SU1673643A1 - Способ извлечени брома из океанской воды - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к химической технологии и позвол ет упростить процесс и устранить загр знение в перерабатываемой океанской воде. Предложен способ извлечени  брома из океанской воды, заключающийс  в том, что окисление бромид-иона с последующим поглощением углем продуктов окислени  провод т электролитически при фильтрации океанской воды со скоростью 200 - 300 объемов электролизера 1 ч через синтетический активный уголь марки СКИ, размещенный в анодном и катодном пространстве двухкамерного электролизера с бумажной диафрагмой, с толщиной сло  угл  в каждой камере 2,5 - 5,0 мм при напр жении на электролизере 2,600 - 2,780 В. Перевод элементарного брома в бромиды осуществл ют путем заполнени  камер электролизера опресненной водой и смешиванием продуктов анодной и катодной камер с получением бромида магни  при изменении пол рности электрода, вымывание бромида магни  ведут путем многократной циркул ции через камеры электролизера опресненной воды в количестве, равном 1,5 - 2,0 объемам электролизера. 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к химической технологии, а именно к способу извлечени  брома из океанской воды.

Цель изобретени  - упрощение процесса и исключение внесени  загр знений в перерабатываемую океанскую воду.

Предлагаемый способ осуществл ют следующим образом.

Процесс извлечени  брома провод т электролитическим способом в двухкамерном электролизере с бумажной диафрагмой , в катодном и анодном пространстве которого размещен активированный, уголь, слои его имеют посто нную по высоте аппарата толщину 2,5 - 5 мм, средний размер зерна 1 мм. поверхность угл  более 500 .

Конструкци  электролизера, представл ющего собой две плоскопараллельные камеры , образованные токоподводами и разделенные диафрагмой, позвол ет мен ть толщину камер дл  использовани  различных слоев угл  и в зависимости от толщины слоев углей мен ть объемную загрузку электролизера при заданной высоте и ширине камер.

Токоподводы выполнены из титана толщиной 1.5 мм. Активный уголь, размещенный в камерах, одновременно  вл етс  электродом и адсорбентом. Дл  извлечени  брома использован уголь марки СКН (сферический карбонизованный нитроген). который  вл етс  синтетическим активным углем на основе сополимера винилпиридио

XI СО

о

Јь СО

на с дивинилбензолом. Океанска  вода, подаваема  со скоростью 200 - 300 объемов электролизера / ч, фильтруетс  через уголь камер снизу вверх. Окисление ведут при напр жении на электролизере 2,600 - 2,780 В с накоплением элементарного брома и гидроокиси магни  в анодном и катодном пространствах соответственно. Снижение напр жени  до 2,0 - 2,6 В свидетельствует об окончании стадии накоплени . Накопленные в угле реагенты при перемене знака пол рности и значени  напр жени  стадии окислени  взаимодействуют друг с другом и образуют конечный продукт - бромид магни , который удал етс  из межзернового пространства угл  при многократной циркул ции через аппарат воды в количестве, равном 1,5 - 2,0 объемам электролизера.

Пример. Способ реализован в электролизере с камерами высотой 700, шириной 100, толщина сло  угл  2,5 мм. В качестве адсорбента использован уголь марки СКН со средним размером зерна 1 мм. В аппарате отсутствует свободный объем, раствор содержитс  только в межзерновом пространстве . Бумажна  диафрагма имеет толщину 0,5 мм, падением напр жени  на такой диафрагме можно пренебречь.

Океанска  вода с содержанием бромид- ионов 0,060 кг/м фильтруетс  через активированный уголь снизу вверх. При скорости фильтрации воды через аппарат 300 об/ч цикл накоплени  элементарного брома и гидроокиси магни  составил 1,5 ч при средней силе тока на электролизере 2 А и падении напр жени  на электролизере 2,78 В. При этом степень извлечени  брома из фильтруемого раствора 75%. что соответствует концентрации брома в твердой фазе 30 г/л в расчете на суммарную загрузку катодной и анодной камер, т.е. п тисоткратному концентрированию брома. Степень регенерации составила 100 % при потенциале регенерации р 1.250 В (н.в.э)и напр жении на электролизере 2,6 В. Концентраци  бромида магни  в регенерате 20 г/л, что соответствует трехсоттридца- тикратному концентрированию брома по сравнению с исходной океанской водой за 1 цикл.

