СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО РАСТВОРА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО РАСТВОРА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА


RU (11) 2195052 (13) C1

(51) 7 H01M10/54 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.03.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001124760/09 
(22) Дата подачи заявки: 2001.09.11 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.09.11 
(45) Опубликовано: 2002.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 342252, 14.06.1972. RU 95107318 А1, 20.01.1997. US 4737250 А, 12.04.1988. DE 2622928 А1, 25.11.1976. 
(71) Заявитель(и): Государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно- исследовательский институт химической технологии" 
(72) Автор(ы): Шаталов В.В.; Банин Ю.Н.; Савельева Т.И. 
(73) Патентообладатель(и): Государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно- исследовательский институт химической технологии" 
Адрес для переписки: 115230, Москва, Каширское ш., 33, ГУП "ВНИИХТ", информационно-патентный отдел 

(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО РАСТВОРА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА 

Изобретение относится к области регенерации химических реагентов в аккумуляторной промышленности. Согласно изобретению регенерацию отработанного раствора щелочного аккумулятора ведут электромембранным методом в двухкамерном электродиализаторе с катионитовой мембраной. В анодную камеру заливают исходный отработанный раствор, в катодной камере получают чистую калиевую щелочь с концентрацией 300 - 350 г/дм3 при плотности тока 300 - 700 А/м2. Процесс ведут с анодом из платинированного титана до остаточной концентрации калия в анолите 9,7 - 13,62 г/дм3. А также с анодом из стали 3 до остаточной концентрации калия в анолите 42 - 70 г/дм3. Способ является экономически эффективным, экологически безопасным. 3 з.п.ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области регенерации химических реагентов из отработанных технологических растворов с целью их многократного использования.

Известны различные способы очистки отработанных растворов сточных и сбросных вод: нейтрализация кислот и щелочей, соосаждение минеральных примесей с солями и т.д. Так, например, глубокая очистка сточных вод, содержащих ртуть, проводится путем ее выделения в осадок в виде сульфида, а ионы цинка, хрома (III), свинца, меди, кадмия переводятся щелочами или содой в труднорастворимые гидроксиды или карбонаты (Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. С. 135).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ регенерации калиево-литиевого и натриево-литиевого электролитов щелочного аккумулятора (авт. св. 342252, МКИ H 01 M 10/54). Способ заключается в обработке предварительно нагретого отработанного электролита гидроксидом бария и перемешивания образующейся смеси до образования гидроксида калия и осадка карбоната бария, который далее выделяют из суспензии методом отстаивания.

Приведенный химический способ регенерации имеет ряд существенных недостатков, из которых одним из главных является высокая токсичность карбоната бария, что приводит к необходимости принятия особых мер предосторожности при работе с этим продуктом ("Вредные вещества в промышленности", т.3, с.366-369). В связи с этим, осадок карбоната бария требует также специального захоронения, т.е. данный способ с экологической точки зрения весьма опасен. Кроме того, данный способ относительно дорогой, поскольку стоимость гидроксида бария сравнима со стоимостью гидроксида калия, а допустимая концентрация карбоната калия в исходном растворе (в зависимости от назначения аккумулятора) может составлять свыше 100 г/дм3.

Нами предлагается способ регенерации, свободный от приведенных недостатков, т.е. является простым, дешевым, экологически безопасным, автоматически управляемым. Способ не требует химических реагентов. Он заключается в том, что регенерацию отработанного раствора щелочного аккумулятора ведут электромембранным методом в двухкамерном электродиализаторе с катионитовой мембраной. В анодную камеру заливают исходный отработанный раствор с содержанием калиевой щелочи 200-250 г/дм3, карбоната калия свыше 50-100 г/дм3, в катодной камере получают чистую калиевую щелочь с концентрацией 300-350 г/дм3 при плотности тока 300-700 А/м2.

Электромембранный процесс проводится с анодом из платинированного титана или железным анодом из стали 3. В первом случае процесс регенерации ведется до концентрации бикарбоната калия в анолите не ниже 25-35 г/дм3, что соответствует содержанию калия 9,7-13,62 г/дм3. Ниже этой концентрации температура раствора поднимается выше 60oС, что сильно осложняет его осуществление, т.к. происходит нарушение целостности мембраны и платинового покрытия. Во втором случае процесс регенерации ведут до остаточной концентрации калиевой щелочи в анолите не ниже 20 г/дм3, что в зависимости от содержания карбоната калия в исходном растворе соответствует концентрации калия в анолите 42-70 г/дм3. Ниже этой концентрации стальной анод сильно корродирует и приходит в негодность, а раствор загрязняется железосодержащими примесями. В третьем случае электромембранный процесс регенерации щелочи ведут до остаточной концентрации калия в анолите 95 г/дм3 независимо от содержания карбоната в исходном растворе, что необходимо для оптимального соотношения компонентов (азота, фосфора, калия и магния) в комплексном жидком минеральном удобрении "Урожай". Доля калия в нем составляет 6 мас.%.

