SU138226A1 - Method for conducting ion-exchange two-temperature mixture separation processes - Google Patents

Method for conducting ion-exchange two-temperature mixture separation processes

Info

Publication number
SU138226A1
SU138226A1 SU617195A SU617195A SU138226A1 SU 138226 A1 SU138226 A1 SU 138226A1 SU 617195 A SU617195 A SU 617195A SU 617195 A SU617195 A SU 617195A SU 138226 A1 SU138226 A1 SU 138226A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
temperature
ion
separation
exchange
column
Prior art date
Application number
SU617195A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.К. Боресков
С.Г. Катальников
Б.М. Андреев
Original Assignee
Г.К. Боресков
С.Г. Катальников
Б.М. Андреев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Г.К. Боресков, С.Г. Катальников, Б.М. Андреев filed Critical Г.К. Боресков
Priority to SU617195A priority Critical patent/SU138226A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU138226A1 publication Critical patent/SU138226A1/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)

Description

Ионный обмен как способ разделени  близких по свойствам катионов в последние годы получил широкое распространение.Ion exchange as a method for separating cations of similar properties in recent years has become widespread.

Известные способы противоточного ионного обмена в применении к разделению бинарных или многокомпонентных смесей катионов, близких по своим свойствам, а также изотопов, не получили распространени  ввиду трудностей осуществлени  движени  катионита, привод щих к ухудшению гидродинамических условий при противоточном разделении, что, в свою очередь, увеличивает ВЭТТ, т. е. одну из величин , характеризующих эффективность процесса.The known methods of countercurrent ion exchange as applied to the separation of binary or multicomponent mixtures of cations that are similar in their properties, as well as isotopes, have not become widespread due to the difficulties of cationite movement, which leads to deterioration of hydrodynamic conditions under countercurrent separation, which in turn increases WATT, i.e. one of the quantities characterizing the efficiency of the process.

Двухтемпературный способ разделени  смесей известен (например , разделение изотопов водорода, изотопным обменом между водой и сероводородом).The two-temperature method of separation of mixtures is known (for example, the separation of hydrogen isotopes, isotopic exchange between water and hydrogen sulfide).

Предлагаетс  способ разделени  смеси близких по свойствам катионов , а также изотопов двухтемпературным ионообменным методом, основанным на зависимости коэффициентов ионообменного разделени  от температуры.A method is proposed for separating a mixture of cations of similar properties as well as isotopes by a two-temperature ion-exchange method based on the dependence of ion-exchange separation coefficients on temperature.

Разделение смеси осуществл етс  в результате непрерывного противоточного ионообменного процесса с неподвижным катионитом и подвижным температурным полем.The separation of the mixture is carried out as a result of a continuous countercurrent ion-exchange process with a fixed cationite and a moving temperature field.

Установка содержит р д последовательно соединенных между собою секций, заполненных ионообменной смолой, через которую проходит поток рабочего раствора, прокачиваемого циркул ционным насосом . Кажда  секци  оснащена обогревателем и теплообменником дл  теплоносител . В одной части общего числа секции установки поддерживаетс  температура, например, 5-6°, в то врем  как в остальных секци х - 60-65°. Таким образом, цепь секций образует две зоны с различными температурами.The installation contains a series of sections connected in series between themselves, filled with an ion-exchange resin, through which the flow of working solution passes through a circulation pump. Each section is equipped with a heater and heat exchanger for the coolant. In one part of the total number of the installation section, the temperature is maintained, for example, 5-6 °, while in the other sections - 60-65 °. Thus, the chain of sections forms two zones with different temperatures.

По истечении определенного промежутка времени головна  секци  холодной зоны путем переключени  тепло- и холодоносителей начинаетAfter a certain period of time has passed, the head section of the cold zone, by switching over the heat and coolants, begins

№ 138226- 2 работать в качестве хвостовой секции гор чей зоны, а хвостова  секци  гор чей зоны - в качестве головной секции холодной зоны.№ 138226-2 to work as the tail section of the hot zone, and the tail section of the hot zone - as the head section of the cold zone.

