Исследование процесса получения гидроксида натрия из раствора карбоната натрия методом биполярного электродиализа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В работе исследовано получение гидроксида натрия методом биполярного электродиализа из раствора карбоната натрия с применением биполярных мембран МБ-3. Для исследований использован лабораторный электродиализатор-синтезатор с трехкамерной элементарной ячейкой. Мембранный пакет электродиализатора содержал пять элементарных ячеек, активная площадь каждой мембраны 1 дм2. Для сравнения полученных массообменных характеристик дополнительно был исследован процесс получения гидроксида натрия из сульфата натрия. Показано, что использование карбоната натрия в качестве исходного раствора позволяет увеличить концентрацию получаемой щелочи с 0.92 до 1.7 М при сопоставимых условиях проведения процесса по сравнению с получением гидроксида натрия из раствора сульфата натрия. При использовании карбоната натрия выход по току по щелочи составляет более 70% во всех экспериментах, в то время как при получении щелочи из раствора сульфата натрия выход по току резко падает до 0.4–0.5 при достижении концентрации выше 0.8 М NaOH. Энергозатраты на перенос одного килограмма щелочи находятся в пределах 2.8–13.9 кВт-ч/кг при рабочих плотностях тока 1–3 А/дм2.

Об авторах

Е. Н. Носова

Кубанский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: nosova.el@inbox.ru
Россия, 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, 149

Д. М. Мусатова

Кубанский государственный университет

Email: melnikov.stanislav@gmail.com
Россия, 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, 149

С. С. Мельников

Кубанский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: melnikov.stanislav@gmail.com
Россия, 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, 149

В. И. Заболоцкий

Кубанский государственный университет

Email: melnikov.stanislav@gmail.com
Россия, 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, 149

