RU2075545C1 - Способ изготовления диафрагмы из полиамидного материала - Google Patents
Способ изготовления диафрагмы из полиамидного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2075545C1 RU2075545C1 RU92005258/04A RU92005258A RU2075545C1 RU 2075545 C1 RU2075545 C1 RU 2075545C1 RU 92005258/04 A RU92005258/04 A RU 92005258/04A RU 92005258 A RU92005258 A RU 92005258A RU 2075545 C1 RU2075545 C1 RU 2075545C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diaphragm
- hydrogen
- manufacture
- solution
- oxygen
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: прикладная электрохимия при изготовлении диафрагм, используемых для разделения электродных пространств в щелочных электролизерах при разложении воды на водород и кислород. Сущность изобретения: волокнистый материал обрабатывают раствором, содержащим CCl4 и TiCl4, взятых в соотношении 2 : 1, 70 ч. Затем проводят обработку парами влажного аммиака в течение часа. Обработанный материал выдерживают в 7 М растворе КОН или NaОH при 90oC 40 мин. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области прикладной электрохимии и используется при разделении электродных пространств в щелочных электролизерах для разложения воды на водород и кислород.
К областям практического использования мембранной сепарации относятся следующие: извлечение водорода из технологических газов производства аммиака, регулирование отношения H2/CO при синтезе метанола, получение высокочистого водорода и др.
Известно, что полиамиды, выпускаемые промышленностью, по своим свойствам пригодны в качестве мембран для процессов разделения. Однако ионной проводимостью они не обладают [1]
Интерес к диафрагме на основе полиамидных тканей для газоразделения водорода и кислорода тесно связан с электролизными установками по производству водорода из щелочного электролита.
Интерес к диафрагме на основе полиамидных тканей для газоразделения водорода и кислорода тесно связан с электролизными установками по производству водорода из щелочного электролита.
Известно, что сильно концентрированные щелочные растворы даже при повышенных температурах не оказывают существенного влияния на прочность полиамидных материалов. Однако на прочность полиамидных материалов могут существенно повлиять окислители, в том числе кислород и перекись водорода [1]
Известен способ получения диафрагм (мембран) из раствора, когда полимер растворяют в растворителе, наносят жидкую пленку на подходящую подложку и затем полностью испаряют растворитель. Однако при этом способе получают плотные полимерные пленки, не способные к переносу ионов электролита из-за отсутствия ионогенных групп (например, SO3H-, COOH-) [1]
Известен способ получения диафрагм в процессе полимеризации. Так получают гомогенные ионообменные мембраны, в частности перфторированные мембраны с SO3H- и COOH-группами. Они уже нашли применение для осуществления процесса электролиза в водных растворах NaCl с целью получения водорода, хлора и NaOH. В этих диафрагмах ток переносится за счет миграции ионов натрия через мембрану. Технология изготовления этих мембран освоена только ведущими фирмами США и Японии. Они дороги из-за сложности технологии изготовления [2]
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ изготовления диафрагмы, в котором полимерный раствор превращают в набухшую трехмерную макромолекулярную сетку или гель путем введения ионогенных групп в матрицу или путем сшивания водорастворимого геля различными реагентами для образования трехмерной сетки связи, предотвращающей растворение геля в воде или электролите. Полученный гель образует так называемую фазоинверсионную пористую диафрагму. Однако эта диафрагма не пригодна для работы в сильно щелочных средах из-за протекающих во времени процессов деструкции органической матрицы. Такие матрицы применяются в основном в нейтральных и слабощелочных средах [1]
Для устранения указанных недостатков предлагается способ изготовления диафрагмы из полимерных материалов, содержащих структурные группы -CONH-, связанные водородными связями, путем модификации, в котором модификация полиамидного материала осуществляется замещением атомов водорода группы -NH- на группы . Ионный характер связи кислород калий или натрий в данной группировке обеспечивает ионную проводимость диафрагмы.