Теплообменники между секци ми предотвращают «размыв границы между холодной и гор чей зонами и служат дл  рекуперации энергии.The heat exchangers between the sections prevent the "erosion of the boundary between the cold and hot zones and serve to recover energy.

Предлагаемый способ  вл етс  оригинальным вариантом противоточного непрерывного двухтемпературного процесса. Такого рода ионообменные процессы неизвестны.The proposed method is the original version of the countercurrent continuous two-temperature process. This kind of ion exchange processes are unknown.

Преимуп еством способа  вл етс  непрерывность процесса, его эффективность , а также исключение движени  катионита, которое замен етс  движением температурного пол .The advantage of the method is the continuity of the process, its efficiency, as well as the elimination of the movement of the cation exchanger, which is replaced by the movement of the temperature field.

Из литературы известно, что величина коэффициента разделени  двух ионов при обмене их между раствором и катионитом зависит от температуры. Наличие температурной зависимости коэффициента разделени  дает возможность осуществить ионообменное разделение по двухтемпературной схеме, в которой будет отсутствовать химическа  регенераци  ионообменной смолы.From the literature it is known that the magnitude of the separation factor of two ions when exchanging them between the solution and the cationite depends on the temperature. The presence of the temperature dependence of the separation factor makes it possible to carry out ion-exchange separation according to a two-temperature scheme, in which chemical regeneration of the ion-exchange resin will be absent.

На фиг. 1 изображена принципиальиа  схема двухтемпературной разделительной установки, по сн юща  предлагаемый способ.FIG. Figure 1 shows a schematic diagram of a two-temperature separation unit, explaining the proposed method.

Установка дл  разделени  ионов и изотопов состоит из двух колонок А н В, в каждой из которых поддерживаетс  определенна  температура . .В колонках осуществл етс  противоток твердой фазы (поток катионита- LI) и раствора (поток раствора- L2). Катионит должен иметь резко выраженную температурную зависимость коэффициента разделени  (например, СБС) по отношению к раздел емым ионам (или изотопам). Втора , жидка  фаза представл ет собой раствор, содержащий раздел емые ионы (или изотопы).The unit for the separation of ions and isotopes consists of two A n B columns, each of which is maintained at a certain temperature. The columns carry out a countercurrent of the solid phase (cation resin-LI flow) and solution (solution flow-L2). The cation exchanger should have a pronounced temperature dependence of the separation factor (e.g. SBS) with respect to the ions (or isotopes) to be separated. The second, liquid phase is a solution containing separable ions (or isotopes).

В колонке Л разделение происходит при температуре TI, с соответствующим этой температуре коэффициентом разделени  аь В колонке В оймен происходит при темнературе Г,, при которой коэффициент раздел&|{и  az, будет меньше оь Дл  увеличени  эффективности разделени  температура TZ должна быть максимальной, при которой еще не будет происходить деструкци  катионита (дл  СБС 80°). Поток фазы катионита может быть замкнутым. Питание F осуществл етс  в форме раствора, вводимого в нижнюю часть колонки, где концентраци  раздел емого иона в растворе равна концентрации его в потоке питани . Отбор продукта Р с концентрацией Хк производитс  из потока раствора между колонками. Поток раствора на выходе из колонки А, где концентраци  выдел емого иона минимальна, идет в отвал.In column L, the separation occurs at a temperature TI, with the separation factor ai corresponding to that temperature. In column B, the oimen occurs at temperature T, at which the partition coefficient & | {and az will be less. For increasing the separation efficiency, the temperature TZ should be maximum, which still will not occur destruction of the cation exchanger (for SBS 80 °). The phase flow of the cation exchanger can be closed. The feed F is in the form of a solution introduced into the lower part of the column, where the concentration of the ion to be separated in the solution is equal to its concentration in the feed stream. The selection of product P with concentration Xk is made from the solution flow between the columns. The solution flow at the exit from column A, where the concentration of the released ion is minimal, goes to the dump.

