Exploring the Production of Sodium Hydroxide via Bipolar Electrodialysis from Sodium Carbonate Solutions
- Authors: Nosova E.N.1, Musatova D.M.1, Melnikov S.S.1, Zabolotsky V.I.1
-
Affiliations:
- Kuban State University
- Issue: Vol 13, No 5 (2023)
- Pages: 347-357
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/2218-1172/article/view/140981
- DOI: https://doi.org/10.31857/S221811722305005X
- EDN: https://elibrary.ru/GLUVBX
- ID: 140981
Cite item
Abstract
This study explores the production of sodium hydroxide via bipolar electrodialysis using MB-3 membranes and a laboratory electrodialyzer-synthesizer with a three-chamber unit cell (five elementary cells, active area of each membrane 1 dm2). The research compares the use of sodium carbonate and sodium sulfate as initial solutions. The results show that sodium carbonate leads to a higher concentration of the resulting alkali under comparable process conditions. The alkali current efficiency is more than 70% when using sodium carbonate, while it drops sharply to 0.4–0.5 when using sodium sulfate. The energy consumption for transferring one kilogram of alkali ranges from 2.8–13.9 kWh/kg at operating current densities of 1–3 A/dm2.
About the authors
E. N. Nosova
Kuban State University
Author for correspondence.
Email: nosova.el@inbox.ru
Russia, 350040, Krasnodar, st. Stavropolskaya, 149
D. M. Musatova
Kuban State University
Email: melnikov.stanislav@gmail.com
Russia, 350040, Krasnodar, st. Stavropolskaya, 149
S. S. Melnikov
Kuban State University
Author for correspondence.
Email: melnikov.stanislav@gmail.com
Russia, 350040, Krasnodar, st. Stavropolskaya, 149
V. I. Zabolotsky
Kuban State University
Email: melnikov.stanislav@gmail.com
Russia, 350040, Krasnodar, st. Stavropolskaya, 149
References
- Cournoyer A., Bazinet L. // Membranes (Basel). 2023. V. 13. P. 205.
- Bazinet L., Lamarche F., Ippersiel D. // Trends Food Sci. Technol. 1998. V. 9. P. 107–113.
- Huang C., Xu T. // Environ. Sci. Technol. 2006. V. 40. P. 5233–5243.
- Zabolotskii V.I., Sheldeshov N.V., Melnikov S.S. // Desalination. 2014. V. 342. P. 183–203.
- Pärnamäe R., Mareev S., Nikonenko V. et al. // J. Memb. Sci. 2021. V. 617. P. 118538.
- Nagasubramanian K., Chlanda F.P., Liu K.J. // J. Memb. Sci. 1977. V. 2. P. 109–124.
- Chen T., Bi J., Ji Z. et al. // Water Res. 2022. V. 226. P. 119 274.
- Luo H., Cheng X., Liu G. et al. // J. Memb. Sci. 2017. V. 523. P. 122–128.
- Jaime-Ferrer J.S., Laborie S., Durand G. et al. // J. Memb. Sci. 2006. V. 280. P. 509–516.
- Zhang X., Li C., Wang Y. et al. // J. Memb. Sci. 2011. V. 379. P. 184–190.
- Pinacci P., Radaelli M. // Desalination. 2002. V. 148. P. 177–179.
- Boyaval P., Seta J., Gavach C. // Enzyme Microb. Technol. 1993. V. 15. P. 683–686.
- Fu L., Gao X., Yang Y. et al. // Sep. Purif. Technol. 2014. V. 127. P. 212–218.
- Sun X., Lu H., Wang J. // J. Clean. Prod. 2017. V. 143. P. 250–256.
- Kravtsov V., Kulikova I., Mikhaylin S., Bazinet L. // J. Food Eng. 2020. V. 277. P. 109891.
- Kravtsov V.A., Kulikova I.K., Bessonov A.S., Evdokimov I.A. // J. Dairy Technol. 2020. V. 73. P. 261–269.
- Merkel A., Ashrafi A.M., Ečer J. // J. Memb. Sci. 2018. V. 555. P. 185–196.
- Aspirault C., Doyen A., Bazinet L. // J. Mol. Sci. 2020. V. 21. P. 2792.
- Bunani S., Kabay N., Bunani S. et al. // Desalination. 2017. V. 416. P. 10–15.
- Bunani S., Yoshizuka K., Nishihama S. et al. // Desalination. 2017. V. 424. P. 37–44.
- İpekçi D., Kabay N., Bunani S. et al. // Desalination. 2020. V. 479. P. 114313.
