FI94432C - Menetelmä alkalimetallisulfaattien hajottamiseksi sähkökemiallisesti - Google Patents
Menetelmä alkalimetallisulfaattien hajottamiseksi sähkökemiallisesti Download PDFInfo
- Publication number
- FI94432C FI94432C FI911401A FI911401A FI94432C FI 94432 C FI94432 C FI 94432C FI 911401 A FI911401 A FI 911401A FI 911401 A FI911401 A FI 911401A FI 94432 C FI94432 C FI 94432C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- alkali metal
- weight
- groups
- exchange membrane
- anion
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 230000029087 digestion Effects 0.000 title 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 claims abstract description 19
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 125000000467 secondary amino group Chemical group [H]N([*:1])[*:2] 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-O oxonium Chemical compound [OH3+] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 5
- 125000001302 tertiary amino group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 claims description 20
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims description 14
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 claims description 13
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 7
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003010 cation ion exchange membrane Substances 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 125000004178 (C1-C4) alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 2
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 claims description 2
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 abstract description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 6
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract description 4
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 45
- -1 polymethylene Polymers 0.000 description 19
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 15
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 13
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 10
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 4
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical class [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 2
- PAFZNILMFXTMIY-UHFFFAOYSA-N cyclohexylamine Chemical compound NC1CCCCC1 PAFZNILMFXTMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- ULFQGKXWKFZMLH-UHFFFAOYSA-N iridium tantalum Chemical compound [Ta].[Ir] ULFQGKXWKFZMLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MJGFBOZCAJSGQW-UHFFFAOYSA-N mercury sodium Chemical compound [Na].[Hg] MJGFBOZCAJSGQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001023 sodium amalgam Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- WRXNJTBODVGDRY-UHFFFAOYSA-N 2-pyrrolidin-1-ylethanamine Chemical compound NCCN1CCCC1 WRXNJTBODVGDRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IWTYTFSSTWXZFU-UHFFFAOYSA-N 3-chloroprop-1-enylbenzene Chemical compound ClCC=CC1=CC=CC=C1 IWTYTFSSTWXZFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 1
- NOWKCMXCCJGMRR-UHFFFAOYSA-N Aziridine Chemical compound C1CN1 NOWKCMXCCJGMRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229910001313 Cobalt-iron alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- MHZGKXUYDGKKIU-UHFFFAOYSA-N Decylamine Chemical compound CCCCCCCCCCN MHZGKXUYDGKKIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- OQOWXXMZJJTVMF-UHFFFAOYSA-N [Rh].[Ta] Chemical compound [Rh].[Ta] OQOWXXMZJJTVMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDQWGYPZNIJQIK-UHFFFAOYSA-N [Ta].[Pt] Chemical compound [Ta].[Pt] LDQWGYPZNIJQIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- KQNZLOUWXSAZGD-UHFFFAOYSA-N benzylperoxymethylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1COOCC1=CC=CC=C1 KQNZLOUWXSAZGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- HRQGCQVOJVTVLU-UHFFFAOYSA-N bis(chloromethyl) ether Chemical compound ClCOCCl HRQGCQVOJVTVLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011529 conductive interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000012994 industrial processing Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- RWIVICVCHVMHMU-UHFFFAOYSA-N n-aminoethylmorpholine Chemical compound NCCN1CCOCC1 RWIVICVCHVMHMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N oxoplatinum Chemical class [Pt]=O MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003446 platinum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical class [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001120 potassium sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- WBHQBSYUUJJSRZ-UHFFFAOYSA-M sodium bisulfate Chemical compound [Na+].OS([O-])(=O)=O WBHQBSYUUJJSRZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N tin(ii) oxide Chemical class [Sn]=O QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/52—Accessories; Auxiliary operation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/22—Inorganic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
94432
Menetelmä aikai imetal li sulfaattien hajottamiseksi sähköke-miallisesti Tämä keksintö koskee menetelmää alkalimetallisul-5 faattien hajottamiseksi sähkökemiallisesti alkalimetalli-hydroksidiksi ja rikkihapoksi kolmiosaisessa elektrodia-lyysikennossa.
Elektrolysoitaessa natriumsulfaattia amalgaamimene-telmällä saadaan 20-painoprosenttista rikkihappoa, joka 10 sisältää noin 15 paino-% natriumvetysulfaattia, ja nat-riumamalgaamia. Muodostunut natriumamalgaami muunnetaan erillisissä hajottimissa natriumhydroksidiksi, kun taas suolaa sisältävä rikkihappo täytyy jatkokäsitellä kalliita prosessivaiheita käyttäen. Vaadittava energiamäärä 15 3900 - 4200 kWh/t Na0H:a on erittäin suuri. Suhteellisen suuret energiakustannukset ja erityisesti elohopeaan liittyvät ongelmat estävät nykyisin tämän menetelmän teollisen käytön.
Uudemmat kehitelmät, joissa käytetään kationin- ja 20 anioninvaihtokalvoja, johtavat kaksi- tai useampiosaisiin elektrolyysi- tai elektrodialyysikennoihin.
Kationinvaihtokalvolla kahteen osaan jaetussa elektrolyysikennossa, johon sulfaattiliuos lisätään anodi-tilaan, saadaan noin 10-%:ista suolaa sisältävää rikkihap-75 poa ja 15 - 25-%:ista natriumhydroksidia virtahyörysuh-teella 65 - 70 %. Energiankulutus on yli 4000 kWh/t Na0H:a. Sovellettaessa tätä menetelmää teknisesti ei laimean, suolaa sisältävän rikkihapon epätaloudelliselle jatkokäsittelylle ja heikolle virtahyötysuhteelle voida mi-30 tään.
