Разложение и концентрирование подшламовых вод методом мембранного электролиза

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье анализируется возможность применения мембранного электролиза для переработки слабых алюминатных растворов (подшламовой воды) с целью их концентрирования и каустификации. Для проведения испытаний применялась трехкамерная ячейка с гетерогенными катионообменными мембранами МК-40, в качестве материалов катода и анода использован титановый сплав ВТ1-0. Мембранный электролиз проводили при межполюсном расстоянии, равном 3–5 см и плотности тока – 0.5–3.0 А/дм2 с получением катодного (более концентрированный раствор каустической щелочи) и анодного растворов (опресненный раствор), а также анодного шлама (представленного в основном гидроксидом алюминия). Выбраны оптимальные режимные параметры процесса концентрирования алюминатного раствора методом мембранного электролиза: плотность тока около 2 А/дм2 при межполюсном расстоянии, составляющем 4 см. При данных режимных параметрах рабочее напряжение на ячейке устанавливается через 40–45 мин на уровне 24 В, при этом удельный расход энергии растет от 13.5 до 17.5 кВт·ч/кг щелочи.

Определено, что содержание соды в растворе в течение часа снижается с 55 до 25–30% при различных режимных параметрах процесса мембранного электролиза. Степень концентрирования общей щелочи в растворе при выбранных режимных параметрах процесса через час от начала мембранного электролиза доходит до 1.40–1.45.

Об авторах

Н. В. Васюнина

Сибирский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: gtr1977@gmail.com
Россия, г. Красноярск

И. В. Дубова

Сибирский федеральный университет

Email: gtr1977@gmail.com
Россия, г. Красноярск

К. Е. Дружинин

ООО “Индаст-ПРО”

Email: gtr1977@gmail.com
Россия, г. Красноярск

Т. Р. Гильманшина

Сибирский федеральный университет

Email: gtr1977@gmail.com
Россия, г. Красноярск

О. Ю. Шубкина

Сибирский федеральный университет

Email: gtr1977@gmail.com
Россия, г. Красноярск

Список литературы

  1. Cassano A., Molinari R., Romano M., Drioli E. Treatment of aqueous effluents of the leather industry by membrane processes: a review, J. Membr. Sci. 181 (2001)111–126.
  2. Qin J.J., Oo M. H., Wai M. N., Ang C.-M., Wong F. S., Lee H. A dual membrane UF/RO process for reclamation of spentrinses from a nickel-plating operation — a case study, WaterRes.37(2003)3269–3278.
  3. Milačič R., Zuliani T., Ščančar J. Environmental impact of toxic elements in red mud studied by fractionation and speciation procedures, Sci. Total Environ. 426 (2012)359–365.
  4. Smith P. The processing of high silica bauxites — review of existing and potential processes, Hydrometallurgy 98(2009)162–176.
  5. Дружинин К.Е., Васюнина Н.В., Немчинова Н.В., Гильманшина Т.Р. Очистка отходящих газов печей спекания с использованием подшламовой воды в качестве газоочистного раствора. Экология и промышленность России. 2020. Т. 24. № 3. С. 4–9.
  6. Strathmann H. Electrodialysis, a mature technology with a multitude of new applications, Desalination 264 (2010) 268–288.
  7. Yan H., Wu C., Wu Y. “Separation of alumina alkaline solution by electrodialysis: Membrane stack configuration optimization and repeated batch experiments,” Separation and Purification Technology 139, 78–87 (2015). https://doi.org/10.1016/j.seppur.2014.11.004
  8. Haydarov A. A. et al. Obtaining of alkaline from aluminate solution by electrodialysis method //Azerbaijan Chemical Journal. 2023. № 2. С. 154–162.
  9. Yuzer B. et al. Optimal performance of electrodialysis process for the recovery of acid wastes in wastewater: Practicing circular economy in aluminum finishing industry //Chemical Engineering Journal. 2022. Т. 434. С. 134755.
  10. Липин А. Г., Липин А. А. Концентрирование раствора нитрата аммония в электромембранном аппарате // Энергоресурсоэффективные экологически безопасные технологии и оборудование. 2019. С. 11–13.
  11. Быков В. И. и др. Электродиализ: история и перспективы развития //Вестник технологического университета. 2021. Т. 24. № 7. С. 5–10.
  12. Hu B., Mu Z. D. “Treatment of wastewater from alumina plant by electrodialysis,” IOP Conf. Ser.: Earth Env. Sci. 295 (3), 1–6 (2019). https://doi.org/10.1088/1755-1315/295/3/032090
  13. Lainer Y. A., Gorichev I. G., Todorov S. A. Aluminum hydroxide nucleation kinetics and mechanism during the electrodialysis decomposition of aluminate solutions // Russian Metallurgy (Metally). 2008. Т. 2008. С. 301–305.
  14. Vetchinkina T. N., Tuzhilin A. S., Balmaev B. G. Decomposition and Concentration of Aluminate Solutions by Electrodialysis // Russian Metallurgy (Metally). 2022. Т. 2022. №. 12. С. 1511–1517.
  15. Yaxian Zhanga, Qi Shia, Muxi Luoa, Hongtao Wanga, Xuejiao Qia, Chia-Hung Houd, Fengting Lia, Zisheng Aie, Jose Tacares Araruna Junior. Improved bauxite residue dealkalization by combination of aerated washing and electrodialysis // Journal of hazardous materials. 2019. Т. 364. С. 682–690. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.10.023
  16. Yan H., Wu C., Wu Y. Separation of alumina alkaline solution by electrodialysis: Membrane stack configuration optimization and repeated batch experiments // Separation and Purification Technology. 2015. Т. 139. С. 78–87.
  17. Иванов А.А. Электропроводность водных растворов кислот и гидроксидов // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 1989. Т. 32 (10). С. 13–16.
  18. Машина А. Н., Артемкина Ю. М., Щербаков В. В. Температурная зависимость энергии активации электропроводности водных растворов сильных электролитов // Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т. 31. № 4 (185). С. 49–51.
  19. Васюнина Н.В., Дубова И.В., Дружинин К.Е., Гильманшина Т.Р. Концентрирование слабощелочных алюминатных растворов методом электродиализа // Цветные металлы. 2024. № 4. С. 9–14.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024