- Egorov E.N., Svittsov A.A., Dudnik S.N., Demkin V.I. // Pet. Chem. 2013. V. 52. P. 583–592.
- Liu Y., Wu X., Dai L. et al. // Chemosphere. 2023. V. 310. P. 136822.
- Wiśniewski J., Wiśniewska G., Winnicki T. // Desalination. 2004. V. 169. P. 11–20.
- Negro C., Blanco M.A., López-Mateos F. et al. // Sep. Sci. Technol. 2001. V. 36. P. 1543–1556.
- Mani K.N. // J. Memb. Sci. 1991. V. 58. P. 117–138.
- Mani K.N., Chlanda F.P., Byszewski C.H. // Desalination. 1988. V. 68. P. 149–166.
- Carmen C., Water G. // Membr. Technol. 1993. P. 5–9.
- Melnikov S., Sheldeshov N., Zabolotsky V. et al. // Sep. Purif. Technol. 2017. V. 189. P. 74–81.
- Bailly M. // Desalination. 2002. V. 144. P. 157–162.
- Bailly M., Roux-De Balmann H., Aimar P. et al. // J. Memb. Sci. 2001. V. 191. P. 129–142.
- Hülber-Beyer É., Bélafi-Bakó K., Nemestóthy N. // Chem. Pap. 2021. V. 75. P. 5223–5234.
- Gineste J.L., Pourcelly G., Lorrain Y., F. et al. // J. Memb. Sci. 1996. V. 112. P. 199–208.
- Ковалев Н.В., Карпенко Т.В., Шельдешов Н.В., Заболоцкий В.И. // Мембраны и мембранные технологии. 2020. Т. 10. С. 418–427. (англоязычная версия: Kovalev N.V., Karpenko T.V., Sheldeshov N.V., Zabolotskii V.I. // Membr. Membr. Technol. 2020. V. 2. P. 391–398.)
- Заболоцкий В.И., Шельдешов Н.В., Гнусин Н.П. // Успехи Химии. 1988. Т. 57. С. 1403–1413.
- Умнов В.В., Шельдешов Н.В., Заболоцкий В.И. // Электрохимия. 1999. Т. 35. С. 450–455. (англоязычная версия: Umnov V.V., Shel’deshov N.V., Zabolotskii V.I. // Russ. J Electrochem. 1999. V. 35. P. 411–416.)
- Melnikov S.S., Nosova E.N., Melnikova E.D., Zabolotsky V.I. // Sep. Purif. Technol. 2021. V. 268. P. 118561.
- Шельдешов Н.В., Заболоцкий В.И., Беспалов А.В., Ковалев Н.В., Алпатова Н.В., Акимова А.В,, Мочалова Т.В., Ковалева В.И., Боярищева А.Ю. // Мембраны и мембранные технологии. 2017. Т. 7. С. 187–191 (англоязычная версия: Sheldeshov N.V., Zabolotskii V.I., Bespalov A.V., Kovalev N.V., Alpatova N.V., Akimova A.V., Mochalova T.V., Kovaleva V.I., Boyarishcheva A.Yu. // Petroleum Chemistry. 2017. V. 57. P. 518–522.).
- Melnikov S., Bondarev D., Nosova E., Melnikova E., Zabolotskiy V. // Membranes. 2020. V. 10. P. 346.
- Achoh A., Zabolotsky V., Melnikov S. // Sep. Purif. Technol. 2019. V. 212. P. 929–940.
- Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах. М.: Наука, 1996. 392 с.
- Herrero-Gonzalez M., Diaz-Guridi P., Dominguez-Ramos A. et al. // Sep. Purif. Technol. 2020. V. 242. P. 116785.
- Gnusin N.P., Berezina N.P., Kononenko N.A., Dyomina O.A. // J. Memb. Sci. 2004. V. 243. P. 301–310.
- Горобченко А.Д., Гиль В.В., Никоненко В.В., Шарафан М.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2022. Т. 12. С. 480–490.
- Ачох А.Р., Заболоцкий В.И., Лебедев К.А. и др. // Мембраны и мембранные технологии. 2021. Т. 11. С. 58–78. (англоязычная версия: Achoh A.R., Zabolotsky V.I., Lebedev K.A. et al. // Membr. Membr. Technol. 2021. V. 3. P. 52–71.)
- Мельникова Е.Д., Цыгурина К.А., Письменская Н.Д, Никоненко В.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2021. Т. 11. С. 360–370. (англоязычная версия: Melnikova E.D., Tsygurina K.A., Pismenskaya N.D., Nikonenko V.V. // Membr. Membr. Technol. 2021. V. 3. P. 324–333.)