Eräs menettelytapa on vielä elektrodialysointi kationin- ja anioninvaihtokalvolla kolmeen osaan jaetussa kennossa. Tässä menetelmässä alkalimetallisulfaattiliuos virtaa elektrodialyysikennon keskimmäisen kammion läpi.
35 Katoditilassa saadaan +50 eC:n käyttölämpötilassa ja vir- 94432 2 rantiheydellä 0,8 - 1 kA/m2:n noin 15 - 20-%:ista alkalime-tallihydroksidia ja anoditilassa 5 - 15-%:ista rikkihappoa 60 - 80 %:n virtahyötysuhteella. Energiankulutus on noin 4000 kWh/t NaOH:a. Teollisen käytön kannalta arveluttavil-5 ta tuntuvat suuren energiankulutuksen ohella tällä hetkellä markkinoilla olevien anioninvaihtokalvojen riittämätön selektiivisyys ja kestoikä.
Näiden menettelytapojen lisäksi on kehitetty elekt-rodialyysi, jossa käytetään bipolaarisia kalvoja. Bipolaa-10 risessa kalvossa kationinvaihtokalvo on yhdistetty lujasti anioninvaihtokalvoon. Tutustukaa tässä suhteessa artikkeliin Chem.-Ing.-Techn. 61 (1989), nro 12, 935. Bipolaaris-ta kalvoa erottaa alkalimetallisulfaattia sisältävästä elektrolyytistä kalvon anioninvaihtopuolella kationinvaih-15 tokalvo ja kationinvaihtopuolella anioninvaihtokalvo. Elektrodialyysissä aikaiimetallikationit vaeltavat katio-ninvaihtokalvon läpi tilaan, jota rajoittaa bipolaarisen kalvon anioninvaihtopuoli, kun taas sulfaatti-ionit vaeltavat anioninvaihtokalvon läpi bipolaarisen kalvon katio-20 ninvaihtopuolta edeltävään tilaan. Samalla tapahtuu veden dissosioituminen sähkökentässä kationin-anioninvaihtokal-von faasirajalla, jolloin bipolaarisen kalvon anioninvaih-topuolelle muodostuu natriumhydroksidia ja kationinvaihto-puolelle rikkihappoa. Elektrodialyysi bipolaarisia kalvoja .25 käyttäen toteutetaan +45 °C:n lämpötilassa ja virrantiheydellä, joka on korkeintaan 0,5 kA/m2. Kirjallisuudessa esitettyjen tietojen mukaan energiankulutus on noin 1700 kWh/t NaOH:a. Epätyydyttävää tässä menettelytavassa on se, että bipolaariset kalvot eivät ole selektiivisiä, 30 jolloin muodostuu ainoastaan laimeata suolapitoista rikki-:.! happoa, jonka väkevyys on 5 - 10 paino-%, ja suolapitoista • i .
alkalimetallihydroksidia, jonka väkevyys on 8 - 10 paino-%. Lisäksi huomattavana puutteena on se, että bipolaarisen kalvon anioninvaihtopuolen varautuneet kvaternaari-35 set ammoniumryhmät hajoavat alkalimetallihydroksidissa.
• · i 94432 3 Tämä menetelmä ei siten sovellu alkalimetallisulfaattien teolliseen jatkokäsittelyyn väkevämmiksi alkalimetallihyd-roksideiksi ja rikkihapoksi.
Tämän keksinnön päämääränä on toteuttaa alkalime-5 tallisulfaattien sähkökemiallinen hajotus alkalimetalli- hydroksideiksi ja rikkihapoksi ioninvaihtokalvoilla kolmeen osaan jaetussa elektrolyysikennossa siten, että saadaan suoloista vapaata alkalimetallihydroksidia ja rikkihappoa väkevyyksiltään teollisesti käyttökelpoisina kor-10 kealla virtahyötysuhteella ja pienellä energiankulutuksel la.
Päämäärään päästään keksinnön mukaisesti siten, että käytetään anionin- ja kationinvaihtokalvolla kolmeen osaan jaettua elektrodialyysikennoa, jota käytetään lämpö-15 tilassa, joka on vähintään +70 °C ja korkeintaan +110 °C, ja virrantiheydellä 2-15 kA/m2 käyttäen anioninvaihtokal-voa, jonka polymeerinen ioninvaihdinmatriisi koostuu sty-reeni-divinyylibentseenikopolymeraatista, joka sisältää tyyppiä R-CH2-N(R3)3+ olevia voimakkaasti emäksisiä, risti-20 sitoutuneita, kvaternaarisia ammoniumryhmiä, ja hydronium- ionien läpipääsyn estäjästä.
Polymeerisenä ioninvaihdinmatriisina käytetään styreeni-divinyylibent seenikopolymeraatt ia, jossa divinyyli-bentseenin osuus on 4 - 16 paino-%, edullisesti 6-8 pai- ,25 no-% divinyylibentseeniä. Polystyreenipääketju voi lisäk si olla silloittunut, esimerkiksi polymetyleeni- tai poly-etyleeniryhmien kautta. Polymeerisessä matriisissa käytetään edullisesti tyyppiä R-CH2-N(CH3)3* olevia voimakkaasti emäksisiä, ristisitoutuneita, kvaternaarisia ammoniumryh-30 miä.
' Voimakkaasti emäksisiä, ristisitoutuneita, kvater naarisia ammoniumryhmiä sisältävän polymeerisen ionin-vaihdinmatriisin kokonaiskapasiteetin tulisi olla 1,4 - 1,6 mval/ml.
