en katode-strømtetthet på mellom 0,1 og 20 A-dm 2 , fortrinnsvis 5 til 12 A/dm<2>, en anode-strømtetthet som svarer til vannets oksydasjons-reaksjon og en
strømtetthet på membranene som er så stor at perm-selektiviteten for membranene er omkring 1, idet anlegget opereres slik at i hvert øyeblikk er ekvivalent-sammensetningen for den regenererte oppløsning lik ekvivalent-sammensetningen for den brukte, ubehandlede oppløsning.
I henhold til første utførelse av fremgangsmåten skjer tilførselen av brukt renseoppløsning til katodekammeret og mellomkammeret i parallell, idet den relative mengde oppløs-ning til katodekammeret er funksjon av katodekammerets behand-lings-kapasitet.
Ifølge en annen gunstig utførelse av metoden
skjer tilførselen til katodekammeret og mellomkammeret i parallell og oppløsningen som går ut fra katodekammeret resirkuleres gjennom mellomkammeret.
Ifølge en tredje utførelse tilføres katodekammeret og mellomkammeret i serie idet oppløsningen som skal behandles passerer de nevnte kammere etter hverandre.
Apparaturen ifølge oppfinnelsen erkarakterisertved at den omfatter et ulikt antall kammere, d.v.s. minst ett katodekammer og ett anodekammer som inneholder elektroder forbundet respektivt med polklemmer til en egnet likestrømskilde, hvor nevnte kammere er separert fra hverandre med et mellomkammer som de avgrenser seg til respektivt med et anjon-selektivt membran og katjon-selektivt membran og hvor tilførselsorganene for brukt oppløsning styres slik at tilførselen til katodekammeret og mellomkammeret kan skje - enten i parallell med forholds-regulering og mulighet for resirkulering av oppløsningen fra katodekammeret gjennom mellom-kammeret, - eller i serie hvorved oppløsningen går suksessivt gjennom katodekammeret og mellomkammeret,
og hvor anodekammeret fortrinnsvis er forsynt med, på den ene side, beskyttelse mot innføring av projeksjoner og på den annen side organer for gassbestrykning av anolyten.
Oppfinnelsen omfatter også andre trekk som fortrinnsvis tas i bruk og som skal omtales nøyere senere. Oppfinnelsen vil i alle tilfelle forstås bedre ved hjelp av den følgende beskrivelse som er knyttet til fordelaktige utførelser vist skje-matisk på fig. 1bg 2.
Når man ønsker å regenerere en brukt, saltsyre-holdig renseoppløsning, f.eks* fra en rensebehoIder, går man frem som følger, eller analogt.
De forskjellige (separate) deler av den brukte renseoppløsning, d.v.s. anriket på jernklorid og utarmet på HC1, blir respektivt og samtidig utarmet på jern ved elektrolytiske, avsetning på en katode, og anriket på HC1, hvilke to prosesser foregår respektivt i et katodekammer og i et mellomkainmer separert fra hverandre ved en anjoneselektiv membran, som utgjør en del av en elektrodialysecelle som, i den enkleste form, også omfatter et anodekammer, separert fra mellomkammeret ved et katjon-• selektivt membran, d.v.s. et membran ugjennomtrengelig for an-joner bg gjennomtrengelig for katjoner, idet det omvendte gjelder for nevnte anjonselektive membran.
Anodekammeret er fylt med en anolyt med slike egenskaper at det totale oksydasjonsutbytte 1 farad, ved oksydasjon av vann, er omkring 1. En slik anolyt består fortrinnsvis av en syreoppløsning valgt som funksjon av anjonet, som kan gi en total vann-oksydasjons-ydelse uttrykt i farad så nær 1 som mulig, hvorved konsentrasjonen av oppløsningen ligger i nærheten av maksimal ledningsevne.
Som et eksempel nevnes at en slik anolyt med
fordel utgjøres av 2M svovelsyre.
Den regenererte oppløsning, d.v.s. oppløsningen anriket på HC1 og utarmet på jern» resirkuleres til rensebe-holderen.
Den elektrolytiske avsetning av jern i katode-kammeret og tilførselen av kloridjoner og hydrogenjoner i mellom-kammeret, respektivt fra katodekammeret etter jern-utarmingen og anjonekammeret ved vann-oksydasjonen, oppnås med
- en katodisk strømtetthet på mellom 0,1 og 20 A/dm p, fortrinnsvis 5 til. 12 A/dm<2>, - en anode-strømtetthet som svarer til vann-oksydasjonen og - en strømtetthet på membranene avpasset slik at perm-selektiviteten, d.v.s. transport-tallet for et gitt jon inne i det til-svarende membran, ligger tettest mulig opptil 1.
