ідповідних солей і води по реакції:
+ H 2 O ® KOH + HA
мають ряд переваг в порівнянні з класичними електрохімічними. Типова послідовність мембран в електродіалізних апаратах, що реалізують ці способи (малюнок 1). При накладенні електричного поля на такий апарат біполярна мембрана генерує іони водню і гідроксилу
2 O ® H + + ОH -.
Аніони солі, мігруючі з камери 3 через аніонообмінна мембрану, і іони водню, мігруючі через Катіонообменная область біполярної мембрани, в камері 4 утворюють кислоту. Аналогічний процес, але за участю іонів гідроксилу і катіонів солі призводить до утворення лугу в камері 5 і 7.
Відведення утворюються розчинів кислоти і лугу з апарату здійснюється промиванням камер 4, 5, 7 дистилятом або розведеним розчином кислоти і луги. Через камери 2, 3, 6 циркулює розчин вихідної солі. У процесі роботи електродіалізним апарату концентрація солі і об'єм води в камерах 2, 3, 6 зменшується і для підтримки стаціонарного режиму роботи в ці розчини необхідно додавати нові порції солі і води. Вода з камери 3 і 6 видаляється у вигляді гідратної води разом з іонами, що йдуть через Катіонообменная і аніонообмінна мембрану, і електроосмотіческій.
Малюнок 1 - Схема мембранного пакету електродіалізним апарату для отримання сільнодіссоціірующіх кислот і лугів
Головна перевага електродіалізним способу отримання кислот і лугів полягає в тому, що в елементарній комірці (3-6) немає металевих електродів, а значить, розчини не забруднюються продуктами їх руйнування. Газовиділення, яке особливо небезпечно в разі утворення на аноді таких окислювачів, як хлор до кисень, також відсутній. У розчинах 3, 4, 5, 6 зберігаються іони, які могли б окислитись або відновитися на електродах. Елементарна комірка 3-6 може повторюватися в пакеті електродіалізатор необмежену кількість разів, при цьому пакет містить тільки один катод і анод.
Для отримання слабодіссоціірующіх кислот і підстав в основному застосовуються більш прості схеми електродіалізним пакету, що мають двокамерну елементарну комірку (малюнок 2).
Рисунок 2 - Схема мембранного пакету електродіалізним апарату для отримання слабодіссоціірующіх підстав з солей
При роботі такого осередку іони водню, що надходять в камеру 2, зв'язуються в слабодіссоціірующую кислоту і не проникають в камеру 1. Вихід по струму і концентрація слабодіссоціірующей кислоти в цьому випадку значно вище, ніж сільнодіссоціірующей кислоти, одержуваної в aппаpaтe, зображеному на малюнку 2. Концентрація слабодіссоціірующей кислоти обмежена лише її розчинністю. У цих способах синтезу кислот і підстав пред'являються підвищені вимоги до чисел переносу органічних іонів через мембрани, так як їх витік через мембрани призводить до втрати продукту.
Досліджено процеси отримання слабодіссоціірующіх кислот: оцтової кислоти з ацетату натрію, щавлевої кислоти з оксалату натрію, борної кислоти з тетраборату калію, лимонної, саліцилової, глюколівой, молочної, аскорбінової.
Ряд підстав, отриманих за допомогою електродіалізу з біполярними мембранами трохи вужчий, ніж ряд кислот: досліджено процеси отримання піридину і триетаноламіну, етілендіаміна і поліетиленполіамін з їх солей.
Застосування біполярних мембран дозволяє обессолівают розчини і отримувати деіонізованої воду, а також одночасно з обессоливанием розчину коригувати рН оброблюваних розчинів.
1.4 Методи дослідження біполярних мембран
У процесі синтезу нових БПМ велика увага повинна бути приділена дослідженню властивостей отриманих зразків для подальшого вибору умов синтезу, що забезпечують поліпшення електрохімічних характеристик синтезованих мембран. Актуальним завданням є вибір серед відомих методів дослідження тих, які дозволяють отримати необхідну і достатню інформацію про властивості мембран при мінімальних витратах часу. Принципи вивчення основних електрохімічних властивостей досить докладно описані в літературі [2, 7, 24]. дисоціація біполярний електрохімічний імпеданс
БПМ повинні володіти наступними електрохімічними властивостями: низьким опором у режимі генерації іонів, низькими числами переносу коіонов солі і здатністю зберігати властивості при контакті з концентрованими розчинами кислот і лугів.
. 4.1 Метод вольт-амперометрія
Метод вольт-амперометрія, широко застосовуваний в класичній електрохімії [19], застосовується і в мембранної електрохімії, зокрема для дослідження біполярних мембран. Вид вольт-амперної характеристики (ВАХ) визначається структурою мембрани і природою процесів, що протікають в ній при поляри...