Так как 02 аь концентраци  во вход щем в колонку В обогащенном потоке LI будет выше равновесной дл  температуры Т в колонке В. Вследствие этого в колонке В будет идти процесс в сторону установлени  нового равновеси . Этот процесс будет вести к десорбции из потока LI обогащаемого катиона и переводу его в поток L.Since 02 is the concentration in the enriched stream B in the enriched stream LI will be higher than the equilibrium for the temperature T in column B. As a result, in column B there will be a process towards the establishment of a new equilibrium. This process will lead to desorption from the LI stream of the enriched cation and its transfer to the stream L.

Противоточный обменный процесс осуществл етс  без специального обращени  фаз. Концентраци  Хн выдел емого иона в потоке W, идущем в отвал, стрем ща с  при бесконечно большом числе ступеу ней к (lim У ) будет меньше концентрации в питающемThe countercurrent exchange process is carried out without special treatment of the phases. The concentration Xn of the released ion in the stream W going to the dump will, with an infinitely large number of steps, go to (lim Y) there will be less concentration in the feed

растворе - Х (тУ azX). За счет разности концентраций во вход щем и уход щем потоках происходит обогащение и отбор продукта .solution - X (tU azX). Due to the concentration difference in the incoming and outgoing flows, enrichment and product selection takes place.

На фиг. 2 изображен графически процесс, происход щий в колонке рассмотренной схемы в системе координат X - У,FIG. 2 graphically depicts the process occurring in a column of the considered scheme in the coordinate system X - Y,

где: X - концентраци  компонента в обедненной фазе; У - концентраци  компонента в обогащенной фазе. Обозначим:where: X is the concentration of the component in the lean phase; Y is the concentration of the component in the enriched phase. Denote:

у 1 -л: -, равновесна  крива  низкотемпературной зоны вat 1 - l: -, equilibrium is the curve of the low-temperature zone in

колонке (Л на фиг. 1);column (L in Fig. 1);

411V«2 -- Г равновесна  крива  высокотемпературной зоны в411V «2 - Г equilibrium with the curve of the high-temperature zone in

колонке (В на фиг. 1).column (B in Fig. 1).

Рабоча  лини  колонки А  вл етс  пр мой линией, описываемой следующим уравнением:The working line of column A is the straight line described by the following equation:

Y ,(X-X,) + Y,,Y, (X-X,) + Y ,,

Рабоча  лини  колонки В выражаетс  так: (Х-Х„) + },The working line of column B is expressed as: (XX) +},

Осуществл   питание в точке, расположенной ниже верхнего конца колонки А, можно создать ионообменный разделительный процесс с исчерпыванием, схема которого изображена на фиг. 3. В этом случае из колонки А будет уходить в отвал ноток раствора с концентрацией выдел емого иона, меньщей исходной. Процесс, происход щий в колонке с исчерпыванием, графически изображен в координатах X - У на фиг. 4. Величины , 2 и 1з дл  процесса, изображенного на фиг. 3, рассчитываютс  так же, как и дл  процесса, изображенного на фиг. 1, с помощью уравнений материального баланса.By feeding at a point below the upper end of column A, it is possible to create an ion-exchange separation process with exhaustion, the scheme of which is shown in FIG. 3. In this case, from the column A will go to the dump notes of the solution with the concentration of the emitted ion, less than the original. The process occurring in the column with exhaustion is graphically depicted in the coordinates X - Y in FIG. 4. Values, 2 and 1h for the process depicted in FIG. 3 are calculated in the same way as for the process shown in FIG. 1, using the equations of material balance.

Исход  из вышеизложенного, предлагаетс  следующий вариант двухтемпературной установ-ки ионообменного разделени  ионов (в частности , метод может быть применен дл  разделени  изотопов).Based on the foregoing, the following version of the two-temperature installation of ion-exchange ion separation is proposed (in particular, the method can be applied for the separation of isotopes).