Anlegget styres slik at i hvert øyeblikk er ekvivalent-sammensetningen av kloridjoner (d.v.s. forholdet mellom kloridmengden uttrykt i g/l og atomvekten) i oppløsningen som går ut fra anlegget lik ekvivalent-sammensetningen for opp-
løsningen som skal regenereres og føres inn i anlegget.
For å oppnå nevnte strømtettheter kan man variere polspenningen, elektrode- og membran-overflaten, temperaturen i oppløsningene som finnes i kamrene (men temperaturen holdes under 50°C) og de hydrodynamiske forhold i oppløsningene.
Man vil se at det er membranene som først inn-fører betingelser. I forhold til membranene og mer spesielt i forhold til en gitt membran-overflate, fastsettes den maksi-male strømintensitet som gir de ønskede strømtettheter. Til-førselen til katodekammeret og mellomkammeret med brukt rense-oppløsning kan skje - enten parallelt idet den forholdsvis mengde oppløsning som til-føres katodekammeret er funksjon av dette kammerets behandlings-kapasitet og oppløsningen som kommer ut fra katodekammeret kan bl.a. resirkuleres gjennom mellomkammeret, - eller i serie idet oppløsningen går fortløpende gjennom katode-kammeret og mellomkammeret.
Før man skal beskrive andre detaljer vedrørende oppfinnelsens fremgangsmåte beskrives under henvisning til teg-ningene to fordelaktige utførelser i henhold til oppfinnelsen, hvor de to utførelser skiller seg fra hverandre med hensyn til tilførselsorganer.
For det første bemerkes at apparaturen omfatter et ulike antall kammere, d.v.s. minst et katodekammer og minst et anodekammer som inneholder elektroder som respektivt er forbundet med en egnet likestrømskilde og hvilke to kammere er skilt fra hverandre med et mellomkammer som de er avgrenset mot med et anjonselektivt og et katjonselektivt membran, respektivt.
På de to viste utførelser omfatter anlegget fem kammere, nemlig to katodekammere og C2, to mellomkammere 1^Og ?2 °€> e* anodekammer A, som befinner seg inne i en beholder 1 (av isolerende, formfast og temperaturresistent materiale, f.eks. polyvinylklorid) ved innsetting som vist av to anjonselektive membraner og ±o katjonselektive membraner M^,. Katodene har henvisningstall E^og anodene henvisningsbokstavene E^.
Fortrinnsvis gjøres tykkelsen på mellomkammeret og anodekammeret så liten som mulig for å begrense motstands-tapet i apparatet.
Membranene er av heterogen eller homogen type,
av gitterduk eller av annen oppbygning, de er eventuelt for-
sterket med ikke-ledende bæremateriale og skal være istand til å utveksle kloridjoner når det gjelder den anjonselektive membran M^og H+ joner når det gjelder de katjonselektive membraner Mq»°g deres perm-selektiviteter skal ligge så nær som mulig opptil 1 samtidig som deres elektriske motstand skal være så liten som mulig.
Membranene M^kan velges av typen kvaternær ammonium-membran og membranene M_ kan være sulfonsyre-membraner.
Som eksempel nevnes at membraner markedsført under varemerket "NEPTON" fra IONICS INC, gir gode resultater.
Elektrodene velges med slike karakteristiske egenskaper at - for anoden skai det totale oksydasjons-utbytte uttrykt i farad, svarende, til vann-oksydasjonen, være omkring 15- katoden skal ha så liten overspenning som mulig for hydrogen og jern.
Anoden kan være oppbygget av platinabelagt titan, katoden kan være av jern med stor overflate.
Med hensyn til tilførsel av uren oppløsning som skal behandles skiller som nevnt ovenstående fremgangsmåter seg fra hverandre.
I utførelsen vist på fig. 1 skjer tilførselen til katodekammer og mellomkammer parallelt.
Gjennom ledningen 2 i pilretningen F^innmates f.eks. ved hjelp av en. pumpe 3 oppløsningen som skal regenereres og som kommer fra et ikke vist renseanlegg eller man kan tilføre oppløsningen med egen tyngdekraft. Ledningen 2 er forbundet med kamrene C^, 1^, C2, lg gjennom de kortere ledninger 4,5*6 og 7.