Известен способ получения диафрагм (мембран) из раствора, когда полимер растворяют в растворителе, наносят жидкую пленку на подходящую подложку и затем полностью испаряют растворитель. Однако при этом способе получают плотные полимерные пленки, не способные к переносу ионов электролита из-за отсутствия ионогенных групп (например, SO3H-, COOH-) [1]
Известен способ получения диафрагм в процессе полимеризации. Так получают гомогенные ионообменные мембраны, в частности перфторированные мембраны с SO3H- и COOH-группами. Они уже нашли применение для осуществления процесса электролиза в водных растворах NaCl с целью получения водорода, хлора и NaOH. В этих диафрагмах ток переносится за счет миграции ионов натрия через мембрану. Технология изготовления этих мембран освоена только ведущими фирмами США и Японии. Они дороги из-за сложности технологии изготовления [2]
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ изготовления диафрагмы, в котором полимерный раствор превращают в набухшую трехмерную макромолекулярную сетку или гель путем введения ионогенных групп в матрицу или путем сшивания водорастворимого геля различными реагентами для образования трехмерной сетки связи, предотвращающей растворение геля в воде или электролите. Полученный гель образует так называемую фазоинверсионную пористую диафрагму. Однако эта диафрагма не пригодна для работы в сильно щелочных средах из-за протекающих во времени процессов деструкции органической матрицы. Такие матрицы применяются в основном в нейтральных и слабощелочных средах [1]
Для устранения указанных недостатков предлагается способ изготовления диафрагмы из полимерных материалов, содержащих структурные группы -CONH-, связанные водородными связями, путем модификации, в котором модификация полиамидного материала осуществляется замещением атомов водорода группы -NH- на группы . Ионный характер связи кислород калий или натрий в данной группировке обеспечивает ионную проводимость диафрагмы.
Наиболее важным структурным признаком полиамидов является наличие -CONH-группы, которая обладает сильной способностью к образованию водородной связи. Наличие водородных связей обуславливает образование сильных межмолекулярных ассоциаций, влияние которых проявляется в увеличении термостабильности и уменьшении растворимости.
Предлагается способ изготовления диафрагмы из материала, представляющего собой продукт так называемого полимераналогичного превращения полиамидных материалов, а именно путем замещения атомов водорода группы -NH- на группы . Этот способ позволяет получить диафрагму с ограниченной набухаемостью, высокой гидрофильностью, электропроводностью, способностью противостоять действию окислительных агентов. Диафрагма, полученная таким способом, обладает также и ионообменными свойствами.
Из литературных источников не известен способ изготовления диафрагмы путем модификации полиамидов с целью увеличения химической стойкости, повышения эффективности разделения газов (водород, кислород) и электропроводности и предлагается впервые.
Предлагаемый способ заключается в следующем.
Пример.
Образец массой 0,22 кг/м2 толщиной до 1 мм из полиамидной нити (текс 5х2) обрабатывается при температуре 18 20oC раствором, содержащим СCl4 и TiCl4 в соотношении (2 1) в течение 70 ч. В результате протекающей реакции происходит набухание образца и образование промежуточного продукта A.
Для удаления избытка TiCl4 и HCl продукт A дополнительно промывается 3 5 раз порциями по 20 мл изопропиловым спиртом в течение 40 мин. Избыток спирта удаляется фильтровальной бумагой. Затем полученный продукт A подвергается гидролизу путем обработки его в парах воды или выдерживанием его в течение 1 ч над 50% -ным раствором NH4OH. В результате получают соединение Б с координационным числом титана равным 4.
Для придания соединению Б свойств, предъявляемых к диафрагме (перечисленных выше), это соединение обрабатывают в течение 40 мин ≈7 М раствором КОН (NaOH), предварительно насыщенным Ti(OH)4, при температуре ≈90oC. В результате обработки координационное число титана увеличивается до 6, а диафрагма вследствие этого набухает, приобретает ионообменные свойства и механическую прочность.
На конечном этапе мембрана испытывается в щелочном электролизере для получения водорода и кислорода при следующих параметрах: пл. тока ≈10 кА/м2, температура 90 95oC. В таблице представлены результаты испытаний диафрагмы толщиной до 1 мм и массой 0,22 кг/м2.
