Влияние pH питающего раствора на эффективность электродиализного извлечения тартратов
Аннотация
Ресурсосберегающий и экологически целесообразный электродиализ (ЭД) находит все большее применение для разделения и очистки органических кислот, в том числе для извлечения их анионов из вин, соков и продуктов биохимической переработки отходов. В данном исследовании транспорт тартратов через анионообменную мембрануCJMA-3 изучен с помощью вольтамперометрии, хронопотенциометрии и экспериментов по ЭД. Показано, что при использовании раствора NaxH(2–x)Tc pH 9.0, который содержит только двухзарядные тартрат-анионы T2–, закономерности переноса не отличаются от хорошо известных для сильных электролитов. Если раствор имеет pH 2.5 или 3.0, он содержит смесь молекул кислоты H2T и однозарядных анионов HT–. Попадая в мембрану, часть анионов HT– диссоциирует. Протоны исключаются в обедненный раствор благодаря эффекту Доннана, а образовавшиеся двухзарядные анионы T2– переносятся через CJMA-3. Снижение концентрации HT– в примембранном обедненном растворе стимулирует необратимую диссоциацию H2T. Под действием электрического поля протоны удаляются из зоны реакции и движутся в раствор, а анионы – в мембрану. Поэтому перенос тартратов через анионообменную мембрану осуществляется даже в том случае, если питающий раствор в основном содержит молекулы кислоты. Реализация этих механизмов вызывает многократное превышение эмпирическими предельными токами значений теоретических предельных токов. Энергозатраты на извлечение 20% тартратов из 0.022 M раствора NaxH(2–x)T равны 0.22 (pH 9.0), 0.32 (pH 3.0) и 0.57(pH 2.5) кВт ч/кг. Длительность ЭД в этом случае увеличивается в ряду: pH 3.0 << pH 9.0 < pH 2.5.