SU1125001A1

SU1125001A1 - Method of isolating sulfuric acid from solutions

Info

Publication number: SU1125001A1
Application number: SU823563508A
Authority: SU
Inventors: Ольга Сергеевна Погребенкова; Иван Иванович Тезиков; Владимир Исакович Юдкевич; Александр Петрович Замараев; Кирилл Максимович Салдадзе
Priority date: 1982-12-21
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1984-11-23

Abstract

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ РАСТВОРОВ путем электродиализа в трехкамерном электродиализаторе с ионитовыми мембранами, включающий обрработку мембран, циркул цию раствора через среднюю камеру электродиализатора и 1-0,2%-ного раствора серной кислоты через его электродные камеры, отличаю щ и и с тем, что, с целью повышени производительности процесса и снижени энергозатрат, обработку мембран ведут в ходе электродиализа перед подачей серной кислоты в Электродные камеры путем циркул ции через них раствора гидроокиси кальци в течение 5-10 мин. (ЛA METHOD FOR SULFURIC ACID ISOLATION FROM SOLUTIONS by electrodialysis in a three-chamber electrodialyzer with ion-exchange membranes, including membrane treatment, circulation of the solution through the middle chamber of the electrodialysis apparatus and a 1-0.2% solution of sulfuric acid through its electrode chambers, distinguishes this and so that, in order to increase the productivity of the process and reduce energy consumption, membrane treatment is carried out during electrodialysis before sulfuric acid is supplied to the electrode chambers by circulating calcium hydroxide solution through them for 5-10 min. (L

Description

Изобретение относитс к электродиализной технике и может быть использовано дл вьщелени серной кислоты из различных-технологических растворов в химической промьшщенности , гидротдаталлургии, горно-рудной промьшшенности и др.The invention relates to electrodialysis technology and can be used for the separation of sulfuric acid from various technological solutions in the chemical industry, hydrodatallurgy, mining industry, etc.

Известен способ электродиализного вьщелени серной кислоты из отработанных титансодержащих растворов с использованием ионообменных (ионитоэьк ) мембран гетерогенного типа МА-40Л .тс лавсановой армировкой ijj.The known method of electrodialysis separation of sulfuric acid from spent titanium-containing solutions using ion-exchange (ion-exchanger) membranes of the heterogeneous type MA-40L. I rjavi reinforcement ijj.

Недостатками способа вл ютс нийка стеггень разделени и низка концентраци получаемой серной кислоты (3-5%), значительна продолжительность процесса и большой расход электроэнергии , что объ сн етс обратной диффузией серной кислоты через гетерогенные мембраны за счет неплотностей мейсду ионообменными мембранами и армировкой , микротрещин самого ионообменного материала и низкой, селективностью указанных мембран в креп- ких растворах серной кислоты.The disadvantages of this method are the low staggered separation and the low concentration of sulfuric acid produced (3-5%), the length of the process and the high power consumption, which is explained by the reverse diffusion of sulfuric acid through heterogeneous membranes due to leaks with ion-exchange membranes and reinforcement ion exchange material and low selectivity of these membranes in strong solutions of sulfuric acid.

Известен также способ электродиализа водных растворов кислот, в ТОМЧИС ле и серной, с использованием мембран, имеющих анионообменные группы, на которые нанос т тонкий слой вещества , имеклцего катионообменные группы, например продукт конденсации натриевой соли нафталинсульфокислоты и формальдегида, натриевую соль полистиролсульфокислоты , натриевую соль лаурилбензолсульфокислоты и др. В результате получают мембраны с пониженным коэффициентом обратной диффузии 1,5-10 см2/с. Удельный расход электроэнергии составл ет 2,5:7 ,1 квт-ч. Способ заключаетс впрокг пускании рабочего раствора через дилюатные камеры многокамерного электpoдиiaЛизaтoipa с одновременнь м пропусканием через камеры насьщени и электродные камеры подкисленной воды . В камерах насыщени и в анодной камере, концентраци серной кислоты нарастает, в дилюатных камерах - снижаетс С 23.Also known is the method of electrodialysis of aqueous solutions of acids, in TOMCHIS and sulfuric, using membranes having anion-exchange groups and others. As a result, membranes with a reduced back diffusion coefficient of 1.5-10 cm2 / s are obtained. The specific power consumption is 2.5: 7, 1 kWh. The method consists in launching the working solution through the dilution chambers of the multi-chamber electrodiase lysatoipa with simultaneous transmission through the saturation and electrode chambers of acidified water. In the saturation chambers and in the anode chamber, the concentration of sulfuric acid increases, in diluat chambers, C 23 decreases.