* « · 4 94432
Hydroniumionien permeaation esto saavutetaan divi-nyylibentseenin osuuden ja tietynlaisen silloittumisen avulla. Oivinyylibentseeniosuuden tulisi olla täydellisesti silloittunut, jolloin poikittaisten ristisidosten muo-5 dostuksella pyritään sellaiseen prosentuaaliseen silloit-tumisasteeseen, joka vastaa divinyylibentseenin kaksinkertaista prosentuaalista määrää.
Hydroniumionien läpipääsyn estäjiksi voi voimakkaasti emäksisiä kvaternaarisia ammoniuniryhmiä sisältävään 10 matriisiin olla lisäksi sidottu pienimolekyylisiä tertiaa-risia tai sekundaarisia amiineja.
Selektiivisyyden parantamiseksi voidaan varautuneita, voimakkaasti emäksisiä, kvaternaarisia ammoniumryhmiä sisältävän anioninvaihdinkerroksen tai kalvon pintaan muo-15 dostaa lisäksi voimakkaasti emäksisiä kvaternaarisia ammoniumryhmiä. Näitä varautuneita ryhmiä saadaan aikaan esimerkiksi kloorimetyylieetterillä alumiinikloridin ollessa läsnä ja sitä seuraavalla reaktiolla trimetyyliamiinin kanssa, jolloin tapahtuu polymeerisen matriisin pinnan li-20 säristisitoutuminen metyleenisiltojen kautta ja saavutetaan huokoisuudeltaan tasainen ioninvaihtopinnan rakenne.
Polymeerisen ioninvaihdinmatriisin tukiverkkona käytetään polypropeenia tai polyeteeniä, jolloin tukiverkon sitominen polymeeriseen matriisiin tapahtuu silloite-# 25 tun polyeteenin avulla, jolloin saavutetaan suuri lämmön-kestävyys ja hyvä selektiivyys.
Erityisen edulliseksi on osoittautunut sellainen menetelmä anioninvaihtokalvon valmistamiseksi, jossa käytetään tahnaa, joka koostuu seoksesta, joka sisältää pää-30 komponentteinaan monomeereja, jotka sisältävät ioninvaih-·'[ toryhmien muodostamiseen soveltuvia funktionaalisia ryh miä, silloitusaineita, polymeraation initiaattoreita ja hienoa polyeteenijauhetta, jonka rakeiden läpimitta on alle 10 pm, ja joka levitetään kangasmaiselle polyeteeni- • i
Il i »iL.ii l.ib 114 4·' ' i 94432 5 alustalle ja polymeroidaan ioninvaihtoryhmien muodostamiseksi silloin.
Tässä valmistuksessa on tärkeätä valmistaa tahna siten, että seokseen, joka sisältää pääkomponentteinään 5 monomeereja, jotka sisältävät ioninvaihtoryhmien muodostamiseen soveltuvia funktionaalisia ryhmiä, sekä silloitus-aineita ja polymeraation initiaattoreita, lisätään hienoa helmimäistä polyeteenijauhetta, jonka rakeiden läpimitta on alle 10 ym. Esillä olevassa keksinnössä nimittäin sel-10 laisen hienon helmimäisen polyeteenijauheen käyttö, jonka rakeiden läpimitta on alle 10 pm, mahdollistaa seoksen, joka tavallisesti sisältää tätä 25 - 200 paino-%, laskettuna määrätystä monomeeriseoksesta. Seos voidaan silloin saada viskoosin, langaksi vedettävissä olevan tahnan muo-15 dossa, joka levitetään tasaisesti lujitemateriaalina toimivalle kangasmaiselle polyeteenialustalle.
Monomeeritahna, joka sisältää runsaasti sellaista hienoa polyeteenijauhetta, levitetään tasaisesti kangasmaiselle polyeteenialustalle ja polymeroidaan. Silloin 20 muodostuu koostumus, jolla on ns. "meri-saarirakenne", jossa merenä on hieno polyeteenijauhe ja saarina ovat syntyvät ioninvaihdinosat. Suurta polyeteenijauhemäärää käyttäen muodostetun meri-saarirakenteen omaavilla osilla on hyvä tarttuvuus, koska ne ovat sulatettavissa yhteen poly-..25 eteenialustan kanssa lämmön avulla.
Sellaisia anioninvaihtokalvoja valmistetaan edullisesti seuraavasti: 70 massaosaan kloorimetyylistyreeniä, 15 massaosaan divinyylibentseeniä, 2 massaosaan bentsyyliperoksidia ja 2 30 massaosaan NBR-kautsua lisätään 70 massaosaa hienoa helmi- .: mäistä polyeteenijauhetta, jolla on pienehkö tiheys (Flow « · «
Beads LE-108, tavaramerkki), sulamispiste 110 eC ja rakeiden keskimääräinen läpimitta on 7 ym. Tällöin syntyvä tahna sivellään lujitemateriaalina toimivalle verkolle, jonka 35 silmäluku on 100 ja joka on valmistettu suurtiheyksisestä • 94432 6 polyeteenistä, kokonaisuus päällystetään Tetoron-kalvolla (Teljin-yhtön polyesteriä), joka on irrotettavissa oleva materiaali, ja suoritetaan 8 tunnin polymerointi 105 °C:ssa.
5 Syntyvä kalvomainen makromolekyylinen polymeeri aminoidaan vesiliuoksessa, joka sisältää 10 paino-% trime-tyyliamiinia ja 20 paino-% asetonia, ja niin saadaan erityisen sopiva anioninvaihtokalvo, jonka sähkövastus on 6,2 Ω/cm2.
