Исследование мембранных процессов электродиализа растворов сульфата натрия с регенерацией щелочи и кислоты
DOI:
https://doi.org/10.51301/ejsu.2025.i6.01Ключевые слова:
сульфат натрия, электродиализ, мембранные процессы, гидроксид натрия, серная кислотаАннотация
В данной работе рассматривается возможность переработки растворов сульфата натрия (Na2SO4), образующихся в различных промышленных процессах, в ценные продукты – серную кислоту (H2SO4) и гидроксид натрия (NaOH) с использованием метода электродиализа. Проблема переработки растворов сульфата натрия актуальна в связи с их значительным объемом и высоким содержанием неорганических примесей, при этом традиционные методы очистки являются энергоемкими и экономически нецелесообразными. Авторами проведен анализ существующих методик получения и переработки растворов сульфата натрия электродиализом с использованием мембран МК-40, МА-41 и МБ-2И и мембран Ralex BM. С целью проведения электродиализа применены схемы 3-х камерного и 6-ти секционного электродиализаторов с использованием катионо-, анионообменных мембран марок МК-40, МА-41 (РФ) и EDC1R, EАC1R (КНР). Рассматривалась схема стендовой установки многокамерного электродиализатора с использованием мембран марки мембран EDAM и EDCM. Составлены условия проведения экспериментов на 3-х установках по методу вероятностно-детерминированного планирования экспериментов Малышева В.П. Получены зависимости для первой установки: степень конверсии от концентрации Na2SO4, продолжительности процесса от катодной плотности и содержание примеси MgSO4. Зависимости расхода энергии от концентрации начального раствора и плотности тока на 3-х установках позволяют судить о целесообразности проведения процесса электродиализа.
Библиографические ссылки
Dzhubari, M.K. & Alekseeva, N.V. (2020). Efficiency of elec-trodialysis in industrial wastewater treatment. Bulletin of the Technological University, 23(7), 33-39
Kemerovo, M.A. (2019). Electrodialysis of a binary solution containing sodium and zinc ions using MK-100 M membranes. Electronic Processing of Materials, 55(6), 73-78. https://doi.org/10.5281/zenodo.3522283
Vasiunina, N., Dubova, I., Druzhinin, K. & Ghilmanshina, T. (2024). Processing of sludge water from alumina production by electrodialysis. Ecology and Industry of Russia, 28(11), 28-32. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2024-11-28-32
Krasnova, T.A. (2012). The experience of using electrodialysis for processing wastewater from organic industries. Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy, 12(3), 419-427. https://journals.vsu.ru/sorpchrom/article/view/1797
Melnikov, S.S., Mugtamov, O.A. & Zabolotsky, V.I. (2020). Study of electrodialysis concentration process of inorganic acids and salts for the two-stage conversion of salts into acids utilizing bipolar electrodialysis. Separation and Purification Technology, 235, 116206. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.116206
Gonova, V. (2023). Experimental investigation of the purifica-tion of solutions from nickel ions by electrodialysis. Modern High-Tech Technologies. Regional Application, (1), 37-41. https://doi.org/10.60/snt.20237301.0005
Sadyrbaeva, T.J. (2019). Electrodialysis extraction of zinc(II) by liquid membranes based on di-(2-ethylhexyl) phosphoric acid. Electrochemistry, 55(5), 609-618. https://doi.org/10.1134/
S0424857019050104
Xiao, L., Wang, W., Zhang, Q. & et al. (1999). Electrode selec-tion of electrolysis with membrane for sodium tungstate solu-tion. Journal of Central South University of Technology, 6(2), 107-110. https://doi.org/10.1007/s11771-999-0009-3
Niftaliev, S.I., Kozaderova, O.A., Kim, K.B. & Velho, F. (2014). The use of electrodialysis to produce acid and alkali from a concentrated solution of sodium sulfate. Bulletin of the Voronezh State University of Engineering Technologies, (4), 175-178. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2014-4-175-178
Abakumov, M.V., Kolesnikov, A.V., Brodskiy, V.A., & Nyein, Ch.M. (2022). Utilization of salt wastes by electrodialysis with obtaining secondary products. Theoretical and Applied Ecology, (4), 96-103. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-4-096-103
Nowak, M., Jaroszek, H., & Turkowska, M. (2014). Conver-sion of waste sodium sulfate with bipolar membrane electrodial-ysis. In Membranes and membrane processes in environmental protection. Monographs of the Environmental Engineering Committee, Polish Academy of Sciences, (119), 337-349.
GOST 195–77. (1977). State standard of the USSR. Reagents. Sodium sulfite. Moscow: Izdatel’stvo standartov
Shokhakimova, A.A. (2022). Study of heterogeneous cati-on‑exchange membranes obtained on the basis of inert polymers. Universum: Technical Sciences, 1(94), 12989. https://doi.org/10.32743/UniTech.2022.94.1.12989
Dauletbakova, A., Baimbetov, B., Tazhiyev, Y. & Moldabayeva, G. (2025). Investigation of the electrodialysis of sodium tung-state solutions for the production of tungstic acid. Applied Sci-ences, 15, 7033. https://doi.org/10.3390/app15137033
Wang, W., Zhang, Y., Yang, X., Sun, H., Wu, Y. & Shao, L. (2023). Monovalent cation exchange membranes with Janus charged structure for ion separation. Engineering, 25, 204-213. https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.09.020
Li, X.D., Zhao, X.L., Ye, Y., Wang, B.D. & Xiong, R.H. (2022). Study on the regeneration process of CO2 absorbent based on electrodialysis technology. Power Generation Tech-nology, 43(4), 593-599. https://doi.org/10.12096/j.2096-4528.pgt.22019
Strathmann, H. (2010). Electrodialysis, a mature technology with a multitude of new applications. Desalination, 264(3), 268-288. https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.04.069
Malyshev, V.P. (1981). Veroyatnostno-determiniruyushcheye planirovanie eksperimenta [Probabilistic-deterministic planning of experiment]. Almaty: Nauka
Spirin, N.A., Lavrov, V.V., Zainullin, L.A., Bondin, A.R. & Burykin, A.A. (2015). Methods of planning and processing en-gineering experiment results. Ekaterinburg: Ural Federal Uni-versity
Kosenko, E.A. (2023). Planirovaniye eksperimenta: uchebnoye posobiye [Experimental planning: textbook]. Moscow: MADI
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 Engineering Journal of Satbayev University
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
<div class="pkpfooter-son">
<a rel="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/"><img alt="Creative Commons License" style="border-width:0" src="https://i.creativecommons.org/l/by-nc/4.0/80x15.png"></a><br>This work is licensed under a <a rel="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/">Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License</a>.
</div>