.Недостатками этого способа вл ютс большой расход электроэнергии и больша продолжительность процес-. са при работе с концентрированными , растворами серной кислоты.The disadvantages of this method are the high power consumption and the long duration of the process. when working with concentrated solutions of sulfuric acid.

Цель изобретени - повышение производительности процесса и снижение энергозатрат.The purpose of the invention is to increase the productivity of the process and reduce energy consumption.

Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу вьщелени серно кислоты из растворов путем электродиализа в трехкамерном электродиализаторе с ионитовьми мембранами,включающему обработку мембран, циркул цию через среднюю камеру электродиализатора и 1-0,2%-ного раствора серной кислоты через его электродные, камеры, обработку мембран ведут в ходе электродиализа перед подачей се . ной кислоты в электродные камеры путем циркул ции через них раствора гидроокиси кальци в течение 5-10 минThis goal is achieved by the method of extracting sulfuric acid from solutions by electrodialysis in a three-chamber electrodialyzer with ion-membrane membranes, including membrane processing, circulation through the middle chamber of an electrodialysis cell and a 1-0.2% solution of sulfuric acid through its electrode chambers, membrane treatment is carried out during electrodialysis before feeding cross. acid into the electrode chambers by circulating calcium hydroxide solution through them for 5–10 min

При взаимодействии ионов кальци с ионами 30 серной кислоты получаетс нерастворимьй в этой среде сульфат кальци , который покрывает тонко пленкой поверхность мембран и уплотн ет микротрещины, не преп тству прохождению ионов водорода и сульфатионов , обеспечива хорошую электропроводность .в растворах серной кислоты .. When calcium ions interact with sulfuric acid ions, calcium sulphate is insoluble in this medium, which covers the membrane surface with a thin film and compacts the microcracks, without interfering with the passage of hydrogen ions and sulfations, providing good electrical conductivity in sulfuric acid solutions.

Способ осуществл ют.циркул цией рабочего раствора через среднюю камеру трехкамерного электродиализатора и циркул цией са(ОН)2 через электродные камеры с последующим пропусканием через электродные камеры О,2-1%-ного раствора серной кислоты. В трехкамерном электродиализаторе анодна камера вл етс камерой насыщени и в ней происходит нарастание концентрации серной кислоты. ВThe method is carried out by circulating the working solution through the middle chamber of a three-chamber electrodialyzer and circulating Ca (OH) 2 through the electrode chambers, followed by passing O, 2-1% solution of sulfuric acid through the electrode chambers. In a three-chamber electrodialyzer, the anodic chamber is a saturation chamber and an increase in the concentration of sulfuric acid occurs in it. AT

. дилюатной (средней) камере происходит снижение концентрации серной кислоты. В результате получают 20,945 ,1%-ный раствор серной кислоты высокой чистоты, не содержащей примесей , отвечающей по качеству требовани м .марки х.ч.. diluate (middle) chamber there is a decrease in the concentration of sulfuric acid. The result is a 20.945, 1% solution of sulfuric acid of high purity, not containing impurities, which meets the quality requirements of the brand H.H.