Список литературы

  1. Cournoyer A., Bazinet L. // Membranes (Basel). 2023. V. 13. P. 205.
  2. Bazinet L., Lamarche F., Ippersiel D. // Trends Food Sci. Technol. 1998. V. 9. P. 107–113.
  3. Huang C., Xu T. // Environ. Sci. Technol. 2006. V. 40. P. 5233–5243.
  4. Zabolotskii V.I., Sheldeshov N.V., Melnikov S.S. // Desalination. 2014. V. 342. P. 183–203.
  5. Pärnamäe R., Mareev S., Nikonenko V. et al. // J. Memb. Sci. 2021. V. 617. P. 118538.
  6. Nagasubramanian K., Chlanda F.P., Liu K.J. // J. Memb. Sci. 1977. V. 2. P. 109–124.
  7. Chen T., Bi J., Ji Z. et al. // Water Res. 2022. V. 226. P. 119 274.
  8. Luo H., Cheng X., Liu G. et al. // J. Memb. Sci. 2017. V. 523. P. 122–128.
  9. Jaime-Ferrer J.S., Laborie S., Durand G. et al. // J. Memb. Sci. 2006. V. 280. P. 509–516.
  10. Zhang X., Li C., Wang Y. et al. // J. Memb. Sci. 2011. V. 379. P. 184–190.
  11. Pinacci P., Radaelli M. // Desalination. 2002. V. 148. P. 177–179.
  12. Boyaval P., Seta J., Gavach C. // Enzyme Microb. Technol. 1993. V. 15. P. 683–686.
  13. Fu L., Gao X., Yang Y. et al. // Sep. Purif. Technol. 2014. V. 127. P. 212–218.
  14. Sun X., Lu H., Wang J. // J. Clean. Prod. 2017. V. 143. P. 250–256.
  15. Kravtsov V., Kulikova I., Mikhaylin S., Bazinet L. // J. Food Eng. 2020. V. 277. P. 109891.
  16. Kravtsov V.A., Kulikova I.K., Bessonov A.S., Evdokimov I.A. // J. Dairy Technol. 2020. V. 73. P. 261–269.
  17. Merkel A., Ashrafi A.M., Ečer J. // J. Memb. Sci. 2018. V. 555. P. 185–196.
  18. Aspirault C., Doyen A., Bazinet L. // J. Mol. Sci. 2020. V. 21. P. 2792.
  19. Bunani S., Kabay N., Bunani S. et al. // Desalination. 2017. V. 416. P. 10–15.
  20. Bunani S., Yoshizuka K., Nishihama S. et al. // Desalination. 2017. V. 424. P. 37–44.
  21. İpekçi D., Kabay N., Bunani S. et al. // Desalination. 2020. V. 479. P. 114313.
  22. Egorov E.N., Svittsov A.A., Dudnik S.N., Demkin V.I. // Pet. Chem. 2013. V. 52. P. 583–592.
  23. Liu Y., Wu X., Dai L. et al. // Chemosphere. 2023. V. 310. P. 136822.
  24. Wiśniewski J., Wiśniewska G., Winnicki T. // Desalination. 2004. V. 169. P. 11–20.
  25. Negro C., Blanco M.A., López-Mateos F. et al. // Sep. Sci. Technol. 2001. V. 36. P. 1543–1556.
  26. Mani K.N. // J. Memb. Sci. 1991. V. 58. P. 117–138.
  27. Mani K.N., Chlanda F.P., Byszewski C.H. // Desalination. 1988. V. 68. P. 149–166.
  28. Carmen C., Water G. // Membr. Technol. 1993. P. 5–9.
  29. Melnikov S., Sheldeshov N., Zabolotsky V. et al. // Sep. Purif. Technol. 2017. V. 189. P. 74–81.
  30. Bailly M. // Desalination. 2002. V. 144. P. 157–162.
  31. Bailly M., Roux-De Balmann H., Aimar P. et al. // J. Memb. Sci. 2001. V. 191. P. 129–142.
  32. Hülber-Beyer É., Bélafi-Bakó K., Nemestóthy N. // Chem. Pap. 2021. V. 75. P. 5223–5234.
  33. Gineste J.L., Pourcelly G., Lorrain Y., F. et al. // J. Memb. Sci. 1996. V. 112. P. 199–208.
  34. Ковалев Н.В., Карпенко Т.В., Шельдешов Н.В., Заболоцкий В.И. // Мембраны и мембранные технологии. 2020. Т. 10. С. 418–427. (англоязычная версия: Kovalev N.V., Karpenko T.V., Sheldeshov N.V., Zabolotskii V.I. // Membr. Membr. Technol. 2020. V. 2. P. 391–398.)
  35. Заболоцкий В.И., Шельдешов Н.В., Гнусин Н.П. // Успехи Химии. 1988. Т. 57. С. 1403–1413.
  36. Умнов В.В., Шельдешов Н.В., Заболоцкий В.И. // Электрохимия. 1999. Т. 35. С. 450–455. (англоязычная версия: Umnov V.V., Shel’deshov N.V., Zabolotskii V.I. // Russ. J Electrochem. 1999. V. 35. P. 411–416.)
  37. Melnikov S.S., Nosova E.N., Melnikova E.D., Zabolotsky V.I. // Sep. Purif. Technol. 2021. V. 268. P. 118561.
  38. Шельдешов Н.В., Заболоцкий В.И., Беспалов А.В., Ковалев Н.В., Алпатова Н.В., Акимова А.В,, Мочалова Т.В., Ковалева В.И., Боярищева А.Ю. // Мембраны и мембранные технологии. 2017. Т. 7. С. 187–191 (англоязычная версия: Sheldeshov N.V., Zabolotskii V.I., Bespalov A.V., Kovalev N.V., Alpatova N.V., Akimova A.V., Mochalova T.V., Kovaleva V.I., Boyarishcheva A.Yu. // Petroleum Chemistry. 2017. V. 57. P. 518–522.).
  39. Melnikov S., Bondarev D., Nosova E., Melnikova E., Zabolotskiy V. // Membranes. 2020. V. 10. P. 346.
  40. Achoh A., Zabolotsky V., Melnikov S. // Sep. Purif. Technol. 2019. V. 212. P. 929–940.
  41. Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах. М.: Наука, 1996. 392 с.
  42. Herrero-Gonzalez M., Diaz-Guridi P., Dominguez-Ramos A. et al. // Sep. Purif. Technol. 2020. V. 242. P. 116785.
  43. Gnusin N.P., Berezina N.P., Kononenko N.A., Dyomina O.A. // J. Memb. Sci. 2004. V. 243. P. 301–310.
  44. Горобченко А.Д., Гиль В.В., Никоненко В.В., Шарафан М.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2022. Т. 12. С. 480–490.
  45. Ачох А.Р., Заболоцкий В.И., Лебедев К.А. и др. // Мембраны и мембранные технологии. 2021. Т. 11. С. 58–78. (англоязычная версия: Achoh A.R., Zabolotsky V.I., Lebedev K.A. et al. // Membr. Membr. Technol. 2021. V. 3. P. 52–71.)
  46. Мельникова Е.Д., Цыгурина К.А., Письменская Н.Д, Никоненко В.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2021. Т. 11. С. 360–370. (англоязычная версия: Melnikova E.D., Tsygurina K.A., Pismenskaya N.D., Nikonenko V.V. // Membr. Membr. Technol. 2021. V. 3. P. 324–333.)

Дополнительные файлы


© Е.Н. Носова, Д.М. Мусатова, С.С. Мельников, В.И. Заболоцкий, 2023