Разделение ионов можно осуществить по следующей схеме (фиг. 5). В ионообменной колонке неподвижно расположены катионит с резко выраженной температурной зависимостью коэффициента разделени  ионов (например, СБС). Катионит насыщен раздел емыми ионами. Через ионообменник пропускаетс  раствор солей раздел емых ионов. В определенной части разделительной колонки создаетс  повышенна  температура. Зона с высокой температурой оередвигаетс  со скоростью, меньшей скорости движени  раствора в колонке. Направление движени  температурной зоны должно совпадать с направлением движени  раствора. При определенных параметрах установки соотношение скоростей движени  раствора и температурной зоны определ ют соотношение потоков в разделительной колонке. Если при Т коэффициент разделени  больше, чем при Га, то при движении раствора и температурных зон вверх на верхнем конце низкотемпературной зоны будет концентрироватьс  более легко сорбируемый ион, а на нижнем конце другой ион.The separation of ions can be carried out according to the following scheme (Fig. 5). In the ion exchange column, a cation exchanger with a pronounced temperature dependence of the ion separation factor (e.g., SBS) is fixedly positioned. The cation exchanger is saturated with separated ions. A solution of the salts of the separated ions is passed through the ion exchanger. An elevated temperature is created in a certain part of the separation column. The high temperature zone is moving at a speed less than the velocity of the solution in the column. The direction of movement of the temperature zone should coincide with the direction of movement of the solution. At certain installation parameters, the ratio of the flow rates of the solution and the temperature zone determine the ratio of the flows in the separation column. If at T the separation factor is greater than at ha, then when the solution and temperature zones move upwards, the more adsorbed ion will concentrate more easily at the upper end of the low-temperature zone, and another ion will be concentrated at the lower end.

Схема на фиг. 5 дана дл  случа  концентрировани  из исходной смеси менее легко сорбируемого иона. При осуществлении процесса с целью концентрировани  другого иона соответственно мен ютс  точки отбора, питани  и отвала.The circuit in FIG. 5 is given for the case of the concentration of a less easily sorbed ion from the initial mixture. When the process is carried out with the aim of concentrating the other ion, the points of selection, feeding, and heap change accordingly.

Осуществл   питание через точку колонки, расположенную внутри температурной зоны, можно осуществить процесс концентрации обоих ионов (процесс исчерпывани ).By feeding through the point of the column located inside the temperature zone, it is possible to carry out the process of concentration of both ions (exhaustion process).

- 3 № 138226- 3 No. 138226

L., гдеL., where

где I-, -:. LIwhere i-, - :. LI

№ 138226- 4 На фиг. 6 дана схема такого процесса. В точке, из когорой на схеме фиг. 6 осуществл етс  отбор, концентрируетс  более трудно сорбируемый ионообменником ион. Из точки отвала будет отбиратьс  другой ион.No. 138226-4. In FIG. 6 is a diagram of such a process. At the point from the diagram in FIG. 6, the selection is carried out, the ion that is more difficult to sorb by the ion exchanger is concentrated. A different ion will be taken from the dump point.

Движение температурной зоны по колонке можно осуществить, либо перемеща  по колонке нагреватель, либо, разбив колонку на р д секций, подавать в одни секции теплоноситель, а в остальные хладагент и производить соответствующие переключени  подачи холодного и гор чего агента.The movement of the temperature zone through the column can be accomplished either by moving the heater through the column, or by breaking the column into a number of sections, supplying coolant to one section and coolant to the rest and making appropriate switchings of the cold and hot agent.

Пример. Результаты разделени  лити  и аммони , полученные на лабораторной установке.Example. The results of the separation of lithium and ammonium, obtained in a laboratory setup.

Колонки А т В (см. фиг. 5) выполнены в виде 12 стекл нных  чеек , наполненных катионитом СБС. Движение температурных зон осуществл ют поочередным переключением нагревателей  чеек, наход щихс  к данному времени на концах зоны, с работы при температуре Г на работу при температуре TZ и наоборот. Результаты одного из опытов представлены в виде графика (см. фиг. 7), на котором дано распределение концентраций лити  по разделительным  чейкам.The A t B columns (see Fig. 5) are made in the form of 12 glass cells filled with SBS cationite. The movement of temperature zones is carried out by alternately switching cell heaters that are at a given time at the ends of the zone from operation at temperature T to operation at temperature TZ and vice versa. The results of one of the experiments are presented in the form of a graph (see Fig. 7), which shows the distribution of lithium concentrations among the separation cells.

