ПРИМЕНЕНИЕ БИПОЛЯРНЫХ МЕМБРАН МБ-2, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГИДРОКСИДОМ ХРОМА (III), ДЛЯ КОНВЕРСИИ СУЛЬФАТА НАТРИЯ
Аннотация
Реализован процесс конверсии сульфата натрия методом электродиализа с применением биполярных мембран МБ-2, модифицированных гидроксидом хрома. Модифицирование приводит к заметному снижению напряжения разложения воды в биполярной области мембраны, а также позволяет получать более высокие концентрации кислоты и щелочи, сравнимые с концентрациями этих продуктов, полученных с использованием мембран MB-3 и Fumasep FBM. Исследование модифицированных мембран, эксплуатируемых в режиме генерации Н+ и ОН- - ионов в электродиализаторе в течение 50 ч периодической работы показало увеличение на поверхности образцов содержания хрома и кислорода, что может быть связано с поверхностной сегрегацией гидроксида хрома. Однако это не приводит к заметным изменениям электрохимических свойств модифицированной мембраны, что подтверждается воспроизводимостью вольтамперных характеристик, неизменностью выхода по току кислоты и основания с течением времени эксплуатации, а также небольшими изменениями спектров электрохимического импеданса: МБ-2-М после конверсии сульфата натрия имеет более низкое электросопротивление как монополярных слоев, так и биполярной области, чем не модифицированная мембрана, что позволяет говорить об устойчивости модифицированного образца. Максимально возможные концентрации серной кислоты и гидроксида натрия, которые были получены с применением модифицированных мембран при конверсии сульфата натрия с исходной концентрацией 0,5 моль/дм3, составили 0,48 и 1,10 моль/дм3 соответственно при проведении процесса в режиме рецикла в условиях, когда солевой раствор и растворы кислоты и основания подаются в аппарат с разной скоростью.
Литература
Wastewater treatment for the production of goods (goods), the per-formance of work and the provision of services in large enterprises. ITS 8-2015. M.: Byuro NDT. 2015. P. 129 (in Russian).
Timonin A.S. Environmental Engineering Handbook. In 3 volumes. Kaluga: Izd-vo N.Bochkarevoiy. 2003. 2825 p. (in Russian).
Ferella F., Michelis I.De., Vegliò F. Process for the recy-cling of alkaline and zinc–carbon spent batteries. J. Pow-er Sources. 2008. N 1. P. 78-82. DOI: 10.1155/2010/659434.
Michelis I.De., Ferella F., Karakaya E., Beolchini F., Vegliò F. Recovery of zinc and manganese from alkaline and zinc-carbon spent batteries. J. Power Sources. 2007. N 1. P. 65-69. DOI: 10.1155/2010/659434.
Kumar R.V., Kotzeva V.P., Sonmez S. RF Patent N 2486266. 2013 (in Russian).
Niftaliev S.I., Kozaderova O.A., Kim K.B., Vel'o F. The use of electrodialysis to produce acid and alkali from a concentrated solu-tion of sodium sulfate . Vestn. VGUIT. 2014. N 4. P. 175-178 (in Russian).
OOO "Innovacionnoe Predprijatie Shhekinoazot" http://www.azo-tom.ru/bipolyarnye-membrany/ (in Russian).
Shel'deshov N.V., Zabolotskiy V.I. Bipolar ion exchange membranes. Receipt. Properties. Application. In the book. Membranes and membrane technologies. M.: Nauchniy Mir. 2013. 612 p. (in Russian).
Shapovalova O.V. Investigation of the influence of heavy metal hydroxides on the electrochemical characteristics of bipolar hetero-geneous membranes. Nauka Kubani. 2013. N 4. P. 26-31 (in Rus-sian).
Tanaka Y. Water dissociation in ion-exchange membrane electrodialysis. J. Membr. Sci. 2002. V. 203. P. 227-244. DOI: 10.1016/S0376-7388(02)00011-X.
Kang M.S., Chloi Y.-J., Lee H.-J., Moon S.-H. Effects of inorgan-ic substances on water splittingin ion-exchange membranes. Electro-chemical characteristics of ion-exchange membranes coated with iron hydroxide/oxide and silica sol. J. Colloid Interf. Sci. 2003. V. 273. P. 523-532. DOI: 10.1016/j.jcis.2004.01.050.
Shel'deshov N.V., Zabolockiy V.I., Ganych V.V. The effect of insoluble metal hydroxides on the rate of water dissociation reaction on the cation-exchange membrane. Elektrokhimiya. 1994. V. 30. N 12. P. 1458–1461 (in Russian).
Mel'nikov S.S., Shapovalova O.V., Shel'deshov N.V., Zabolotskiy V.I. The influence of hydroxides of d-metals on the dissociation of water in bipolar membranes. Membrany Membrane. Tekhnol. 2011. V. 1. N 2. P. 149-156 (in Russian).
Zabolotskiy V.I., Shel'deshov N.V., Gnusin N.P. Disso-ciation of water molecules in systems with ion exchange membranes. Usp. Khimii. 1988. V. 57. N 8. P. 1403 (in Russian).
Xue Y., Wang N., Huang C. Catalytic water dissociation at the intermediate layer of a bipolar membrane: The role of carboxylated Boltorn® H30. J. Membr. Sci. 2009. V. 344. P. 129-135.
Shel'deshov N.V., Zabolotskiy V.I., Alpatova N.V. The influence of heavy metal hydroxides on the dissociation of water in a bipolar membrane. Nauch. Zhurn. KubGAU. 2015. N 114(10). P. 1-13 (in Russian).
АО «МЕGА», http://www.mpline.ru/oborudovanie/membrany (in Rus-sian).
FUMATECH BWT GmbH http://www.fumatech.com/EN/Membranes/.
Vershinin V.I., Vlasova I.V., Nikiforova I.A. Analytical chemistry. M.: Izd. Tsentr «Akademiya». 2011. 448 p. (in Russian).
Shaposhnik V.A., Vasil'eva V.I., Grigorchuk O.V. Transport phenomena in ion exchange membranes. M.: MFTI. 2001. 200 p. (in Russian).
Niftaliev S.I., Kozaderova O.A., Kim K.B. Electrocon-ductance of heterogeneous ion-exchange membranes in aqueous salt solutions. J. Electroanalyt. Chem. 2017. V. 794. P. 58-63. DOI: 10.1016/j.jelechem.2017.03.046.
Kravchenko T.A., Poljanskiy L.N., Kalinichev A.I., Konev D.V. Nanocomposites metal-ion exchanger. M.: Nauka. 2009. 391 p.
Zabolotskiy V.I., Shel’deshov N.V., Gnusin N.P. Imped-ans of bipolar membrane MB-1. Elektrokhimiia. 1979. V. 15. N 10. P. 1488-1493 (in Russian).
Wilhelm F.G., Pünt I., Vegt N.F.A, Wessling M., Strathmann H. Optimisation strategies for the preparation of bipolar membranes with reduced salt ion leakage in ac-id–base electrodialysis. J. Membr. Sci. 2001. V. 182. P. 13-28.
Bobrinskaya G.A., Zarodin G.S., Kiselev Yu.I., Obraz-tsov A.A., Selemenev V.F., Borisova L.V., Korneeva R.N. RF Patent N 2304627. 2007 (in Russian).