Пример 1,. Через электродные камеры трехкамерного электродиализаторн с катионитовой мембраной марки Ж-40Л с коэффициентом обратной диффузии 2,, с анионитовой мембраной марки МА-41Л с коэффициентом обратной диффузии 2,4-10 сМ /с циркулируют в течение 10 мин 100 млгидроокиси кальци , а затем начинают циркулировать (по 100 мл через каждую камеру) 0,2%-ный раствор серной кислоты марки х.ч. При этом коэффициент обратной диффузии катионитовой мембраны снижаетс до 0,85 . - 3 .1 айЬонитовой марки - до 1,0-10 м с Одновременно через среднюю камеру циркулируют 100 млраствора техничес кой серной кислоты с концентрацией 25,8 вес.% при .напр жении 20В и плбт ности тока 0,4 А/дм в течение 8ч; В результате опыта получают 100 М . раствора серной кислоты марки х.ч. с концентрацией 20,9 вес.%, ТОО мп. 0,2%-ного раствора серной кислоты марки X.ч., который используют повторно J 100 мл раствора технической .серной кислоты с концентрацией 4,2 вес.%. Удельный расход .электроэнергий равен 1,33 квт.ч, . кг. . , . . . Пример 2. Через электродные камеры по примеру 1 циркулируют сначала гидроокись кальци , а затем 0,6%-ный раствор серной кислоты марки х.ч. При этом коэффициент обрагной диффузии катионитовой мембраны снижаетс до 0,, аниони - .- ::. . товой мембраны - до 0,98 10 . Одаовременно через среднюю камеру цир-t кулируют 100 МП отработанной суспензии с, содержанием 15,6 вес.% метатитановой кислоты и 42,5 вес.%:серной кислоты при напр жении 10В и плот.ности тока 1,ОА/дм в течение 6 ч. . В результате опыта получают 100 мл раствора серной кислоты марки х.ч. с концентрацией 37,0 вес.%, 100 мп 0,6%-ного раствора серной кислоты марки Х.Ч., который используют поBTOpHOf ЮОмп титансодержащей суспен-, 01 . 4 зии с концентрацией 4,8 вес.% серной кислоты и 15,6 вес.% метатитановой кислоты. Удельный расход электроэнергии равен 0,78 . кг . Пример 3. Через электродные камеры по примеру 1 циркулируют сначала гидроокись, а .затем 1%-ный рас-, твор серной кислоты марки х.ч.Одно- времен ю через-среднюю цирку- лируют 100 мл водного раствора сульфомассы рко-синего антрахинонрвого jcpaсител , содер ащего 50 вес.% серной кислоты, при напр жении 4В и плотности тока 2А/дм в течение 10 ч. . , В результате опыта получают 100 мп раствора серной кислоты нарки х.ч. с концентрацией 45,1 вес.%; 100 мл 1%-ного раствора серной кислоты, которьй не используют повторно 100 мп . водного коллоидного раствора ркосинего антрахинонового красител -с концентрацией серной кислоты 4,1 вес.%. Удельный расход электроэнергии paBeri 0,742 , кг . Селективность мембран зависит от времени пропускани раствора Са(ОН)2 и имеет существенное значение.По экспериментальным даннслм минимальное врем пропускани составл ет 5 мин, максимальное 1О мин, Дальнейша обработка не эффективна, что видно из приведенной таблицы (селективность . получена в 10%-ном растворе серной кислоты).Example 1 Through electrode chambers of a three-chamber electrodialyzer with a Zh-40L cation-exchange membrane with an inverse diffusion coefficient of 2 ,, with an anion-exchange membrane of the MA-41L brand with an inverse diffusion coefficient of 2.4-10 cM / s, they circulate for 10 minutes with 100 ml calcium hydroxide, and then they start circulate (100 ml through each chamber) a 0.2% solution of sulfuric acid brand h.ch. The coefficient of inverse diffusion of the cation membrane is reduced to 0.85. - 3 .1 Åbnitovy brand - up to 1.0-10 m. At the same time 100 ml of technical sulfuric acid solution with a concentration of 25.8 wt.% Is circulated through the middle chamber at a voltage of 20 V and a current density of 0.4 A / dm in for 8 hours; As a result of the experience, 100 M is obtained. solution of sulfuric acid brand h.ch. with a concentration of 20.9 wt.%, LLP MP. 0.2% aqueous solution of sulfuric acid grade X.ch., Which is used again J 100 ml of a solution of technical. Sulfuric acid with a concentration of 4.2 wt.%. The specific consumption of electricity is 1.33 kWh,. kg . , . . Example 2. Calcium hydroxide is first circulated through the electrode chambers of Example 1, and then a 0.6% solution of sulfuric acid of the chemically pure grade. At the same time, the diffusion coefficient of the cation-exchange membrane decreases to 0, anions - .- ::. . product membrane - up to 0.98 10. A 100 MP waste suspension with a content of 15.6 wt.% Metatitanic acid and 42.5 wt.%: Sulfuric acid at a voltage of 10 V and a current density of 1, OA / dm for 6 h. As a result of the experiment, 100 ml of a solution of sulfuric acid brand H.H. with a concentration of 37.0 wt.%, 100 mp of a 0.6% aqueous solution of sulfuric acid of the mark Х.Ч., which is used according to BTOpHOf UOmp titaniferous suspension, 01. 4 sia with a concentration of 4.8 wt.% Sulfuric acid and 15.6 wt.% Metatitanic acid. The specific power consumption is 0.78. kg Example 3. Hydroxide is first circulated through the electrode chambers of Example 1, and then a 1% solution of sulfuric acid brand H.H. Then 100 ml of a bright blue anthraquinone sulfomassive solution are circulated through the medium. jc racer, containing 50 wt.% sulfuric acid, at a voltage of 4V and a current density of 2A / dm for 10 hours. As a result of the experiment, 100 mp of a solution of sulfuric acid narki h.ch are obtained. with a concentration of 45.1 wt.%; 100 ml of a 1% solution of sulfuric acid, which is not reused 100 mp. aqueous colloidal solution of blue anthraquinone dye - with a sulfuric acid concentration of 4.1 wt.%. Specific power consumption paBeri 0.742 kg. The selectivity of the membranes depends on the transmission time of the Ca (OH) 2 solution and is significant. According to experimental data, the minimum transmission time is 5 minutes, the maximum is 1O minutes, Further processing is not effective, as can be seen from the table above (selectivity. Obtained in 10% - sulfuric acid solution).