10 Anioninvaihtokalvon suojaamiseksi epäpuhtauksilta ja selektiivisyyden parantamiseksi edelleen voidaan anio-ninvaihtopuoli, joka sijaitsee keskikammiossa, päällystää toisella anioninvaihdinkerroksella tai kalvolla, joka sisältää tertiaarisia tai sekundaarisia aminoryhmiä. Tässä 15 kalvossa käytetään edullisesti tertiaarisina tai sekundaarisina aminoryhminä R-CH2-N(CH3)2- tai R-NH(CH2CH2NH)n-ryh-miä.
Alkalimetallisulfaattien sähkökemiallinen hajotus toteutetaan lämpötilassa, joka on vähintään +70 eC ja kor-20 keintaan +150 °C, edullisesti +80 - +95 eC:n lämpötilassa. Korkean rikkihappo- ja natriumhydroksidipitoisuuden saavuttamiseksi korkealla virtahyötysuhteella virrantiheyden on oltava suurempi kuin 1,5 kA/m2. Muuntamisessa tulevat kysymykseen virrantiheydet, jotka ovat alueella 2 -., 25 15 kA/m2, edullisesti 3-10 kA/m2.
pH-arvon natriumsulfaattia sisältävässä keskikammiossa sähkökemiallisen hajotuksen aikana tulisi olla alueella 0,5 - 8, edullisesti 4 - 7,5.
Elektrodimateriaaleina käytetään edullisesti 30 revitettyjä materiaaleja, jotka ovat esimerkiksi verkko-.: jen, lamellien tai soikioprofiilisten tai pyöreäprofiilis- ten väliseinien muodossa.
Anodien happiylipotentiaalin tulisi olla alle 400 mV virrantiheyden ollessa patenttivaatimusten mukai-35 sissa rajoissa, jotta rikkihappoa sisältävässä anolyytissä V · · .
94432 7 ei muodostu otsonia eikä peryhdisteitä, niin että vältetään anioninvaihtokalvon oksidatiivinen syöpyminen.
Sopivia anodimateriaaleja, joilla happiylipotenti-aali on pieni, rikkihappoa sisältävään anolyyttiin ovat 5 esimerkiksi titaanikantajat, jotka sisältävät sähköä johtavia välikerroksia, jotka koostuvat alkuaineiden jaksollisen järjestelmän IV - VI sivuryhmän metallien borideista ja/tai karbideista ja/tai silisideistä tai tinaoksideista tai mahdollisesti platinametallilla seostetusta tantaalis-10 ta ja/tai niobiumista ja joiden pintaan on sekoitettu alkuaineiden jaksollisen järjestelmän IV - VI sivuryhmiin kuuluvien venttiilimetallien sähköä johtavia, ei-stökio-metrisia sekaoksideja ja platinaryhmän metalleja tai niiden oksideja tai platinametalliyhdisteitä, esimerkiksi 15 platinaatteja. Edullisesti kysymykseen tulevat tantaali-iridium-, tantaali-platina- ja tantaali-rodiumsekaoksidit sekä tyyppiä Li0 3Pt304 olevat platinaatit. Pinta-alan lisäämiseksi titaanikantajien pinnan tulisi olla karhennettu tai suurihuokoista.
20 Katodeina käytetään elektrodimateriaaleja, joilla vety-ylipotentiaali oli pieni, ylimääräisten jännitehäviöiden välttämiseksi elektrodialyysikennossa. Sopivia katodeja ovat esimerkiksi rauta- tai nikkelikantajat, joiden pinta on päällystetty hienojakoisella koboltilla, nikke-.. 25 Iillä, molybdeenillä, volframila, mangaanilla, nikkelin tai koboltion Raney-metalliyhdisteillä tai nikkeli-rauta-tai koboltti-rautaseoksilla, jotka sisältävät 65 - 90 pai-no-% rautaa.
Jännitehäviön pienentämiseksi elektrodialyysikennon 30 keskikammiossa kationin- ja anioninvaihtokalvon välinen .: etäisyys ei saisi olla suurempi kuin 5 mm. Edulliseksi • · * kalvojen väliksi on osoittautunut 2,5 - 3,5 mm.
Alkalimetallisulfaatin pitoisuus keskikammiossa voi olla 0,5 paino-%:n ja kylläisyysrajan välillä. Edullisesti 35 alkalimetallisulfaattipitoisuus on 10 paino-%:n ja kylläi- • 8 94432 syysrajan välillä. Alkalimetallisulfaatteina tulevat edullisesti kysymykseen natrium- ja kaliumsulfaatit.
Selektiivisyyden parantamiseksi ja kalvojen kesto-iän pidentämiseksi natriumsulfaattiliuokseen voidaan lisä-5 tä 0,001 - 2 paino-% ammoniakkia tai primaarisia, sekundaarisia tai tertiaarisia amiineja, jotka sisältävät typ-piatomissa esimerkiksi Cj.^-alkyyliryhmiä ja voivat sisältää substituenttina myös hydroksyyli- tai alkoksyyliryhmän. Sopivia amiineja ovat esimerkiksi trimetyyliamiini ja 10 trietyyliamiini. Lisäksi sopivia ovat sykliset amiinit, kuten aminoetyylimorfOliini, aminoetyylipyrrolidiini ja sykloheksyyliamiini, sekä polyamiinit, joita saadaan antamalla amiinien reagoida etyleeni-imiinin kanssa.
Edullisesti käytetään helposti haihtuvia amiineja 15 tai sellaisia amiineja, jotka eivät molekyylinsä koon vuoksi pysty vaeltamaan kationinvaihtokalvon läpi, jotta saadaan ilman suuria menetelmäteknisiä ponnistuksia aikaan puhtaita alkalimetallihydroksideja.
Kationinvaihtokalvoina käytetään edullisesti per-20 fluorattuihin olefiineihin pohjautuvia polymeerejä tai tetrafluorietyleenin ja tyydyttämättömien perfluorattujen eettereiden kopolymeereja tai styreenin ja divinyylibent-seenin kopolymeereja, jotka sisältävät varautuneina ryhminä sulfonihappo- ja karboksyyliryhmiä tai pelkästään sul-.,25 fonihapporyhmiä. Edullisesti käytetään kalvoja, jotka si- • i sältävät ainoastaan sulfonihapporyhmiä, koska ne ovat huomattavasti kestävämpiä moniarvoisten kationien kerrostumista ja niiden muodostamia epäpuhtauksia vastaan.
Alkalimetallisulfaattien sähkökemiallisen hajotuk-30 sen kokonaissaannon lisäämiseksi on elektrodialyysikennon ohmisen jännitehäviön synnyttämä lämpöenergia tarkoituk- • · < senmukaista käyttää hapon ja lipeän väkevöintiin. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi alentamalla vesihöyryn osa-painetta anolyytti- ja katolyyttiosan kaasutilassa tai 35 kytkemällä perään alipainehaihdutin, edullisesti monivai- • 94432 9 hehaihdutin. Vesihöyryn osapaineen alennus tapahtuu esimerkiksi siten, että osasta anodilla tai katodilla syntyvästä kaasusta poistetaan vesihöyry ja johdetaan kiertoon.
Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erityisesti * 5 sellaisten natriumsulfaattivesiliuosten käsittelemiseen, joiden natriumsulfaattipitoisuus on vähintään 10 paino-%. Tertiaarisia tai sekundaarisia aminoryhmiä sisältävän anioninvaihtokerroksen tai kalvon käytöstä anioninvaihdin-puolella keskikammiossa sekä pienten ammoniakki- tai amii-10 nimäärien käytöstä natriumsulfaattia sisältävässä elektro lyytissä keskikammiossa johtuen sähkökemiallinen hajotus kolmiosaisessa elektrodialyysikennossa ei ole juurikaan herkkä alkalimetallisulfaattiliuoksessa esiintyville orgaanisille tai epäorgaanisille epäpuhtauksille.
15 Esimerkki 1
Kolmiosainen elektrodialyysikenno varustetaan anodilla ja katodilla, joiden kummankin elektrodipinta-ala on 1 dm2. Anodina käytetään soikioprofiilista kantajaa, jossa yksittäisen soikion läpimitta on 2,5 mm ja soikioiden väli 20 1 mm. Titaanikantajan pinnalla on plasmapäällystystä käyt täen levitetty metalliseos, joka sisältää 40 paino-% tan-taalia, 58,5 paino-% volframia ja 1,5 paino-% rautaa ja johon on sekoitettu tantaali-iridiumsekaoksidia. Katodilla on sama muoto kuin anodilla ja se koostuu vähähiilisestä .25 raudasta. Vety-ylipotentiaalin pienentämiseksi rautapin nalle on levitetty plasmapolttimen avulla metalliseos, joka sisältää 80 paino-% rautaa ja 20 paino-% nikkeliä. Anoditila, jossa rikkihappo tuotetaan, on erotettu anio-ninvaihtokalvolla keskikammiosta, jossa alkalimetallisul-30 faattiliuos on. Anioninvaihtokalvona käytetään styreeni- .: divinyylibentseenikopolymeraattia, jossa divinyylibentsee- - « nin osuus on 6 paino-% ja joka sisältää tyyppiä R-CH2-N(CH3)3+ olevia ristisitoutuneita kvaternaarisia ammonium-ryhmiä ja jonka tukikerroksena on silloitettu polyeteeni 35 ja jolla on "meri-saarirakenne". Kokonaissilloittumisaste • · 1 94432 10 tässä kalvossa on noin 12 %. Lisäksi tämä ioninvaihtokal-vo sisältää pienimolekyylisiä aminoryhmiä, jotka ovat tyyppiä R-N(CH3)2*, hydroniumionien läpipääsyn estäjinä. Keskikammion puoleisella ioninvaihdinpuolella on lisä-5 anioninvaihtokalvo, joka sisältää varautuneina ryhminä aminoryhmiä, jotka ovat tyyppiä RNH(CH2CH2NH)n*. Kationin-vaihtokalvona käytetään DuPont-yhtiön polymeerityyppiä 324, joka pohjautuu perfluorattuihin olefiineihin ja sisältää sulfonihapporyhmiä.
10 Anionin- ja kationinvaihtokalvon välinen etäisyys keskikammiossa on 2,5 mm. Anodi ja katodi sijaitsevat suoraan kationinvaihtokalvon ja anioninvaihtokalvon päällä. Elektrodialyysikennon anodi- ja katoditilassa on luonnollinen anolyytin ja vastaavasti katolyytin kierto. Alka-15 limetallisulfaattia sisältävän liuoksen virtaus keskikammion läpi tapahtuu esisäiliön kautta, joka voidaan jälleen kyllästää natriumsulfaatilla, kulkevassa syklissä.