Плотность тока 300-700 А/м2 обеспечивает оптимальные показатели электродиализа: удельный расход электроэнергии не выше 3 кВтч/кг КОН, выход по току щелочи не ниже 55%. При плотности тока ниже 300 А/м2 значительно снижается массоперенос щелочи, при плотности тока свыше 700 А/м2 увеличивается удельный расход электроэнергии (до 4 кВтч/кг) и происходит сильный нагрев растворов, что отрицательно сказывается на прочности мембраны. Увеличение расхода энергии происходит и при получении более концентрированной щелочи, свыше 350 г/дм3.

Осуществление электромембранного процесса не требует дорогого и сложного оборудования. Процесс легко автоматизируется. Экономическую эффективность подтверждает невысокий удельный расход электроэнергии, ~3 кВтч/кг, т.е. затраты на 1 кг регенерированной щелочи будут составлять ~3 руб., что по крайней мере на порядок ниже, чем покупная щелочь. Регенерация калиевой щелочи в электродиализаторе не сопровождается выделением вредных веществ, что свидетельствует об экологической безопасности метода.

Пример 1. Отработанный раствор щелочного аккумулятора, содержащий 200 г/дм3 калиевой щелочи и свыше 50 г/дм3 карбоната калия, заливают в анодную камеру двухкамерного электродиализатора, разделенного катионитовой мембраной, а в катодную - заливают слабый раствор (~10 г/дм3) КОН или дистиллированную воду. Электромембранный процесс ведут при плотности тока 300 А/м2 с платинированным титановым анодом до получения в католите чистой щелочи с концентрацией 350 г/дм3 и до остаточной концентрации калия в анолите 9,7 г/дм3. Регенерированную щелочь далее направляют на повторное использование в аккумулятор, а остаточный анолит на разбавление и сброс.

Пример 2. Отработанный раствор щелочного аккумулятора, содержащий 250 г/дм3 КОН и 100 г/дм3 карбоната калия заливают в анодную камеру электродиализатора, а в катодную - слабый раствор (~10 г/дм3) КОН или дистиллированную воду. Процесс ведут при плотности тока 500 А/м2 с анодом из стали 3 до получения в католите щелочи с концентрацией 300 г/дм3 и до остаточной концентрации в анолите калия 42 г/дм3. Щелочь далее передают на использование в аккумулятор, а остаточный раствор на карбонизацию углекислым газом для перевода щелочи в соль и затем на упаривание для получения сухого поташа К2СО3.

Пример 3. Отфильтрованный раствор щелочных аккумуляторов, содержащий 200 г/дм3 КОН и свыше 50 г/дм3 карбоната калия заливают в анодную камеру двухкамерного электродиализатора, разделенного катионитовой мембраной, а в катодную - ~ 10 г/дм3 КОН или дистиллированную воду. Процесс ведут при плотности тока 700 А/м2 с анодом из стали 3 до получения в католите щелочи с концентрацией 350 г/дм3 и до остаточной концентрации в анолите калия 95 г/дм3. Такая концентрация иона калия необходима для приготовления жидкого комплексного удобрения "Урожай", в котором доля калия составляет 6 мас.%.

Таким образом, еще одно преимущество данного способа регенерации перед известным - безотходность. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ регенерации отработанного раствора щелочного аккумулятора, отличающийся тем, что регенерацию раствора ведут электромембранным способом в двухкамерном электродиализаторе с катионитовой мембраной при плотности тока 300 - 700 А/м2, в анодную камеру которого заливают отработанный раствор, а в катодной камере получают калиевую щелочь с концентрацией 300 - 350 г/дм3.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регенерацию ведут с анодом из платинированного титана до остаточной концентрации калия в анолите 9,7 - 13,62 г/дм3.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регенерацию ведут с анодом из стали 3 до остаточной концентрации калия в анолите 42 - 70 г/дм3.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регенерацию ведут с анодом из стали 3 до остаточной концентрации калия в анолите 95 г/дм3.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru