Методы электробаромембранного разделения растворов. Лазарев С.И. - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

от отрицательных до положительных значений.
Основными параметрами, влияющими на изменение, усиление и дополнение потоков как растворителя, так и раство-
ренного вещества, в основном являются движущие силы процесса (давление, разность электрического потенциала и концентра-
ции), а также состав раствора (компонентный состав раствора, подкисление раствора и его предварительная обработка), режимные
параметры и специальные виды обработки поверхности мембраны.
В электробаромембранных процессах, помимо молекулярных явлений переноса (потоков растворителя и растворенного
вещества), протекают электрохимические процессы на катоде и аноде. Катод или отрицательно заряженный электрод в элек-
тромембранных процессах являются источником электронов. Передача электронов раствору катодом происходит в следую-
щих реакциях:
М
+x
+ xe = М
0
;
О
2
+ 2H
2
O + 4e = 4OH
–
;
2H
+
+ 2e = H
2
;
2H
2
O + 2e = H
2
+ 2OH
–
.
В зависимости от состава раствора, показателя рH, состава материала анода и плотности тока на аноде могут протекать
одна или несколько реакций следующего вида:
М
0
=
М
+x
+ xe;
H
2
= 2H
+
+ 2e;
2H
2
O = О
2
+ 4H
+
+ 4e;
4OH
–
= О
2
+ 2H
2
O + 4e.
Из приведенных реакций видно, что суммарным явлением, протекающим на катоде, является процесс восстановления, а
на аноде – процесс окисления, а также процессы получения водорода и кислорода.
Процесс восстановления или окисления веществ в электробаромембранных процессах можно описать следующим обра-
зом. Под действием сил электрического поля анионы растворенного вещества перемещаются к катоду, а катионы к аноду,
транспортируются через прикатодные и прианодные мембраны (находящиеся около катода и анода), достигая катода или
анода, где происходят электрохимические реакции. Там они превращаются из одних веществ в другие, и под действием пе-
репада давления растворитель и полученное вещество продавливаются через пористый электрод – подложку и отводятся из
камеры аппарата вместе с пермеатом. Полупроницаемая мембрана в электробаромембранных процессах влияет на скорость
проницания ионов, а также является регулятором процесса выделения веществ и концентрирования раствора.
Восстановительные и окислительные процессы в электробаромембранной технологии при разделении водно-
органических растворов можно использовать как процессы получения одних органических веществ из других веществ в
водных растворах. Так электролитически можно восстановить на катоде ароматические нитросоединения. Например, нитро-
бензол восстанавливается до анилина в три стадии через нитрозобензол и фенилгидроксиламин:
C
6
H
5
NO
2
+ 2e + 2H
+
= C
6
H
5
NO
+ H
2
O;
C
6
H
5
NO
+ 2e + 2H
+
= C
6
H
5
HOH;
C
6
H
5
NHOH + 2e + 2H
+
= C
6
H
5
NH
2
+ H
2
O.
Нитрозобензол очень хорошо восстанавливается до фенилгидроксиламина. Последняя стадия образования анилина из
фенилгидроксиламина протекает эффективнее у металлического электрода [9].
Кроме электрохимических восстановительных реакций получения анилина из ароматических соединений на катоде,
можно получить анилин из производных анилина (анилинсульфата, солянокислого анилина) или морфолин из сульфата
морфолина путем их электрохимического восстановления на катоде:
С
6
H
5
NH
3
HSO
4
= С
6
H
5
NH
3
+
+
−
4
HSO
;
С
6
H
5
NH
3
Cl =
+
356
NННС + Cl
–
;
С
4
H
9
NOH
2
SO
4
= С
4
H
9
NOH
+
+
−
4
HSO .
Процесс получения органических веществ на катоде из их производных протекает следующим образом. Анионы анили-
на или морфолина транспортируясь через прикатодную мембрану, достигая катода, где происходит электрохимическая ре-
акция, превращаются в электронейтральные вещества и вместе с водородом под давлением отводятся с пермеатом из аппа-
рата:
+
356
NHH2C + 2е = H
2
+ 2С
6
H
5
NH
2
;
2С
4
H
9
NOH
+
+ 2e = H
2
+ 2С
4
H
9
NO.
Анодное окисление ароматических соединений можно рассмотреть на примере получения из бензола фенола или из фе-
нола гидрохинона:
С
6
H
6
+ 2e + 2OH
–
= C
6
H
5
OH + H
2
O;
С
6
H
6
+ 2e + 4OH
–
= C
6
H
4
(OH)
2
+ 2H
2
O.
Также целесообразным представляется рассмотрение направления применения баромембранных процессов в техноло-
гических процессах органического синтеза получения органических веществ – уротропина, морфолина и циклогексиламина,
где ввиду их высокого коэффициента задерживания разделения, обратный осмос разделяет поток исходного раствора на два

Страницы