169344. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kénsavat tartalmazó pácvégoldatok körfolyamatos elektrokémiai feldolgozására
5 169344 6 összekapcsolni. A megadott műveleti feltételek biztosítása útján ugyanis — folyamatos üzemű munkamód alkalmazásával - a pácoló-regeneráló rendszer stacioner egyensúlyában a savra, vas-szulfátra és a biszulfátképző adaléksóra egyaránt előnyös, lép- 5 csőzetes koricentrációeloszlást, ennek révén pedig körfolyamatosan ismétlődő kedvező hatású transzportfolyamatokat és elektrokémiai ioncsere láncolatot tudunk előidézni a diafragmán keresztül. Az elektrokémiai ioncsere megvalósításával szükség- 10 telenné válik a permszelektivitás igényének támasztása a diafragmával szemben. A diafragma legelőnyösebben sűrű poliészter, vagy polipropilén szövet, ez elegendő ellenállást tanúsít mind a savval, mind a hővel, mint a lehetséges mechanikai 15 hatásokkal szemben, ennélfogva élettartama nagy és a szövet ára sem játszik meghatározó szerepet a beruházási költségben. A fentiek alapján a találmány tárgya eljárás literenként legfeljebb 100 gramm kénsavat és lega- 20 lább 25 gramm vasiont tartalmazó pácvégoldatok vas pácolásával összekapcsolt körfolyamatos kémiai feldolgozására a vas-szulfát elektrokémiai megbontásának és a végpác sav és szulfátsó komponensei elektrodialitikus elkülönítésének kombinációjával. A 25 találmány értelmében úgy járunk el, hogy a pácoldatban 0,5-1,0 mól/liter ammónium-, magnéziumvagy alkálifém-szulfátkoncentrációt állítunk be sóadalékolás útján, és a végpácot kettős elektrolitos, diafragmás, elektrolizáló cellákból összekapcsolt 30 elektrolizáló berendezés katódterébe tápláljuk és abban végigáramoltatjuk, eközben a végpác vastartalmát 7-15 g Fe+/liter szintig kimerítjük a vas katódos leválasztása útján, ezután az oldatot az elektrolizáló berendezés anódterébe vezetjük, és itt 35 a katódtérben fenntartott áramoltatással azonos irányban áramoltatjuk végig, miközben a diafragma felületére vonatkoztatott áramsűrűséget 15-22A/dm2 , az elektrolízis munkahőmérsékletét pedig 70-90 C° intervallumon belül tartjuk. 40 A találmány szerinti eljárás döntő előnye tehát abban áll, hogy foganatosításának nem előfeltétele a pácoldát savra való kimerítése, illetve a heptahidrát kikristályosítása. Ezáltal mód van a pácolás-regenerálás körfolyamat közvetlen megvalósítására 45 abban az esetben is, ha a végpác kénsavat tartalmaz 100 g H2S0 4 /liter (minthogy egy mól) koncentrációt meg nem haladó mértékben. A találmány alapjául szolgáló elektrokémiai ioncsereláncolat és a lépcsőzetes koncentrációeloszlás 50 mechanizmusának megvilágítására a csatolt 1/1 rajzon szereplő ábra alapján van lehetőség. A Pi, R2 ... P n pácoldókádakban rendre végigáramló pácoldat savtöménysége a pácolás reakciója következtében kádról kádra csökken, vastömény- 55 sége pedig ugyanezen okból kádról kádra nő. A biszulfátképző adaléksó (ammónium-, magnéziumvagy alkálifém-szulfát) töménysége a pácoló kádsoron belül állandó marad. A végpácot állandó sebességgel betápláljuk az Ei elektrolizáló cella 60 katódterébe, ahonnan az rendre az E2 ... E n cella katódterébe áramlik tovább. A katódon leválik a vas, ezt a katódfolyamatot a katolit savtartalmától függően hidrogénfejlődés kíséri. A végpác savtartalmának másik része a diafragmán keresztül HSOJ 65 anionok formájában átvándorol az anódtérbe. Az anódtérből egyidejűleg az adalék szulfátsó kationjai vándorolnak át a diafragmán a katódtérbe. Ennek következtében a cellasor katódterein történő végigáramlás során az oldat vas- és savkoncentrációja celláról cellára csökken, a biszulfátképző sóadalék koncentrációja pedig celláról cellára nő. Lényegében az történik, hogy az iontranszport révén a végpác savtartalma a diafragmán keresztül az anódtérbe vándorol át (elektrodialízis), és eközben a vas-szulfát az ion transzport-folyamatok és a katódos fémleválás együttes hatásának eredményeképpen ammónium-, magnézium-, vagy alkálifém-szulfáttá cserélődik ki a katolitban. Az utolsó cella (E„) katódteréből kilépő oldat, az úgynevezett végkatolit már gyakorlatilag savmentes (pH = 1,6-2,0), maradék vaskoncentrációja 10 g Fe++/liter, szulfátsókoncentrációja pedig literenként másfél mól nagyságrendű. A végkatolitot a cellasor elejére szivattyúval tápláljuk vissza, mert egyébként az oldat végigáramlását a cellák lejtős, lépcsőzetes elhelyezésével biztosítjuk cellánként túlfolyós kiléptetést alkalmazva. A szivattyú az oldatot az Ej cella anódterébe táplálja, ahonnan az az E2 ... En cellák anódtereibe áramlik tovább. Eközben a savtartalom celláról cellára nő, a biszulfátképző só töménysége pedig celláról cellára csökken. A savkoncentráció lépcsőzetes növekedése egyrészt az anódos elsavanyodás, másrészt a már tárgyalt íontranszport (HSO4 anionok bevándorlása) eredménye. A sókoncentráció csökkenése pedig a só kationjainak a diafragmán keresztül a katódtérbe történő átvándorlásával magyarázható. A véganolit savtartalma a következő összefüggéssel határozható meg: Creg =Cpác + l,75(Fe ++ max - Fe ++ min ) ahol C£*ac savtöménység a véganolitban g/liter savtöménység a végpácban g/liter Fe max vaskoncentráció a végpácban g/liter Femin vaskoncentráció a végkatolitban g/liter Az 1,75 együttható a kénsav-vas egyenértéksúlyának viszonya. A véganolit biszulfátsó-tartalma szükségszerűen azonos a, végpác biszulfátsó-tartalmával, miután stacioner állapotban az időegységben ugyanennyi adaléksó lép be az elektrolizáló egységbe, mint amennyi onnan távozik. A biszulfátképző só a tárgyalt mechanizmus szerint az elektrokémiai ioncserét közvetíti, de az elektródfolyamatokban nem vesz részt. A megadott műveiéti feltételek betartása és biztosítása azért szükséges, mert egyébként nem jön létre, illetve nem marad fenn a tárgyalt koncentrációlépcsőzetesség a körfolyamaton belül és ezáltal a vas-szulfát-maradék sav elválasztással kombinált elektrokémiai vas-szulfát megbontás a tárgyalt mechanizmus szerint nem vihető keresztül. Ha a pácoldatban a biszulfátképző só koncentrációja 0,5 mól/liternél kisebb, a só mennyisége elégtelen az elektrokémiai ioncsereláncolat katalizálásához,
