PL179772B1 - Urzadzenie do usuwania metali ciezkich PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do usuwania metali ciezkich zawierajace elektrode umiesz- czona w komorze z roztworem elektrolitu oraz co najmniej dwie, o przeciwnym ladunku, membrany wymiany jonów, znamienne tym, ze zawiera wewnetrzna komore (3) z roztworem elektrolitu (4), która jest otoczona zewnetrzna komora (9) z drugim roztworem elektrolitu (7) i jest od niej oddzielona membrana (6), a na zewnetrznej scianie zewnetrznej ko- mory (9) jest usytuowana druga membra- na (11), przy czym w wewnetrznej komo- rze (3) jest umieszczony jeden roztwór elektrolitu (4), zas w zewnetrznej komo- rze (9) znajduje sie drugi roztwór elek- trolitu (10). fig 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do usuwania metali ciężkich.

Tego typu urządzenie jest stosowane zwłaszcza do usuwania metali ciężkich z gleby, gliny, szlamu i tym podobnych przy pomocy procesu elektrokinetycznego.

Znane są urządzenia do odkażania, za pomocą których usuwa się zanieczyszczenia ze skażonej ziemi albo szlamu składowanego w warunkach kontrolowanych. Inaczej mówiąc, z odizolowanego, zanieczyszczonego materiału.

Znany jest sposób usuwania zanieczyszczeń tak zwaną metodą elektrokinetyczną, w którym prąd elektryczny stosuje się w celu przemieszczania jonów metali ciężkich, znajdujących się w ziemi, w kierunku elektrod, przy których metal jest zbierany, a następnie usuwany.

Znane są urządzenia do realizacji tego sposobu, zawierające dwie elektrody, umieszczone w oddzielnych komorach, usytuowane w odpowiedniej odległości w głębi ziemi. Dodatnie jony metali ciężkich poruszają się w kierunku elektrody ujemnej, a ujemne jony metali ciężkich w kierunku elektrody dodatniej.

Jednak istnieje różnica pomiędzy przemieszczaniem się jonów, które pochodzą z procesu elektrodowego i jonów metali ciężkich, które są związane w ziemi. Jony z procesu elektrodowego są najmniej związane i przez to posiadają najlepszą ruchliwość.

W tych znanych urządzeniach znaczna część prądu procesowego jest zużyta do transportowania jonów z jednej komory elektrodowej do drugiej, zaś jedynie mniejsza część mocy jest zużywana na usuwanie metali ciężkich z ziemi.

Powoduje to, że urządzenie jest mało efektywne i nieekonomiczne, przy czym dodatkowe zwiększenie kosztów powoduje składowanie ziemi zanieczyszczonej metalami ciężkimi.

Urządzenie do usuwania metali ciężkich, według wynalazku, zawierające elektrodę umieszczoną w komorze z roztworem elektrolitu oraz co najmniej dwie, o przeciwnym ładunku, membrany wymiany jonów, charakteryzuje się tym, że zawiera wewnętrzną komorę z roztworem elektrolitu, która jest otoczona zewnętrzną komorą z drugim roztworem elektrolitu i jest od niej oddzielona membraną, a na zewnętrznej ścianie zewnętrznej komory jest usytuowana druga membrana, przy czym w wewnętrznej komorze jest umieszczony jeden roztwór elektrolitu, zaś w zewnętrznej komorze znajduje się drugi roztwór elektrolitu.

179 772

Korzystnym jest gdy zewnętrzna komora i wewnętrzna komora są odizolowane od siebie przegrodą nieprzepuszczalną dla roztworu elektrolitu.

Korzystnym jest gdy zewnętrzna komora jest połączona ze zbiornikiem zawierającym elektrody do oddzielania metali ciężkich, przy czym otwór wlotowy zbiornika jest połączony z zewnętrzną komorą.

Szczególną korzyścią rozwiązania według wynalazku jest to, że membrana wewnętrznej komory zapobiega przemieszczaniu się ładunków do elektrody, zamiast tego jony gromadzą się w zewnętrznej komorze wymiany jonów. Z opisów patentowych stanu techniki, takie jony wytrącały się na elektrodzie. Te osady powodowały zmniejszenie efektywności procesu i wydajności.

Dzięki zastosowaniu urządzenia według wynalazku, ziemia jest oddzielona od elektrod usytuowanych w komorach, zaś membrana wymiany kationowej, zapobiega wyciekaniu do ziemi anionów z komory zawierającej elektrodę ujemną. Jednocześnie zapewnione jest przechodzenie dodatnich jonów metali ciężkich z ziemi do komory zawierającej elektrodę ujemną. Ponadto zastosowanie drugiej membrany wymiany jonowej, zapobiega przechodzeniu kationów z komory elektrody dodatniej do ziemi, jednocześnie umożliwiając przechodzenie jonów metali ciężkich z ziemi. Jony z komory elektrodowej nie przechodzą do ziemi, ale pozostają w roztworze elektrolitycznym. W ten sposób energia jest zużywana w bardziej skuteczny sposób, to znaczy wyłącznie na transportowanie do elektrod związanych w ziemi jonów, a nie na transportowanie jonów pomiędzy elektrodami.

Poprzez zastosowanie urządzenia według wynalazku, możliwe jest odkażanie produktów zanieczyszczonych metalami ciężkimi przy zużyciu energii, które jest szczególnie konkurencyjne w porównaniu z innymi formami odkażania, a jednocześnie zapewnienie znacznego stopnia efektu odkażania.