Процесс экологически чист, так как океанска  вода на выходе из электролизера рН 8 (рНвых ° рНвх 8) за весь цикл накоплений и не содержит хлора: анодный процесс реализуетс  только по бромиду и разр ду воды,

В табл. 1 приведены данные о зависимости полноты извлечени  брома /т),%/ содержани  примесей в конечном продукте и рН воды после переработки от напр жени  стадии окислени .

Поверхность угл  500 м2/г, средний раз- мер зерна 1 мм, толщина сло  угл  2,5 мм, скорость подачи воды 200 об/ч.

Как следует из данных табл.1, при напр жении стадии окислени  2,60 - 2,78 В достигаетс  высока  степень извлечени  брома при отсутствии примесей в конечном продукте. С повышением напр жени  на электролизере нар ду с увеличением степени извлечени  наблюдаетс  и рост загр знени  целевого продукта. В табл.2 представлены зависимости полноты извлечени  брома ( rj, %) от толщины сло  угл  (3,мм), скорости подачи воды (v) и напр жени  окислени  (V,B).

Из данных табл.2 очевидно, что при из- влечении брома из океанской воды степень извлечени  брома зависит от толщины сло  угл  в камерах электролизера, скорости подачи океанской воды и напр жени  на электролизере. При толщине угл  2,5 - 5,0 мм, скорости подачи воды 200 - 300 об/ч и напр жении на электролизере 2,60 - 2,78 В наблюдают высокую степень извлечени  брома при отсутствии в нем примесей посторонних ионов. С ростом скорости подачи воды и увеличением толщины сло  угл  наблюдаетс  снижение степени извлечени  брома и чистоты продукта. Кроме того, при больших скорост х фильтрации океанской воды через электролизер существенно воз- растают энергозатраты на прокачку воды, что экономически невыгодно.

Толщина сло  угл  2,5 мм - этом минимальный слой, при котором можно говорить о надежном контакте зерен угл  с токопод- водами и друг с другом в используемом аппарате .

Ниже приведена зависимость степени выделени  бромида магни  от количества промывочной воды.

Степень выде-Количество

лени  бромидапромывочной

магни , %воды объемов

электролизера 120,5

301.0

921,5

1002,0

Провод  выделение (регенерацию) бромида магни  путем вымывани  его из угл  1,5 - 2,0 объемами воды, кратными объему электролизера, удаетс  получить регенерат с концентрацией бромида магни  до 100 г/л и больше за 4 - 5 циклов извлечени  воды через электролизер, что соответствует концентрированию по стандартной технологической схеме.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволит по сравнению с прототипом значительно упростить процесс извлечени  брома из океанской воды за счет исключени  многостадийности процесса и его аппаратурного оформлени : в результатереализацииодного электрохимического процесса в одном ап- парате при фильтрации через него океанской воды происходит накопление двух исходных реагентов - Вг2 и Мд(ОН)2 - в анодном и катодном пространствах. При этом переработанна  вода по предлагаемо- му способу на выходе из электролизера не содержит никаких дополнительных примесей по сравнению с исходной водой, рНВх рНвых 8.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом более экономичен, так как не требует дополнительных энергозатрат на продувку воздуха на стадии воздушной десорбции и очистку воздуха от содержащихс  в нем брома и хлора (стадии способа-прототипа).

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ извлечени  брома из океанской воды, включающий окисление бромид-иона,

   выделение элементарного брома и перевод его в бромиды, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса и исключени  внесени  загр знений в перерабатываемую океанскую воду, окисление бромид-иона ведут в двухкамерном электролизере с бумаж- ной диафрагмой, камеры которого заполнены синтетическим активным углем на основе сополимера винилпиридина с ди- винилбензолом марки СКН с толщиной сло  в каждой камере 2,5 - 5,0 мм, путем пропускани  океанской воды через слой угл  со скоростью 200 - 300 объемов электролизера в 1-.ч при напр жении на электролизере 2,600 - 2,780 В до окончани  стадии накоплени  брома в анодной и гидроокиси магни  в катодной камерах с последующим отключением источника питани  и вытеснением океанской воды из электролизера и заполнением его водой, а выделение и перевод элементарного брома осуществл ют при изменении пол рности электродов и смешивании продуктов анодной и катодной камер с получением бромида магни , последующее вымывание которого ведут путем многократной циркул ции через камеры электролизера воды в .количестве, равном 1,5 - 2,0 объемам электролизера .

   Таблица 1

   35

   Таблица 2