11.6. Электродиализ

Электродиализ - метод разделения соединений под действием разности электродных потенциалов, создаваемой в растворе по обе стороны разделяющей его мембраны. Если мембрана неселективная, т. е. проницаемая для любых ионов, то удается уда­лить ионные примеси из растворов неэлектролитов, коллоидов, высокомолекулярных соединений, суспензий, малорастворимых веществ, а также из электролитов, образованных крупными ио­нами.

Если мембрана селективная, т. е. проницаемая только для анионов или только для катионов, то удается проводить обессоливание растворов электролитов или фракционирование ионов в результате изменения чисел переноса ионов в порах мембран.

В качестве приборов для проведения электродиализа приме­няют электролизеры, разделенные мембранами на камеры.

Для удаления примесей электролитов из неэлектролитов применяют двухкамерный электродиализатор (рис. 293,а), в ко­тором катодная 3 и анодная 2 камеры разделены двойной (анионитовой 4 и катионитовой 5) мембраной. Сам прибор из­готовлен из обычного или органического стекла (см. разд. 1.3), а электроды 1 - из платины (посеребренной жести или особо чистого графита). Камеры делают возможно более узкими. Плотность тока в течение электродиализа поддерживают на уровне 10-15 мА/см² при напряжении 1,0 - 1,5 кВ и силе тока 5-10 мА. При необходимости в камеры помещают пальчико­вые холодильники с проточной водой (см. разд. 8.4). Очищае­мый раствор пропускают через анодную камеру снизу вверх, а катодная камера промывается чистой водой сверху вниз. Ско­рости потоков жидкостей регулируют кранами и подбирают экспериментально.

Для более тонкой очистки применяют трехкамерные элек­тродиализаторы с узкими и высокими камерами для увеличения поверхности мембран 4 и 5 (рис. 293,6). Очищаемое вещество в растворенном виде, в виде суспензии или коллоидного раствора помещают в среднюю камеру с мешалкой 6. В процессе элек­тродиализа ионы примесей переносятся из средней в боковые

камеры 2 к 3, которые периодически или непрерывно промы­ваются чистой водой.

Рис. 293. Электродиалиэаторы: двухкамерный (а), трехкамерный (б) и пятикамерный (в)

При отделении электролитов от неэлек­тролитов применяют мембраны с размером пор (2 - 8) * 10^-3 мкм, проницаемые для любых ионов. Электроды 1 - платиновые или графитовые.

Для концентрирования удаляемых примесей и сокращения расхода чистой воды используют пятикамерные электродиализа­торы (рис. 293,в) с сетчатыми электродами 7. Дополнительные боковые камеры 2 и 3 с электродами 1 у этих приборов являют­ся своеобразными ловушками ионов примесей, в результате чего Исключается обратная диффузия ионов. В таких приборах водой Промывают только дополнительные камеры 2 и 3.

Дополнительные камеры 2 и 3 отделены от боковых крупно-пористыми [размер пор (2 - 8) * 10^-3 мкм] мембранами 8, проницаемыми для любых ионов (см. разд. 1.5). Боковые же камеры отделены от средней с мешалкой б анионообменной 4 и катионообменной 5 мембранами, пропускающими соответственно только анионы или катионы.

Камеры у всех электродиализаторов соединены друг с другом при помощи фланцев, имеющих резиновые прокладки и стяги­ваемых болтами.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Руководство по неорганическому синтезу/Под ред. Г. Браувра. М.: Мир, 1985 -1986, т. 1 - 6.

Степин Б.Д. Электрохимические методы получения особо чистых неоргани­ческих веществ//ЖВХО им. Д.И. Менделеева. 1968. Т. 13. С. 529.

Бейтс Р. Определение рН (теория и практика). Л.: Химия, 1968.

Фиошин Д/.Я., Смирнов М.Г. Электросинтез окислителей и восстановителей Л.: Химия, 1981.

Багоцкий B.C., Скундин A.M. Химические источники тока. М.: Энергоиздат

1981.

Алексеев Н.Г., Прохоров В.А., Чмутов К.В. Современные электронные прибо­ры и схемы в физико-химическом исследовании. 2-е изд. М.: Химия, 1971.

Степин Б.Д., Горштейн И.Г., Блюм Г.З. и др. Методы получения особо чис­тых неорганических веществ. Л.: Химия, 1969, с. 370.

Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1994.

Степин Б.Д. Применение международной системы единиц физических ве­личин в химии. М.: Высшая школа, 1990.