For regulering av den relative mengde tilført katodekamrene, hvilken relative mengde bestemmes av deres be-handlingskapasitet, er det innkoplet regulerbare ventiler 8 og 9 i kanalene 4 og 7»
En variant består i mellom kamréne og 1^på den ene side'og C2 og I2på den annen side å anordne broer 10 og 11 som respektivt er forsynt med regulerbare ventiler 12 og 13» Disse broer spiller rollen som ledninger 4 og 7 når disse ikke finnes eller når ventilene 8 og 9 er lukket.
Kamrene C^, 1^, C2, I2er forbundet gjennom ledningene l4,15»l6 og 17 med en samleledning 18 som fører den behandlede oppløsning i pilretningen F2til en ikke vist beholder for renseoppløsning. 1° betegner pumpen som transporterer oppløsningen. I visse tilfelle kan man som ovenfor nevnt ute-late en eller begge pumpene 3 og 19.
Som vist kan ledningene 14 og 17,forbindes med kamrene 1^og lg gjennom forbindelseskanalene 20 og 21 hvilket muliggjør resirkulering av oppløsningen som bar gått gjennom kamrene C^og Cg gjennom kamrene lg og 1^. For å kunne for-binde enten kanalene 14 og 17 direkte med beholderen for rense-oppløsning eller med kamrene 1^og lg innkoples i ledningen 18 ventilene 23 og 25 og i ledningene 20 og 21 ventilene 22 og 24, respektive.
Ved den utførelsen som er vist på fig. 2 til-føres kamrene og Cg f.eks. i nedre del en regenererings-oppløsning (oppløsning som skal regenereres) tilført gjennom respektive ledninger 26 og 27 i pilretningen F^og regenerert oppløsning tas ut av kamrene 1^og lg i pilretningen F gjennom kanalene 28 og 29 som f.eks. går ut fra nedre del som vist. Ledningene 26, 27»28 og 29 står i forbindelse med en ikke vist beholder for renseoppløsning idet organer som kan besørge transport av oppløsningene innkoples, f.eks. en volumeter-pumpe, idet retur av behandlede oppløsninger kan skje ved tyngdekraften, men et omvendt skjema er også mulig.
Etter hvert som brukt oppløsning kommer inn i nedre del av kamrene og Cg tappes regenerert oppløsning ut av nedre del av kamrene 1^og lg idet transporten mellom respektive kamrene C^og 1^og Cg og lg besørges gjennom forbindelsene P^ og Pg som enten består av heverter eller av kanaler forsynt med pumper.
Gjennomgangsmengden mellom katodekamrene og mellomkamrene reguleres slik at konsentrasjonen av jern-joner i mellomkamrene ligger under en viss grense som settes på for-hånd. Man forutsetter at gjennomgangsmengden bestemmer den tilførte mengde regenereringsoppløsning til katodekamrene.
I praksis ordnes det vanligvis slik at konsentrasjonen av FeClg i kamrene 1^og lg er mindre enn 2 mol FeClg for en totalkonsentrasjon av klorid lik 5 M. Idet strømstyrken gjennom cellen avhenger av totalkonsentrasjonen for Cl"-joner og av forholdet H +■ /F' e 2+er det tilstrekkelig for å følge utviklingen av jernklorid-konsehtrasjonen i kamrene 1^og lg og følge utviklingen av denne strømstyrken ved å anbringe et
amperemeter i serie med elektrolysekretsen.
i
Anodekammeret i henhold til oppfinnelsen holdes med fordel borte fra en hver forurensning særlig fra de andre kammere*ved hjelp av dekslet 30»°S er dessuten forsynt med gassbestrykningsorganer - f.eks. et rør 31 forsynt med en dyse 32 for gassinnblåsning, f.eks. luft, med et svakt overtrykk i forhold til anolyten,
og en ledning 33 forbundet med en pumpe (ikke vist), som sender gjennomblåsningsgassen, som inneholder særlig klor og oksygen, til renseoppløsnings-beholderen, hvilket har den fordel at redfcox-potensialet for. renseoppløsningen økes. Gjennom ledningen 34 kan man tilføre vann til anodekammeret.
Elektrodene er forbundet med en likespenningskilde hvor spenningen kan være bølgeformet og hvorfra man tar en tilstrekkelig potensialforskjell, i alle tilfelle over 1,7 volt.
Nedenfor finnes de elektrokjemiske reaksjoner som finner sted i de'forskjellige kammere idet man vil huske at oppfinnelsens hensikt er å utarme på jern og anrike på saltsyre en brukt renseoppløsning inneholdende jernklorid.
Til katodekamrene føres den brukte renseoppløs-ning som skal behandles, idet oppløsningen er befridd for en del av det inneholdte jern.
I disse kammere vil det foregå nedenstående reaksjon under innvirkning av det elektriske felt som skapes av elektrodene og den elektrolytiske strøm: hvilket fører til en stadig øket pH og når pH har nådd 2:
hvor forholdet g^_ ut jLadet T_ er mye høyere enn 1, mens pH er Fe^utladetJ under 2 i kammeret.
Følgelig finner det sted en hydrogenavgivelsé og en avsetning av elektrolytisk jern på katoden.
X anodekammeret som inneholder som anolyt f.eks.
2 M svovelsyre, foregår oksydasjon av vann hvor sluttformelen
blir: Under de forhold som er beskrevét ovenfor vil H*-jonene som dannes i anodekammeret transporteres i retning mot katoden, passere det katjon-selektive membran som skiller anodekammeret fra mellomkammeret. hvor jonene holdes tilbake idet de ikke kan trenge gjennom det anjonselektive membran som skiller .mellomkammeret fra katodekammeret og - Cl"<->jonene som finnes i katodekammeret går mot anoden og følgelig gjennom det anjonselektive membran og inn i mellom-kammeret hvor de holdes tilbake fordi de ikke kan trenge gjennom det katjonselektive membran som separerer mellomkammeret fra anodekammeret.
Det finner da sted følgende:
- i katodekammeret en frigivelse av hydrogen, en avsetning av jern på elektroden og en utarming av klor-joner, som går til mellomkammeret, - i anodekammeret en oksydasjon av vann, d.v.s. en avgivelse av oksygen og en transport av H+-jonor til mellomkammeret, hvorved anodekammeret følgelig må tilføres vann, - dannelse av HC1 i mellomkammeret ved tilførsel av Cl~ og H+ fra respektive katodekammere og anodekammere.
Med andre ord foregår en utarming av jern i C^og C2og en anrikning av HC1 i 1^og lg.
Sluttregnskapet for prosessene vil følgelig bestå i regenerering av HCl-oppløsning og utarming av jern - hvorved regenereringsgraden kan reguleres - og man får som biprodukter elektrolytisk jern, hydrogen og oksygen med en ikke ubetydelig markedsverdi.
Det avsatte elektrolytiske jern kan ha interes-sante katalytiske egenskaper for industrien, hvilke egenskaper skyldes den fysikalsk-kjemiske struktur.
Oppfinnelsen omfatter som industrielle produkter regenerert oppløsning fremstilt ved utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte, nevnte elektrolytiske jern og eventuelt utvunnet gass.
Prosessen er fortrinnsvis kontinuerlig.
Under oppstartingsfasen vil man vanligvis ikke operere med sirkulasjon av behandlet oppløsning fordi man vil komme ned til en tilstrekkelig lav pH i katodekammeret til å kunne avsette jern.
En variant består i før oppstarting å fylle katodekammeret med en oppløsning av jernklorid f.eks. frem-
stilt for dette formål eller utvunnet som krystallisasjons-produkt fra et brukt oppløsningsbad, hvilken oppløsning inn-stilles på pH lik 2 f.eks. med renseoppløsning eller ved til-setning av HC1, i dette tilfelle starter sirkulasjonen umiddel-bart.
Ved operasjonens start kan man følgelig oppfylle
de forskjellige kammere med ubehandlet oppløsning.
Erfaring har vist at man ved å innvirke på forskjellige, parametre som inngår i prosessen kan bekjempe visse problemer som kan opptre, nemlig i
- dekomponering av vannet i membranene,
- diffusjon av joner gjennom membranene*
Når det først gjelder dekomponering av vannet i membranene, et fenomen som ikke er generende for de katjon-selektive membraner (strømmen av H+-joner fra membranene til mellomkamrene holder seg uforandret) men som i høyeste grad forstyrrer vandringen av kloridjoner gjennom de anjon-selek-
tive membraner, kan unngås ved å holde strømtettheten på membranene under en bestemt grense som bestemmes når perm-selektiviteten for membranene ikke lenger er i nærheten av 1, d.v.s. når perm-selektiviteten f.eks. er av størrelsesordenen 85$. I
det øyeblikk denne grense er nådd, som kan sees av et amperemeter, nedsettes klemmespenningen tilstrekkelig så snart feno-menet inntrer.