Elektrodialyysin aluksi anolyyttikiertoon syötetään 2,5-painoprosenttista rikkihappoa, katolyyttikiertoon 20 2,5-painoprosenttista natriumhydroksidia ja keskikammio- kiertoon 32-painoprosenttista natriumsulfaatin vesiliuosta, joka sisältää 0,05 paino-% ammoniakkia.
Käyttöolosuhteet elektrodialyysin aikana ovat seu- raavat: ,r 25 Virrantiheys: 3 kA/m2
Kennojännite: 4,5 - 4,3 V Lämpötila: 82 - 85 °C
Happoa sisältävä anolyytti ja katolyytti johdetaan lisäksi erikseen alipainehaihduttimeen. Tällä tavalla saa-30 daan elektrodialyysissä kehittyvä ylimääräinen lämpöener- gia käytetyksi hyväksi hapon ja lipeän edelleenväkevöin- * « nissä. Esitetyissä koeolosuhteissa saavutetaan esitetyistä hapon ja lipeän lopullisista väkevyyksistä riippuen panos-prosessissa seuraavat virtahyötysuhteet: . · * t
Il I lit.t liiti i I 4 tel < 35 94432 11
Virtahyötysuhde NaOH-pitolsuus H2S04-pitoisuus (%) (%) (%) 80 25 - 28 38 - 40 70 35 - 38 55 - 57 5 60 42 - 43 66 - 68
Rikkihapon natriumpitoisuus on enintään 30 ppm ja natriumhydroksidin sulfaattipitoisuus enintään 20 ppm.
Elektrolyysi voidaan toteuttaa myös jatkuvatoimi-10 sesti. Tätä toimintatapaa käytettäessä kytketään yhteen 6-8 erillistä kennoyksikköä kaskadiportaikoksi. Kaska-dissa happo ja lipeä syötetään vastavirtaan natriumsul-faattiliuokseen nähden, jotta saavutetaan vastaavat tulokset kuin panosprosessissa.
15 Toteutettaessa elektrodialyysi +82 - +85 °C:n si jasta +40 °C:ssa muuten samanlaisissa olosuhteissa saadaan seuraavat tulokset:
Virtahyötysuhde NaOH-pitoisuus H2S04-pitoisuus 20 (%) (%) (%) 80 - 12 - 17 70 - 19 - 26 60 - 22 - 32 . 25 Vertailuesimerkki
Korvattaessa molemmat anioninvaihtokalvot tavanomaisella kaupallisella styreeni-divinyylibentseenikopo-lymeraatilla, joka sisältää voimakkaasti emäksisinä ryhminä ainoastaan R-N(CH3)2(C2H4OH)*-ryhmiä, ja toteutettaessa 30 elektrodialyysi +40 °C:ssa samoissa olosuhteissa kuin edellä saavutetaan virtahyötysuhteesta riippuen seuraavat hapon ja lipeän väkevyydet: 94432 12
Virtahyötysuhde NaOH-pltoisuus H2S04-pito±suus (%) (%) (%) 80 - 8 - 4 70 - 12 - 8 5 60 - 18 - 12 Tämän kalvotyypin käyttö +50 eC:ssa paremman vir-tahyötysuhteen saavuttamiseksi el ole mahdollista, koska varautunut polymeerimatriksi on sitoutunut tukiverkkoon 10 polyvinyylikloridin kautta.
«- ·
<1 Hl· f g-li« l i . I
Claims (10)
1. Menetelmä alkalimetallisulfaattien hajottamiseksi sähkökemiallisesta rikkihapoksi ja alkalimetallihydrok- 5 sidiksi kolmiosaisessa elektrodialyysikennossa, jonka ano- ditila on erotettu anioninvaihtokalvolla ja katoditila kationinvaihtokalvolla keskikammiosta, tunnettu siitä, että elektrodialyysi toteutetaan lämpötilassa, joka on vähintään +70 °C ja korkeintaan +150 °C, ja virranti-10 heydellä 0,5 - 15 kA/m2 käyttäen anioninvaihtokalvoa, jonka polymeerinen ioninvaihdinmatriisi koostuu styreeni-divi-nyylibentseenikopolymeraatista, joka sisältää tyyppiä R-CH2-N(R3)3+ olevia voimakkaasti emäksisiä, ristisitoutu-neita, kvaternaarisia ammoniumryhmiä, ja hydroniumionien 15 läpipääsyn estäjästä.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että voimakkaasti emäksisinä varautuneina R-CH2-N(R3)3+-ryhminä anioninvaihtokalvossa käytetään R-CH2-N( CH3 )31-ryhmiä.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anioninvaihtokalvon keskikam-mion puoleisella puolella on lisäanioninvaihtokerros tai kalvo, joka sisältää tertiaarisia tai sekundaarisia amino-ryhmiä.
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että käytetään revitettyjä elektrodimateriaaleja, jotka sijaitsevat suoraan ionin-vaihtokalvon pinnan yläpuolella.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen mene-30 telmä, tunnettu siitä, että käytetään anodeja, joiden happiylipotentiaali on alle 400 mV patenttivaatimusten mukaisella virrantiheyden alueella.
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationin- ja anionin- m 94432 vaihtokalvon välinen etäisyys keskikammiossa on korkeintaan 5 mm.
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keskikammiossa käyte- 5 tään edullisesti alkalimetallisulfaattiliuosta, jonka väkevyys on 10 paino-%:n ja kylläisyysrajan välillä.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalimetallihydrok-sidin ja rikkihapon syöttöpitoisuus on 0,2 - 5 paino-%, 10 alkalimetallihydroksidin poistumispitoisuus on 25 - 40 paino-%, ja rikkihapon poistumispitoisuus on 30 - 70 paino-%.