Как видно из таблицы, применение диафрагмы, изготовленной по предлагаемому способу, позволит увеличить химическую стойкость диафрагмы к окислителям, повысить эффективность газоразделения. При этом расход энергии на производство 1 м3 водорода не превышает величины, приемлемой для промышленных электролизеров с асбестовыми диафрагмами при пл. тока 3 5 кА/м2.
Claims (1)
- Способ изготовления диафрагмы из полиамидного материала путем введения в него ионогенных групп, отличающийся тем, что введение осуществляют при обработке волокнистого материала раствором, содержащим CCl4 и TiCl4 в соотношении 2 1 в течение 70 ч с последующей обработкой парами влажного аммиака в течение 1ч и выдержкой в 7М растворе КОН или NaOH при 90oС 40 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92005258/04A RU2075545C1 (ru) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | Способ изготовления диафрагмы из полиамидного материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92005258/04A RU2075545C1 (ru) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | Способ изготовления диафрагмы из полиамидного материала |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92005258A RU92005258A (ru) | 1996-04-27 |
RU2075545C1 true RU2075545C1 (ru) | 1997-03-20 |
Family
ID=20131789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92005258/04A RU2075545C1 (ru) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | Способ изготовления диафрагмы из полиамидного материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2075545C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562457C1 (ru) * | 2014-10-16 | 2015-09-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ изготовления электродно-диафрагменного блока для щелочного электролизера воды |
-
1992
- 1992-11-10 RU RU92005258/04A patent/RU2075545C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Кестинг Р.Е. Синтетические полимерные мембраны. - М.: Химия, 1991. 2. Якименко Л.М. Получение водорода, кислорода, хлора и щелочей. - М.: Химия, 1981. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562457C1 (ru) * | 2014-10-16 | 2015-09-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ изготовления электродно-диафрагменного блока для щелочного электролизера воды |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4012303A (en) | Trifluorostyrene sulfonic acid membranes | |
US4605685A (en) | Method for preparation of graft polymeric membranes | |
KR840001538B1 (ko) | 불소화 혼성막 | |
US4113922A (en) | Trifluorostyrene sulfonic acid membranes | |
US5928488A (en) | Electrolytic sodium sulfate salt splitter comprising a polymeric ion conductor | |
DE2713677C3 (de) | Hydraulisch undurchlässige kationenaustauschende Membran | |
CA1046457A (en) | Electrolytic diaphragms, and method of electrolysis using the same | |
US3868314A (en) | Ion exchange membranes | |
CA1134993A (en) | Process for preparing fluorine-containing polymers having carboxyl groups | |
KR19990044970A (ko) | 이온교환막 | |
US3904495A (en) | Electrolytic-electrodialytic and chemical manufacture of chlorine dioxide, chlorine and chloride-free alkali metal hydroxide | |
EP0194546A2 (de) | Porenmembranen | |
US4584071A (en) | Process for electrolysis of brine with iodide impurities | |
US4547411A (en) | Process for preparing ion-exchange membranes | |
RU2075545C1 (ru) | Способ изготовления диафрагмы из полиамидного материала | |
JPH0192394A (ja) | 多孔性分離体およびその製法 | |
CN111170422B (zh) | 一种耐有机溶剂阴离子交换膜的制备方法 | |
Masson et al. | Obtention and evaluation of polyethylene-based solid polymer electrolyte membranes for hydrogen production | |
JPH0317856B2 (ru) | ||
ITRM960152A1 (it) | Metodo e recupero elettrochimico di sali ed apparecchiatura per tale recupero elettrocchimico | |
US4061550A (en) | Process for electrolysis | |
US4537910A (en) | Method of producing cation-exchange membrane having roughed surface | |
JPS59203602A (ja) | 複合膜 | |
JPH08206661A (ja) | 硝酸塩の電気化学的回収方法及び装置 | |
JPS61185507A (ja) | 陰イオン交換体の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 19991111 |