Når det gjelder problemet med diffusjon av forskjellige joner gjennom membranene settes slik diffusjon igang av en gradient i kjemisk potensial som opprettes når mellom-kammeret anrikes på HC1 etter hvert. Dette fenomen er uheldig for konsentrering ved elektrodialyse. Hvis diffusjonsfenomenet er minimalt for kloridjoner blir det mer og mer genereiid©;. for hydrogenjoner som går gjennom anjonemembraher ved diffusjon,
og denne strøm nedsetter deltagelsen fra kloridjoner i strøra-transporten i membranene når forholdet mellom syrekonsentra-sjonene i kamrene C. og 1^på den ene side og C2 og I2på den annen side blir forlite.
For å bekjempe dette fenomen kan man øke den relative tilførte mengde til katodekammeret.
For illustrasjon av ovenstående følger nedenfor et talleksempel knyttet til «n bestemt apparatur og en bestemt utførelse av metoden.
Eksempel.
Den anvendte apparatur er som på fig. 1 uten ledningene 4 og 7»idet tilførselen til kamrene og Cg skjer gjennom ledningene 10 og 11. Man bar ikke resirkulasjonskanaler 20 og 21.
Anlegget omfatter seks kammere av typen som er vist på figuren, inneholdt i en beholder av polyvinylklorid,, hvor kammerstørrelsene er følgende: - C1 og Cg : 50 x 40 x 10 cm = 2,10 4 cm 3,
d.v.s. totalvolum 2 x 20 1 = 40 1
- Ij^ og I2: 50 x hO x 5 cm = 10,10"* cm3?
d.v.s. totalvolum 2 x 10 1 = 20 1,
- A : 50 x 40 x 10 cm = 20 1,
samlet volum følgelig 80 1.
Gjennombobling gjennom anolyten skjer med luft under et trykk på 200 g/cm , kammeret A er dekket med et lokk av polyvinylklorid.
Katodene er av laminert jernblikk foldet til en overflate på 2000 cm 2, dimensjoner 50 x 40 x 01 cm.
Katodeoverflaten er altså:
20 dm2 x 4 = 80 dm<2>.
Anoden er av bøyet bly og har en overflate på
2
2000 cm , dimensjoner:
50 x 40 x 0,2 cm.
Anodeoverflaten er altsåf
20 x 2 dm2 = 40 dm<2>.
Utvekslingsmembranene har betegnelsen "NEPTON*' fra IONICS INC.
Den anjonselektive membraner har en overflate på
2
50 x 40 cm = 2000 cm
2
d.v.s. at den samlede membranoverflate er 40 dm .
De selektive membraner er av typen kvaternær ammonium-membran, homogene og siktformet, transporttallet er for kloridjoner 0,90 og den elektriske motstand omkring ll-få-/cm<2>
i en oppløsning av 0,1 M NaCl.
Når det gjelder de katjonselektive membraner har de samme dimensjoner som ovenstående men er av sulfonsyre-typen, de er homogene, dukformet og transporttallet for H - jon er 0,92, den elektriske motstand i 0,1 M NaCl 11^/cm<2>.
Kjølingen av beholderen skjer ved vann-over-risling slik at temperaturen i de forskjellige væsker holdes konstant omkring 38°C.
Kammeret A inneholder 20 1 HgSO^ med en konsen-trasjon på 200 g/l og oppløsningen som skal regenereres, i en mengde på 150 1»har følgende sammensetning: total kloridmengde : 6 ekvivalenter/l " mengde fri H+: 2 9 "
" mengde jern : 112 g/l.
Den hydrauliske forbindelse mellom kamrene C^ og I^på den ene side og kamrene Cg og lg på den annen side skjer som man vil se på fig. 1 gjennom ledningene 10 og 11 av hevert-typen, med regulerbare ventiler 12 og 13»
Transporten mellom kamrene reguleres til 0,0915
2
1 pr. time og pr. åsa" membranoverflate.
Tilførselen av regenereringsoppløsning til mellom-kamrene reguleres til 20 1 pr. time slik at på grunn av den samlede membranoverflate på 40 dm<2>vil 1,830 1 transporteres pr. time fra katodekamrene. På noe under 48 timer vil således hele den brukte renseoppløsning antas å ha passert katodekamrene.
Strømtettheter:
anode: 10 A/dm<2>
katode: 5 A/dm<2>
anjonselektive membran: 10 A/dm<2>
katjonselektive membran: 10.A/dmo elektriske forhold: total strømstyrke gjennom cellen: 460 A klemmespenning: 10 V Sammensetningen av den regenererte oppløsning er følgende:
- mengde total klor: 6 ekvivalenter/l
- mengde fri H<*>: 4 n
- mengde jern : 56 g/l.