511250016511250016

При уменьщении времени пропуска- .за в результате повьппени селекткв:ни менее 5 мин селективность мембранности ионообменных мембран (коэффиснижаетс незначительно. :цйент обратной диффузии снижаетс With a decrease in the time of transmission due to the selection of the electrolytes: not less than 5 min, the selectivity of the membrane of the ion-exchange membranes (the coefficient decreases slightly.: The reverse diffusion rate decreases

Предлагае№1й способ элек родиализ- 5вестным способом, снизить расходThe proposed # 1 method of electrodialysis is a well-known way to reduce consumption

него выделени сбрной кислоты из ееэлектроэнергии в 1,9-9,6 раза, аthe release of cbd acid from its electric energy is 1.9-9.6 times, and

растворов позвол ет повысить произво-также выдел ть серную кислоту из ееsolutions allows to increase the production of sulfuric acid from its

дительность процесса примерно в 2 ра-концентрированных растворов.The duration of the process is approximately 2 ra-concentrated solutions.

в 2,2-2,45 раза по сравнению с из2.2-2.45 times compared with

Claims

METHOD FOR ISOLATING SULFURIC ACID FROM SOLUTIONS by electrodialysis in a three-chamber electrodialyzer with ion exchange membranes, including membrane treatment, circulation of the solution through the middle chamber of the electrodialyzer and 1-0.2% sulfuric acid solution through its electrode chambers, characterized in that c ' ^v In order to increase the productivity of the process and reduce energy consumption, the membranes are treated * during electrodialysis ¹ before sulfuric acid is fed into the electrode chambers by circulating a solution of calcium hydroxide through them e 5-10 min.

‘I § ω with &

1 1125001 ι