ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ОКСИДОВ И ГИДРОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ

Полезная модель относится к гидрометаллургии, в частности, к устройствам для получения нерастворимых соединений урана в аффинажной технологической цепочке урановых производств, в частности, в радиохимических производствах.
Электролизеры используются для получения кислот и щелочей из растворов солей, обессоливания воды, отделения твердых продуктов, взвешеных в растворе, от электролитов [Прикладная электрохимия, под ред. проф. А.Л.Ротиняна, Изд. Химия, 1974 г., сс.389, 391].
Известна конструкция многокамерного мембранного электродиализатора с чередующимися анионообменными и катионообменными мембранами для обессоливания из раствора соли. Электроды размещены только в крайних камерах [А.Ф.Мазанков, Г.М.Камарьян, О.М.Ромашин, Промышленный мембранный электролиз, "Химия", 1989 г., с.17]. Камеры имеют прямоугольное сечение.
Недостатком этих известных конструкций является наличие застойных зон, присущих аппаратам ящичного типа, неравномерность градиента концентраций диффундирующих через мембраны ионов во времени. Снижение градиента концентраций возле мембраны приводит к уменьшению движущей силы, увеличению длительности процесса, кроме того, в подобных аппаратах не предусмотрено получение осадков и их выгрузка из аппарата.
Известен электролизер для электрохимической очистки воды, выбранный в качестве прототипа [Прикладная электрохимия, под ред. проф. Н.П.Федотьева, Изд. ГХИ, Ленинград, 1962 г., с.462], содержащий катодную камеру в виде железного цилиндрического кольца с двумя коаксиально встроенными цилиндрическими диафрагмами, между которыми концентрически расположены десять цилиндрических диафрагм с анодами внутри, при этом катодами служат внешний и внутренний железные цилиндры.
Недостатком этого электролизера является сложность конструкции, он имеет плоское днище, не предусмотренное для получения осадков и их выгрузки из
аппарата, а диафрагмы в нем выполнены из асбеста, не обладающего селективностью.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание электролизера, который позволит получать твердые осадки без использования реагентов осадителей в непрерывном противоточном режиме.
Технической задачей является создание постоянного градиента концентраций диффундирующих через мембрану анионов во времени и по высоте аппарата.
Для решения поставленной задачи электролизер для осаждения оксидов и гидроксидов металлов в противоточном режиме содержит катодную и анодную камеры с электродами, при этом в катодной камере коаксиально размещена цилиндрическая анодная камера с отверстиями, закрытыми анионообменной мембраной, причем в катодной камере по высоте размещены перфорированные кольца, катодная камера коаксиально размещена во внешней цилиндрической пульсационной камере, снабженной в верхней части патрубком для ввода и сброса сжатого воздуха, и имеющей коническое днище с патрубком для вывода суспензии, при этом катодная камера сообщена с пульсационной камерой через перфорированную кольцевую перегородку, катод, выполнен в виде спирали и подсоединен к вибрационному устройству, а в коническом днище пульсационной камеры размещен патрубок ввода анолита и труба слива анолита.
Катод подсоединен к вибрационному устройству для предотвращения накопления твердой фазы на поверхности катода и его инкрустации выпадающим осадком, а пульсационная камера служит для создания импульса, позволяющего в сочетании с перфорированными кольцами равномерно распределять реагенты по сечению.
Полезная модель поясняется фигурой, на которой представлено продольное сечение электролизера.
Электролизер содержит коаксиально расположенные цилиндрические анодную камеру 1, катодную камеру 2 и внешнюю пульсационную камеру 3, образующие между собой полости для прохода католита в катодной камере, анолита в анодной камере и продуктов реакции в пульсационной камере. Катодная камера
снабжена перфорированной кольцевой перегородкой 4. Нижние витки катода 5 соединены с вибрирующим устройством 6 через шток 7, а анодная камера отделена от катодной камеры анионообменной мембраной 8. Электролизер снабжен патрубками ввода реагентов - католита 9 и анолита 10, патрубками ввода сжатого воздуха 11, патрубком вывода католита в виде суспензии 12 и трубой слива анолита 13, а также катодом 5 и анодом 14, а по высоте электролизера расположены перфорированные кольца 15.
Электролизер работает следующим образом.
В анодную камеру 1 и катодную камеру 2 электролизера непрерывно подают исходные католит (например, азотнокислый уранилнитрат) через патрубок 9, анолит (вода) через патрубок 10 в противоточном режиме. В катодной камере 2 на поток католита накладывают низкочастотные колебания путем подачи и сброса сжатого воздуха в пульсационную камеру 3 через патрубок 11, сообщающегося с катодной камерой через перфорированную перегородку 4, а также вибрацию через шток 7 вибрирующего устройства 6 на нижние витки катода 5. При этом через трубу 13 сливают непрерывно азотную кислоту, а из патрубка 12 выгружают католит (гидроксиды, оксиды урана) в виде суспензии. Электрический ток подводят к катоду 5 и аноду 14. Через анионообменную мембрану 8 происходит диффузия анионов азотной кислоты. Подведение пульсации к катодной камере, наличие вибрации на нижних витках катода уменьшают вероятность инкрустации его поверхности за счет адгезии выпадающих в осадок нерастворимых соединений в сочетании с перфорированными кольцами 15 позволяют искючить наличие застойных зон и уменьшить продольное перемешивание реагентов по сечению аппарата и поддержанию постоянного градиента концентраций по обе стороны мембраны.
Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволит не только интенсифицировать процесс, но и даст возможность получать в противоточном непрерывном режиме нерастворимый осадок в нижней части катодной камеры, не давая ему осаждаться на поверхности катода.