Den samlede strø.mmengde som har gått med for å oppnå dette resultat er , pr. 1 bad: 109*5Ah.
Teoretisk trenges pr. 1 bad:
2 F for frigjort H+ (overført)
2 F til regenerering av brukt syre (jern-ut-
arming) d.v.s. totalt 4 F eller 107.2 Ah.
Sammenlikningen mellom teoretisk og virkelig
forbruk gir et behandlingsutbytte på ca. 98$.
I løpet av tiden t er strømforbruket
* = =°'27ktimer/l bad
og den spesifikke tid for behandlingen, ts, d.v.s. den nødvendige tid for behandling av 1 1 bad/dm membran-overflate er
ts & 11 timer/l/dm<2>
Den nødvendige energi er følgelig:
W V.I.t a 10 x 10 x 11
=1,1 ktøt/l regenerert bad,
d.v.s. igjen:
W jéj/ s 0,275 kWt/mol regenerert syre.
Claims (12)
1. Fremgangsmåte for regenerering av brukte rense-oppløsninger inneholdende saltsyre, karakterisert ved at separate deler av en oppløsning av brukt renseopp-løsning, respektivt samtidig utarmes på jern.ved elektrolytisk avsetning på en katode og anrikes på saltsyre idet disse to pro-
sesser foregår respektivt i et katodekammer og et mellomkammer som er skilt fra hverandre med et anjon-selektivt membran og er en del av en elektrodialyse-celle hvor anodekammeret er skilt
fra mellomkammeret med et katjon—selektivt membran og er oppfylt med en anolyt méd slike egenskaper at det totale vannoksydasjons-
ydelse målt i; farad er omkring 1, hvorved den elektrolytiske avsetning av jern i.katodekammeret og tilførselen av kloridjoner og hydrogen-joner i mellomkammeret fra respektivt katodekammeret
etter jernutarming og fra anodekammeret ved vann-oksydasjon, gjennomføres ved en katode-strømtetthet på mellom 0,1 og 20 A/dm ,
en anode-strømtetthet som svarer til oksydasjonsreaksjonen for vann og en strømtetthet på membranene avpasset slik at perm-selektiviteten for disse er omkring 1, hvilken apparatur styres slik at ekvivalent-sammensetningen i hvert øyeblikk for den re genererte oppløsning er lik ekvivalent-sammensetningen for brukt, ubehandlet oppløsning.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at katode-strømtettheteh er mellom 5 og 12 A/dm <2> .
3» Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av kravene 1 og 2, karakterisert ved at tilførselen av brukt renseoppløsning til katodekammeret og mellomkammeret skjer i parallell og slik at den relative mengde oppløsning som tilføres katodekammeret er funksjon av dettes behandlingskapa*-sitet.
4. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av kravene 1 og 2, karakterisert ved at tilførselen til katodekammer og mellomkammer skjer i parallell og at opp-løsningen fra katodekammeret resirkuleres gjennom mellomkammeret.
5* Fremgangsmåte som angit i ett eller flere av kravene 1 og 2, karakterisert ved at katodekamrene og mellomkamrene får tilførsel i serie ved at behand-lingspppløsningen fortløpende går gjennom nevnte kammere.
6. Apparatur for regenerering av brukte renseoppløs-ninger inneholdende saltsyre, karakterisert ved at de er oppbygget med et ulike antall kammere, d.v.s. minst ett katodekammer og minst ett anodekammer inneholdende elektroder forbundet respektivt med polene fra en egnet likespenningskilde, hvilke kammere er adskilt fra hverandre av et mellomkammer som de er avgrenset til med en anjon-selektiv og en katjon-selektiv membran, respektivt, hvorved organene for tilførsel av brukt renseoppløsning styres slik at tilførselen til katodekamrene og
mellom-kamrene skjer i parallell under regulering av de forholds-vise mengder.
7» Apparatur som angitt i krav 6, karakterisert ved at tilførselen til katodekammeret og mellom-kammeret gjennomføres under regulering av de relative mengdefor-hold og resirkulering gjennom mellomkammeret av oppløsningen fra katodekammeret.
8. Apparatur som angitt i krav 6, karakterisert ved at tilførselsorganene for brukt renseoppløsning styres slik at oppløsningen passerer katodekamrene og mellom-kamrene fortløpende.
9« Apparatur som angitt i ett eller flere av
kravene 6 til 8, karakterisert ved at anode-kammeret er forsynt med beskyttelsesanordninger mot ytre
forurensning.
10. Apparatur som angitt i ett eller flere av kravene 6 til 9»karakterisert ved at anode-kammeret er utstyrt med anordninger for gassbestrykning av anolyten.
11. Profukt fremstilt ved utførelse av fremgangsmåten som beskrevet i ett eller flere av kravene 1 til 5 eller apparatur som angitt i ett eller flere av kravene 6 til 10.
12. Elektrolytisk jern med katalytiske egenskaper ifølge den fysikalsk-kjemiske struktur, fremstilt som angitt i ett eller flere av kravene 1 til 5 eller i apparatur ifølge ett eller flere av kravene 6 til 10.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7418478A FR2273082B1 (no) | 1974-05-28 | 1974-05-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO751842L true NO751842L (no) | 1975-12-01 |
Family
ID=9139352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO751842A NO751842L (no) | 1974-05-28 | 1975-05-23 |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4058441A (no) |
JP (1) | JPS516881A (no) |
AU (1) | AU506969B2 (no) |
BE (1) | BE829602A (no) |
CA (1) | CA1044641A (no) |
DE (1) | DE2523117A1 (no) |
DK (1) | DK237575A (no) |
ES (1) | ES437948A1 (no) |
FR (1) | FR2273082B1 (no) |
GB (1) | GB1513553A (no) |
IT (1) | IT1038521B (no) |
NL (1) | NL7506208A (no) |
NO (1) | NO751842L (no) |
SE (1) | SE7506042L (no) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1481663A (en) * | 1975-01-09 | 1977-08-03 | Parel S | Electrowinning of metals |
US4113588A (en) * | 1976-03-09 | 1978-09-12 | Solex Research Corporation Of Japan | Process for recovery of waste H2 SO4 and HCl |
DE3718829A1 (de) * | 1987-06-05 | 1988-12-15 | Metallgesellschaft Ag | Anwendung der elektrodialyse zur regeneration von saeureloesungen |
DE3943142A1 (de) * | 1989-12-28 | 1991-07-04 | Metallgesellschaft Ag | Elektrolyseverfahren zur aufbereitung metallionen enthaltender altbeizen oder produktstroeme |
WO1992019368A1 (fr) * | 1991-04-25 | 1992-11-12 | Societe Languedocienne De Micron-Couleurs | Procede de concentration de solutions aqueuses d'acides contenant des ions metalliques par electrodialyse |
FR2676006B1 (fr) * | 1991-04-25 | 1994-04-15 | Micron Couleurs Ste Languedocien | Procede de concentration de solutions aqueuses d'acides par electrodialyse. |
WO1993006261A1 (en) * | 1991-09-23 | 1993-04-01 | Spunboa Pty Ltd | Electrowinning metals from solutions |
DE4218915A1 (de) * | 1992-06-10 | 1993-12-16 | Heraeus Elektrochemie | Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung einer Metallionen und Schwefelsäure enthaltenden wäßrigen Lösung sowie Verwendung |
JP2010504423A (ja) * | 2006-09-21 | 2010-02-12 | キュイテ−フェル エ チタン インコーポレイティド | 鉄分の豊富な金属塩化物の廃棄物からの金属鉄および塩素価値の回収のための電気化学的方法 |
EP2265749B8 (en) * | 2008-03-20 | 2013-07-31 | Rio Tinto Fer et Titane Inc. | Electrochemical process for the recovery of metallic iron and chlorine values from iron-rich metal chloride wastes |
CN102839389B (zh) * | 2012-09-26 | 2015-06-03 | 兰州交通大学 | 一种膜法金属氯化物电积精炼生产方法 |
WO2016159051A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 栗田工業株式会社 | 金属イオン含有酸液の処理方法及び処理装置 |
RU2709305C1 (ru) * | 2019-02-13 | 2019-12-17 | Дмитрий Юрьевич Тураев | Регенерация солянокислого медно-хлоридного раствора травления меди методом мембранного электролиза |
CN110314421B (zh) * | 2019-07-19 | 2021-07-06 | 广西科佳装备科技有限公司 | 一种工业废水降解处理用便于进行清理的沉淀设备 |
AT523081B1 (de) * | 2019-10-15 | 2022-02-15 | David Dr Techn Konlechner | Beizen von Stählen unter Verwendung einer Membran |
AU2021478849A1 (en) * | 2021-12-15 | 2024-06-13 | Arcelormittal | Apparatus for production of iron metal by electrolysis |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2967806A (en) * | 1953-04-02 | 1961-01-10 | Hooker Chemical Corp | Electrolytic decomposition with permselective diaphragms |
