Электрохимическое опреснение воды и добыча металлов

[Ruslan_Sharipov]

Различные способы электрохимического опреснения воды приводятся на стр. 465-467 в книге: Л. А. Кульский, Теоретические основы и технология кондиционирования воды, изд-во Наукова думка, Киев, 1980. В результате использования описанных там установок получаются отдельно опреснённая вода и более концентрированный раствор солей. Но там нет одного способа, который представляется интересным. Это электролиз с жидким металлическим катодом. В другой книге (В. Н. Алексеев, Качественный анализ, изд-во Химия, Москва, 1972) на стр. 436 находим следующие слова.

 

Другое преимущество ртутного катода заключается в том, что выделяющиеся металлы образуют с ртутью амальгамы— разбавленные растворы этих металлов в ртути, и значительно меньше переходят в раствор, чем эти же металлы в чистом виде. Вследствие этого на ртутном катоде можно выделить (при низкой концентрации Н⁺-ионов) даже щелочные металлы. Большое значение имеет применение ртутного катода для отделения Fe³⁺ и ряда других катионов от Al³⁺, Ti³⁺ и т. д.

 

Если опреснять морскую воду таким способом, то можно одновременно с опреснением извлекать из неё металлы, в том числе и ценные. У меня вопрос. Насколько сильно при этом способе вода будет загрязняться самой ртутью? Если загрязнение ртутью существенно, можно применять легкоплавкие славы галлия индия и олова. Будет ли это равноценной заменой ртутному катоду?

 

После извлечения металлов в морской воде остаются анионы, в основном это хлориды и сульфаты. Интересно, существует ли какая-то не смешивающаяся с водой токопроводящая жидкость, в которой растворялись бы хлорид-ионы и сульфат-ионы либо соответствующие им кислоты? Существование такой жидкости позволило бы сделать жидкий анод в дополнение к жидкому катоду.

[dmr]

15 минут назад, Ruslan_Sharipov сказал:

Насколько сильно 

Для организма существенно, думаю 

16 минут назад, Ruslan_Sharipov сказал:

равноценной заменой

Равно ценной не будет. 

Хотя смотря какие металлы извлекать. Но концентрации в морской воде, такие, что хз, что там можете оказаться рентабельным. Вероятно ничего... 

19 минут назад, Ruslan_Sharipov сказал:

которой растворялись бы хлорид-ионы и сульфат-ионы либо соответствующие им кислоты? 

Кислоты слишком хорошо и в воде расиворимы, поэтому, вероятно, даже если несмешивающаяся жидкость и существует, то там будет тройная система 

[бродяга_]

34 минуты назад, Ruslan_Sharipov сказал:

существует ли какая-то не смешивающаяся с водой токопроводящая жидкость, в которой растворялись бы хлорид-ионы и сульфат-ионы либо соответствующие им кислоты? Существование такой жидкости позволило бы сделать жидкий анод в дополнение к жидкому катоду.

а как насчет сорбента на аноде типа силикагеля?

[Ruslan_Sharipov]

53 минуты назад, dmr сказал:

Для организма существенно, думаю.

Я тут немного поискал данных. Есть книга Якименко Л. М., Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов, изд-во Химия, Москва, 1974. В ней на стр. 271 находим следующий текст. Предельно допустимая концентрация ртути в воде водоемов — 5 мг/м³ или 5 вес. ч./млрд. ... В последнее время появилось много публикаций о снижении промышленных выбросов в цехах электролиза с ртутным катодом до нескольких граммов на одну тонну Cl₂. Возьмём для прикидки 5 г на тонну. Это значит 5 мг/кг. Содержание хлора в морской воде - 19,3 г/кг (см. М. Г. Деев, Мировой океан. Основные параметры морской воды, доклад, прочитанный в День учителя географии 2 апреля 2009 г.). Значит в тонне морской воды получается 19 кг хлора. Неслабо так. Один кг жидкого хлора стоит от 60 рублей. Для расчётов по ртути 19 кг хлора дают 19*5=95 мг на тонну воды. Это выше ПДК. Но может как-то можно осадить ртуть из хлорида? Например, в книге И. А. Зубович, Неорганическая химия, изд-во Высшая школа,  Москва, 1989, на стр. 423 сказано следующее. Аммиакаты ртути образуются только при большом избытке аммиака и в присутствии хлорида аммония. В разбавленных же растворах образуется нерастворимое в воде амидное соединение: HgCl₂ + 2 NH₃ = HgNH₂Cl + NH₄Cl. Может быть это решает проблему.

[Ruslan_Sharipov]

3 часа назад, dmr сказал:

Равноценной не будет. 

А в чём разница между жидкой ртутью и жидким сплавом галлия индия и олова, который тоже жидкий при комнатной температуре?

 

3 часа назад, dmr сказал:

Хотя смотря какие металлы извлекать.

Извлекать надо по возможности всё, что извлекается. Больше всего будет натрия, 10 г на килограмм воды. Натрий металлический стоит 1500 руб/кг. В тонне морской воды 10 кг натрия.

[Ruslan_Sharipov]

3 часа назад, бродяга_ сказал:

А как насчет сорбента на аноде типа силикагеля?

Нормально, если оно сработает. А легко ли из силикагеля выделить то, что в него сорбировалось? В данном случае это в большей своей части будет хлор.

[dmr]

7 часов назад, Ruslan_Sharipov сказал:

А в чём разница

Я бы сказал в энергии взаимодействия между ними. Электрохимики скажут в перенапряжении

7 часов назад, Ruslan_Sharipov сказал:

Извлекать надо по возможности всё, что извлекается

Чем из воды, из суши легче и дешевле некоторые металлы извлекать 

[dmr]

7 часов назад, Ruslan_Sharipov сказал:

который тоже жидкий при комнатной температуре?

То что катод жидкий, вы лично какие преимущества над твердым катодом видите?

Суть электролиза на ртути, не только в том что она жидкая. То что жидкая, это удобно для производства щелочи в другом стакане, как в сообщающихся сосудах. 

[бродяга_]

8 часов назад, Ruslan_Sharipov сказал:

А легко ли из силикагеля выделить то, что в него сорбировалось? В данном случае это в большей своей части будет хлор.

от условий много зависит. когда солей много, хлор  будет выделятся газом. а вот когда концентрация буде мизерная, тут возможно сорбент уже может сработать.

[Ruslan_Sharipov]

3 часа назад, dmr сказал:

Я бы сказал в энергии взаимодействия между ними.

Как-то туманно. Между чем и чем взаимодействие.

 

3 часа назад, dmr сказал:

То что катод жидкий, вы лично какие преимущества над твердым катодом видите?

В жидкую ртуть металлы из раствора проникают и более с водой не контактируют. С жидким сплавом сплавом галлия индия и олова будет то же самое.

 

3 часа назад, dmr сказал:

То что жидкая, это удобно для производства щелочи в другом стакане, как в сообщающихся сосудах. 

Здесь мы не говорим о производстве щелочи. Здесь опреснение воды. Надо забрать натрий из воды, а не оставить его там в виде щелочи.

3 часа назад, dmr сказал:

Чем из воды, из суши легче и дешевле некоторые металлы извлекать 

Извлечение металлов не основной процесс. Основной - это опреснение воды. А металлы - это бонус, от которого не нужно отказываться.