Zgodnie z wynalazkiem optymalne działanie elektrody jest zapewnione poprzez odizolowanie roztworu elektrolitycznego w komorze elektrodowej od pozostałego roztworu elektrolitycznego.

Dzięki zastosowaniu krążącego roztworu elektrolitycznego, jest on pompowany do oddzielnej komory elektrodowej, w której metale ciężkie są osadzane i usuwane z roztworu elektrolitycznego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 jest schematycznym urządzeniem według wynalazku, zaś fig. 2 - urządzenie połączone ze zbiornikiem gromadzącym metale ciężkie.

Jak to przedstawiono na fig. 1 urządzenie 1 do usuwania metali ciężkich zawiera elektrodę 2 usytuowaną w zamkniętej, wewnętrznej komorze 3, która jest wypełniona pierwszym roztworem elektrolitu 4 znanego rodzaju. Korzystnie jest to roztwór azotanu sodowego, który przewodzi prąd elektryczny.

Na ścianach bocznych wewnętrznej komory 3, stanowiących przegrodę 5 nieprzepuszczalną dla roztworu elektrolitu 4, jest osadzona wewnętrzna membrana 6 wymiany jonowej, która selektywnie wybiera ładunki. W opisanym przykładzie wykonania jest ona dodatnia. Wewnętrzna membrana 6 korzystnie jest wykonana z odpowiedniego, wspomagającego i chemicznie odpornego materiału, który nie przewodzi prądu elektrycznego. Przegroda 5 wewnętrznej komory 3 jest otoczona krążącym, drugim roztworem elektrolitu 7, który jest umieszczony w komorze zewnętrznej 9. Na ścianie bocznej 10 zewnętrznej komory 9 jest usytuowana zewnętrzna, druga membrana 11 wymiany kationów. Membrany 6 i 11 wymiany jonów mają różne ładunki, korzystnie zewnętrzna druga membrana 11 zewnętrznej komory 9 ma ujemny ładunek, zaś wewnętrzna membrana 6 wewnętrznej komory 3 ma ładunek dodatni. Kiedy urządzenie 1 jest umieszczone w oczyszczanym produkcie, elektroda 2 membrany 6,11 i krążący drugi roztwór 7 elektrolitu są ustawiane tak, jak opisano powyżej. Kationy metali ciężkich są przyciągane do zewnętrznej komory 9, ale są blokowane przed kontaktem z elektrodą 2 poprzez wewnętrzną, membranę 6 wewnętrznej komory 3, natomiast ujemnie naładowane jony, zawarte w drugim roztworze elektrolitu 7 nie mogą przejść poprzez zewnętrzną, drugą membranę 11 wymiany ładunków. Jony są groma4

179 772 dzone i koncentrują się w elektrolicie 7, który korzystnie krąży pomiędzy urządzeniem 1, a zbiornikiem 18 metali ciężkich.

Takie urządzenie 1 działa zgodnie z elektrokinetycznym sposobem odkażania produktów z metali ciężkich.

Zanieczyszczony produkt oddziela się od elektrodowych komór wewnętrznej i zewnętrznej 3 i 9, przy czym membrany 6 i 11 wymiany jonowej zapobiegają uwalnianiu się anionów z komory zewnętrznej 9, naładowanej ujemnie do zanieczyszczonego produktu, którym korzystnie jest ziemia. Jednocześnie dodatnie jony metali ciężkich przechodzą z produktu - ziemi, do zewnętrznej komory 9 naładowanej ujemnie.

W tym samym czasie, wewnętrzna membrana 6 wymiany anionowej stanowi barierę dla kationów z elektrody 2 dodatniej i nie pozwala na przechodzenie jonów do produktu, ziemi. Zapewnione jest tylko przechodzenie ujemnych jonów metali ciężkich z produktu (ziemi) do komory wewnętrznej 3 elektrody 2 naładowanej dodatnio.

Urządzenie 1, według wynalazku, korzystnie jest wkładane bezpośrednio do zanieczyszczonego produktu ziemi, szlamu czy osadu w zbiornikach.

Korzystnie urządzenie zawiera kilka oddzielnych roztworów elektrolitycznych 4, 7 i membran 6,11 wymiany jonów, w ten sposób umożliwiając osiągnięcie selektywnego odkażania konkretnych jonów metali.

179 772

179 772

fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do usuwania metali ciężkich zawierające elektrodę umieszczoną w komorze z roztworem elektrolitu oraz co najmniej dwie, o przeciwnym ładunku, membrany wymiany jonów, znamienne tym, że zawiera wewnętrzną komorę (3) z roztworem elektrolitu (4), która jest otoczona zewnętrzną komorą (9) z drugim roztworem elektrolitu (7) i jest od niej oddzielona membraną (6), a na zewnętrznej ścianie zewnętrznej komory (9) jest usytuowana druga membrana (11), przy czym w wewnętrznej komorze (3) jest umieszczony jeden roztwór elektrolitu (4), zaś w zewnętrznej komorze (9) znajduje się drugi roztwór elektrolitu (10).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zewnętrzna komora (9) i wewnętrzna komora (3) są odizolowane od siebie przegrodą (5) nieprzepuszczalną dla roztworu elektrolitu (4).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zewnętrzna komora (9) jest połączona ze zbiornikiem (18) zawierającym elektrody do oddzielania metali ciężkich, przy czym otwór wylotowy zbiornika (18) jest połączony z zewnętrzną komorą (9).