US2810686A (en) * | 1954-11-09 | 1957-10-22 | Rohm & Haas | Electrolytic treatment of waste sulfate pickle liquor |
US2865823A (en) * | 1957-06-04 | 1958-12-23 | United States Steel Corp | Method of reclaiming waste pickle liquor |
US3072545A (en) * | 1961-11-20 | 1963-01-08 | Ionics | Electroplating of metals |
-
1974
- 1974-05-28 FR FR7418478A patent/FR2273082B1/fr not_active Expired
-
1975
- 1975-05-23 NO NO751842A patent/NO751842L/no unknown
- 1975-05-24 DE DE19752523117 patent/DE2523117A1/de not_active Withdrawn
- 1975-05-27 AU AU81550/75A patent/AU506969B2/en not_active Expired
- 1975-05-27 NL NL7506208A patent/NL7506208A/xx not_active Application Discontinuation
- 1975-05-27 IT IT2374575A patent/IT1038521B/it active
- 1975-05-27 SE SE7506042A patent/SE7506042L/xx unknown
- 1975-05-28 GB GB2325975A patent/GB1513553A/en not_active Expired
- 1975-05-28 CA CA227,956A patent/CA1044641A/en not_active Expired
- 1975-05-28 US US05/581,674 patent/US4058441A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-05-28 ES ES437948A patent/ES437948A1/es not_active Expired
- 1975-05-28 JP JP6310175A patent/JPS516881A/ja active Pending
- 1975-05-28 DK DK237575A patent/DK237575A/da not_active Application Discontinuation
- 1975-05-28 BE BE156805A patent/BE829602A/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2273082A1 (no) | 1975-12-26 |
FR2273082B1 (no) | 1978-03-31 |
GB1513553A (en) | 1978-06-07 |
IT1038521B (it) | 1979-11-30 |
JPS516881A (no) | 1976-01-20 |
BE829602A (fr) | 1975-11-28 |
US4058441A (en) | 1977-11-15 |
DK237575A (da) | 1975-11-29 |
SE7506042L (sv) | 1976-01-30 |
AU8155075A (en) | 1976-12-02 |
DE2523117A1 (de) | 1975-12-04 |
ES437948A1 (es) | 1977-04-16 |
AU506969B2 (en) | 1980-01-31 |
NL7506208A (nl) | 1975-12-02 |
CA1044641A (en) | 1978-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO751842L (no) | ||
US4172773A (en) | Novel halogenation process and apparatus | |
JP3716042B2 (ja) | 酸性水の製造方法及び電解槽 | |
KR100351311B1 (ko) | 혼합산화제가스를생산하는전해조 | |
Zaslavschi et al. | Electrochemical CaCO3 scale removal with a bipolar membrane system | |
US4240884A (en) | Electrolytic production of alkali metal hypohalite | |
CA2696088A1 (en) | Low-energy electrochemical proton transfer system and method | |
CN102066268A (zh) | 用浓度差能使盐水脱盐的方法、装置和设备 | |
JP2004536222A (ja) | 電気めっきプロセスにおいて金属イオンの濃度を回復するための電解セル | |
US4149946A (en) | Recovery of spent pickle liquor and iron metal | |
US20070056847A1 (en) | Electrochemical liquid treatment equipments | |
US6899803B2 (en) | Method and device for the regulation of the concentration of metal ions in an electrolyte and use thereof | |
CN110510713A (zh) | 一种电渗析装置和利用电渗析装置分离酸和盐的方法 | |
US3072545A (en) | Electroplating of metals | |
JP2001271193A (ja) | テトラメチル水酸化アンモニウムの合成 | |
US3969207A (en) | Method for the cyclic electrochemical processing of sulfuric acid-containing pickle waste liquors | |
US1260830A (en) | Electrolytic deposition of copper from acid solutions. | |
US4415413A (en) | Method of concentrating alkali metal hydroxide in a cascade of hybrid cells | |
JPH11226576A (ja) | 廃液の処理方法および処理装置 | |
JPH05238736A (ja) | クロモ硫酸の電気化学的再生法 | |
US4246078A (en) | Method of concentrating alkali metal hydroxide in hybrid cells having cation selective membranes | |
GB2048942A (en) | Halogenation process and apparatus | |
JPH0125835B2 (no) | ||
US1952850A (en) | Method and apparatus for galvanic deposition of copper and other metals | |
PT86003B (pt) | Processo de remocao electroquimica de hipoclorito de licores de celulas contendo clorato |