9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalimetallisulfaat- 15 tiliuokseen lisätään 0,001 - 2 paino-% ammoniakkia tai primaarisia, sekundaarisia tai tertiaarisia amiineja, jotka sisältävät typpiatomissa esimerkiksi C^-alkyyliryhmiä ja voivat sisältää substituenttina myös hydroksyyli- tai a 1 kok syy 1 i r y hmän.
10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että elektrodialyysikennon ohmisen jännitehäviön synnyttämä lämpöenergia käytetään hapon ja lipeän väkevöintiin. I tt 1 | 94432
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4009410 | 1990-03-23 | ||
| DE4009410A DE4009410A1 (de) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Verfahren zur elektrochemischen spaltung von alkali sulfaten |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI911401A0 FI911401A0 (fi) | 1991-03-22 |
| FI911401L FI911401L (fi) | 1991-09-24 |
| FI94432B FI94432B (fi) | 1995-05-31 |
| FI94432C true FI94432C (fi) | 1995-09-11 |
Family
ID=6402938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI911401A FI94432C (fi) | 1990-03-23 | 1991-03-22 | Menetelmä alkalimetallisulfaattien hajottamiseksi sähkökemiallisesti |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5258106A (fi) |
| EP (1) | EP0449071B1 (fi) |
| JP (1) | JPH04224689A (fi) |
| AT (1) | ATE119064T1 (fi) |
| CA (1) | CA2038830A1 (fi) |
| DE (2) | DE4009410A1 (fi) |
| FI (1) | FI94432C (fi) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2675709B1 (fr) * | 1991-04-25 | 1994-04-15 | Micron Couleurs Ste Languedocien | Procede de concentration de solutions aqueuses d'acides par electrodialyse. |
| IT1248564B (it) * | 1991-06-27 | 1995-01-19 | Permelec Spa Nora | Processo di decomposizione elettrochimica di sali neutri senza co-produzione di alogeni o di acido e cella di elettrolisi adatta per la sua realizzazione. |
| SE511003C2 (sv) * | 1992-03-16 | 1999-07-19 | Eka Chemicals Ab | Förfarande och apparat för framställning av svavelsyra och alkalimetallhydroxid |
| US6140428A (en) * | 1992-06-17 | 2000-10-31 | Basf Aktiengesellschaft | Simultaneous production of dicarboxylic acids and diamines by splitting polyamides into their monomeric constituents |
| DE4230399A1 (de) * | 1992-09-11 | 1994-03-17 | Basf Ag | Verfahren zur elektrochemischen Spaltung von Alkalisulfaten und Ammoniumsulfat in die freien Laugen und Schwefelsäure bei gleichzeitiger anodischer Oxidation von Schwefeldioxid |
| EP0838435A1 (en) | 1996-10-25 | 1998-04-29 | Kvaerner Process Technology Limited | Process and plant for treating an aqueous waste stream containing alkali metal carboxylates |
| US20080173540A1 (en) * | 2003-12-11 | 2008-07-24 | Joshi Ashok V | Electrolytic Cell for Producing Alkali Alcoholates |
| US20080173551A1 (en) * | 2003-12-11 | 2008-07-24 | Joshi Ashok V | Electrolytic Method to Make Alkali Alcoholates |
| US8075758B2 (en) * | 2003-12-11 | 2011-12-13 | Ceramatec, Inc. | Electrolytic method to make alkali alcoholates using ion conducting alkali electrolyte/separator |
| WO2005059205A2 (en) | 2003-12-11 | 2005-06-30 | American Pacific Corporation | Electrolytic method to make alkali alcoholates using ceramic ion conducting solid membranes |
| US20090057162A1 (en) * | 2007-01-11 | 2009-03-05 | Shekar Balagopal | Electrolytic Process to Separate Alkali Metal Ions from Alkali Salts of Glycerine |
| US20090056200A1 (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-05 | Joshi Ashok V | Apparatus and Methods for Producing Biodiesel Using an Alkali Ion Donating Catalyst |
| US8900435B2 (en) * | 2007-12-19 | 2014-12-02 | Palo Alto Research Center Incorporated | Separating gas using ion exchange |
| US7938891B2 (en) * | 2008-03-17 | 2011-05-10 | Palo Alto Research Center Incorporated | Using ionic liquids |
| US7938892B2 (en) | 2008-06-10 | 2011-05-10 | Palo Alto Research Center Incorporated | Producing articles that include ionic liquids |
| US7938890B2 (en) * | 2008-07-08 | 2011-05-10 | Palo Alto Research Center Incorporated | Separating gas using immobilized buffers |
| CA2750135C (en) * | 2009-01-20 | 2018-01-02 | Australian Biorefining Pty Ltd | Process and apparatus for precipitating cationic metal hydroxides and the recovery of sulfuric acid from acidic solutions |
| EP2633092A2 (en) * | 2010-10-29 | 2013-09-04 | Ceramatec, Inc | Device and method for recovery or extraction of lithium |
| EP2841623B1 (en) | 2012-04-23 | 2020-10-28 | Nemaska Lithium Inc. | Processes for preparing lithium hydroxide |
| EP2855735B1 (en) | 2012-05-30 | 2018-03-07 | Nemaska Lithium Inc. | Processes for preparing lithium carbonate |
| PT2971252T (pt) * | 2013-03-15 | 2021-04-06 | Nemaska Lithium Inc | Processos para preparar hidróxido de lítio |