Предмет изобретени Subject invention

Способ проведени  ионообменных двухтемпературных процессов разделени  смесей в растворе путем их пропускани  через катионит с резко выраженной температурной зависимостью коэффициента разделени , отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  эффективности и непрерывности процесса, разделение осуществл ют в секционированной колонке, заполненной неподвижным катионитом, при постепенном перемещении по длине колонны гор чей и холодной зон путем соответствующего переключени  тепло- и холодоносител , омывающих секции через стенку.The method of conducting ion-exchange two-temperature separation processes of mixtures in solution by passing them through cation resin with a pronounced temperature dependence of the separation coefficient, characterized in that, in order to ensure efficiency and continuity of the process, the separation is carried out in a partitioned column filled with a fixed cation resin, while gradually moving along the length of the column of hot and cold zones by appropriately switching the heat and coolant washing the sections through the wall.

Фиг. IFIG. I

i/S. Ji / s. J

OmSa/iOmSa / i

Д ОтборD Selection

L/.L /.

ПитаниеNutrition

Фиг 5Fig 5

Фиг. 2FIG. 2

Of/Of /

н . . кXn . kx

ФигЛFy

От&апFrom & an

Питание ДPower D

OmSop ВOmSop B

Фиг РFIG P

Т в в to ff t ТГT in to to ff t TG

7 7

SU617195A 1959-05-22 1959-05-22 Method for conducting ion-exchange two-temperature mixture separation processes SU138226A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU617195A SU138226A1 (en) 1959-05-22 1959-05-22 Method for conducting ion-exchange two-temperature mixture separation processes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU617195A SU138226A1 (en) 1959-05-22 1959-05-22 Method for conducting ion-exchange two-temperature mixture separation processes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU138226A1 true SU138226A1 (en) 1960-11-30

Family

ID=48294389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU617195A SU138226A1 (en) 1959-05-22 1959-05-22 Method for conducting ion-exchange two-temperature mixture separation processes

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU138226A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4430308A (en) 1982-12-13 1984-02-07 Mobil Oil Corporation Heated ion exchange process for the recovery of uranium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4430308A (en) 1982-12-13 1984-02-07 Mobil Oil Corporation Heated ion exchange process for the recovery of uranium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4687561A (en) Process and apparatus for treatment of fluids, particularly demineralization of aqueous solutions
US4749458A (en) Free-flow electrophoretic separation method and apparatus therefor
US3953568A (en) Method of simultaneous concentration and dilution of isotopes
US4253928A (en) Process for sour water treatment
JPS5927204B2 (en) Ion exchange and electrodialysis combined liquid purification method and device
Gorshkov Ion exchange in countercurrent columns
US3542525A (en) Cycling zone adsorption process
US4668250A (en) Process for continuously removing and recovering respectively a gas dissolved in a liquid, particularly ammonia from aqueous ammonia waste water
US4668490A (en) Process and a device for flue gas desulphurization
GB958955A (en) Improvements in or relating to evaporators
CN113578025A (en) Method and system for capturing carbon dioxide in flue gas
SU138226A1 (en) Method for conducting ion-exchange two-temperature mixture separation processes
JP3270244B2 (en) Waste liquid treatment method and waste liquid treatment device
Várnai et al. Prospective evaluation of spent sulfuric acid recovery by process simulation
US5176885A (en) Isotope separation of weak acid forming elements by utilization of thermal regeneration of ion exchange resin
CN216778404U (en) System for capturing carbon dioxide by wet method
Chen et al. Separation of proteins via multicolumn pH parametric pumping
DK143747B (en) PROCEDURE FOR AMMONIA SYNTHESIS TO REMOVE WATER FROM RECIRCULATION AND / OR FOOD GAS
CN108083231A (en) A kind of method of fluorine-containing sulfuric acid separation hydrofluoric acid
JP2009268999A (en) Method and apparatus for treating water
US3066150A (en) Conversion of invert molasses
US3807960A (en) Apparatus for enrichment of deuterium between water and hydrogen sulfide by countercurrent mass transfer
CA1289103C (en) Demineralization of aqueous solution in cell including ionic exchange membranes using electrical potential
Tondeur et al. Parametric ion-exchange processes (parametric pumping and allied techniques)
US1184926A (en) Process of concentrating aqueous liquids.