| KR102195934B1 (ko) * | 2013-10-23 | 2020-12-29 | 네마스카 리튬 인코포레이션 | 리튬 카보네이트의 제조방법 |
| JP6368374B2 (ja) | 2013-10-23 | 2018-08-01 | ネマスカ リチウム インコーポレーテッド | 水酸化リチウムを調製するための方法およびシステム |
| ES2743245T3 (es) | 2014-02-24 | 2020-02-18 | Nemaska Lithium Inc | Procedimientos para tratar materiales que contienen litio |
| CN108367933B (zh) | 2015-08-27 | 2020-10-09 | 内玛斯卡锂公司 | 用于处理含锂材料的方法 |
| CA2940509A1 (en) | 2016-08-26 | 2018-02-26 | Nemaska Lithium Inc. | Processes for treating aqueous compositions comprising lithium sulfate and sulfuric acid |
| WO2019100159A1 (en) | 2017-11-22 | 2019-05-31 | Nemaska Lithium Inc. | Processes for preparing hydroxides and oxides of various metals and derivatives thereof |
| CN113522046A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-10-22 | 东北电力大学 | 一种金属微滤膜及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL82830C (fi) * | 1952-12-12 | |||
| US3801698A (en) * | 1971-01-18 | 1974-04-02 | Stone & Webster Eng Corp | Removal of acidic gases from hydrocarbon streams |
| US4129484A (en) * | 1976-05-11 | 1978-12-12 | Kemanord Ab | Process for regeneration of spent reaction solutions |
| US4083768A (en) * | 1976-05-24 | 1978-04-11 | Allied Chemical Corporation | Preparation of high performance polyelectrolyte membrane |
| US4075068A (en) * | 1976-07-12 | 1978-02-21 | Southwire Company | Process for the recovery of aluminum from alunite |
| US4504373A (en) * | 1982-06-01 | 1985-03-12 | Allied Corporation | Electrodialytic water splitting process and apparatus for conversion of alkali metal sulfate values derived from spent rayon spin baths |
| DE3529649A1 (de) * | 1985-08-19 | 1987-02-19 | Hoechst Ag | Verfahren zur anreicherung von schwefelsaeure |
| US4636295A (en) * | 1985-11-19 | 1987-01-13 | Cominco Ltd. | Method for the recovery of lithium from solutions by electrodialysis |
-
1990
- 1990-03-23 DE DE4009410A patent/DE4009410A1/de not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-03-16 DE DE59104734T patent/DE59104734D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-16 AT AT91104120T patent/ATE119064T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-03-16 EP EP91104120A patent/EP0449071B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-20 US US07/672,284 patent/US5258106A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-20 JP JP3057055A patent/JPH04224689A/ja not_active Withdrawn
- 1991-03-22 FI FI911401A patent/FI94432C/fi not_active IP Right Cessation
- 1991-03-22 CA CA002038830A patent/CA2038830A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE59104734D1 (de) | 1995-04-06 |
| FI911401A0 (fi) | 1991-03-22 |
| EP0449071A1 (de) | 1991-10-02 |
| JPH04224689A (ja) | 1992-08-13 |
| ATE119064T1 (de) | 1995-03-15 |
| FI94432B (fi) | 1995-05-31 |
| DE4009410A1 (de) | 1991-09-26 |
| CA2038830A1 (en) | 1991-09-24 |
| US5258106A (en) | 1993-11-02 |
| EP0449071B1 (de) | 1995-03-01 |
| FI911401L (fi) | 1991-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI94432C (fi) | Menetelmä alkalimetallisulfaattien hajottamiseksi sähkökemiallisesti | |
| PL97696B1 (pl) | Membrana z tworzywa polimerycznego do elektrolizy i sposob jej wytwarzania | |
| US4197179A (en) | Electrolyte series flow in electrolytic chlor-alkali cells | |
| JP2014504549A5 (fi) | ||
| US4149946A (en) | Recovery of spent pickle liquor and iron metal | |
| US20110132771A1 (en) | Method for producing peroxodisulfates in aqueous solution | |
| KR100393440B1 (ko) | 전기분해용양이온교환막및고순도수산화칼륨의제조방법 | |
| JPS59133384A (ja) | 電解槽 | |
| JPH05238736A (ja) | クロモ硫酸の電気化学的再生法 | |
| WO2019198093A1 (en) | Acid and oxidative resistant homogenous cation exchange membrane and its method of preparation thereof | |
| KR20160129423A (ko) | 산/염기 발생을 위한 물분해 전기투석 공정용 바이폴라막 | |
| CN114402095A (zh) | 错流式水电解 | |
| US5716512A (en) | Method for manufacturing salts of metals | |
| US4061550A (en) | Process for electrolysis | |
| JPS61261488A (ja) | アミノ酸アルカリ金属塩の電解法 | |
| US4285795A (en) | Electrolysis apparatus | |
| US4273626A (en) | Electrolyte series flow in electrolytic chlor-alkali cells | |
| Grot | Nafion® membrane and its applications | |
| JPH0790652A (ja) | アミンの精製方法 | |
| JPH06158371A (ja) | アルカリ金属硫酸塩および硫酸アンモニウムを同時に二酸化硫黄による陽極酸化により遊離アルカリおよび硫酸にする電気化学的分解法 | |
| JPH0978280A (ja) | 電解用陽イオン交換膜及び高純度水酸化カリウムの製造方法 | |
| EP0184381B1 (en) | Electrochemical process and cell | |
| US4652350A (en) | Electrochemical process | |
| EP4467686A1 (en) | Production process of bromine | |
| JP4447081B2 (ja) | 多硫化物の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Owner name: BASF AKTIENGESELLSCHAFT |
|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed |