PL207136B1 - Sposób otrzymywania solanki oraz wody odsolonej z wody zasolonej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania solanki oraz wody odsolonej z wody zasolonej zwłaszcza wody morskiej.

Znany jest sposób otrzymywania stężonej solanki z wody zasolonej metodą elektrodializy. Sposób ten stosowany jest w kilku instalacjach japońskich do zatężania oceanicznej wody morskiej, o zasoleniu 35 g/dm³, do stężenia ok. 200 g/dm³. Tak zatężona solanka (koncentrat z elektrodializy) poddawana jest następnie dalszemu zatężaniu metodą wyparną, aż do uzyskania soli warzonej. W procesie elektrodializy, obok stężonej solanki, uzyskuje się równocześnie częściowo odsoloną wodę morską (diluat z elektrodializy). Woda morska jest jednak odsalana zaledwie w 10-40%. Częściowo odsoloną wodę zrzuca się do morza. Woda ta mogłaby być dalej odsalana w celu otrzymania odsolonej wody użytkowej jednakże, z powodu stosowania w procesie zatężania wody morskiej elektrodializerów wyposażonych w membrany jonowymienne o mniejszej liczbie przenoszenia jonów wielowartościowych niż jednowartościowych, większość jonów wielowartościowych pozostaje w wodzie częściowo odsolonej powodując tak zwaną twardość wody, co bardzo utrudnia jej ewentualny przerób. Największy problem stwarza stosunkowo duże stężenie jonów wapnia i siarczanu gdyż w trakcie ewentualnego dalszego odsalania, np. z zastosowaniem drugiego stopnia elektrodializy lub metodą odwróconej osmozy bądź metodą wyparną, w otrzymywanym równocześnie koncentracie mogłoby dojść do przesycenia siarczanem wapnia, jego wytrącania i blokowania membran lub powierzchni wymiany ciepła. Znanych jest wiele sposobów usuwania twardości wody. Najczęściej stosuje się wymianę jonową lub wytrącanie jonów, powodujących twardość, w postaci trudno rozpuszczalnych związków. Jony wapnia usuwa się najczęściej w postaci węglanu wapnia, stosując węglan sodu jako czynnik strącający. Można też zastosować inne czynniki alkalizujące roztwór. W znanym rozwiązaniu z opisu patentowego US 5240579 roztwór, zawierający kationy wapnia, alkalizowany jest metodą elektrodializy z zastosowaniem membran bipolarnych (dwubiegunowych), na których następuje rozkład wody.

Sposób według wynalazku polega na tym, że wodę częściowo odsoloną poddaje się oczyszczaniu chemicznemu, polegającemu na usunięciu jonów wapnia w wyniku czego otrzymuje się roztwór o zmniejszonym iloczynie stężeń jonów wielowartościowych, który poddaje się następnie odsalaniu metodą elektrodializy lub odwróconej osmozy lub metodą wyparną.

W sposobie według wynalazku zastosowano kombinację elektrodializy, z zastosowaniem membran o mniejszej liczbie przenoszenia jonów wielowartościowych niż jednowartościowych do otrzymywania stężonej solanki, stosunkowo czystej tzn. zawierającej głównie chlorek sodu, oraz chemicznego oczyszczania wody częściowo odsolonej z jonów wapnia i dalszego odsalania tak przygotowanej wody częściowo odsolonej metodą elektrodializy lub odwróconej osmozy lub metodą wyparną.

Zastosowanie takiej kombinacji daje nieoczekiwany efekt równoczesnego otrzymywania czystej, stężonej solanki oraz wody odsolonej o walorach wody użytkowej przy jednoczesnym selektywnym pozbywaniu się jonów wapnia.

W sposobie wedł ug wynalazku otrzymuje się stężoną solankę metodą elektrodializy, szczególnie w celu jej dalszego zatężenia metodą wyparną i otrzymania soli warzonej, z równoczesnym otrzymywaniem wody odsolonej o całkowitym stężeniu nie większym niż 2 g/dm³ z wód zasolonych o stężeniu 10-120 g/dm³ szczególnie z wody morskiej.

Zaletą wynalazku jest możliwość równoczesnego otrzymywania solanki stężonej oraz użytkowej wody odsolonej, co pozwala na obniżenie jednostkowych kosztów produkcji wody odsolonej.

P r z y k ł a d:

m³ wody morskiej oceanicznej, o całkowitym zasoleniu 35 g/dm³ i składzie (g/dm³) : Ca²⁺ -0,41; Mg²⁺ - 1,48; Cl^- - 19,32; SO4^2- - 2,71; poddaje się elektrodializie, stosując przeciwprądowy przepływ roztworów, w elektrodializerze wyposażonym w membrany jonowymienne o mniejszej liczbie przenoszenia jonów wielowartościowych niż jednowartościowych (membrany anionowymienne ACS, firmy Tokuyama Co., o liczbie przenoszenia jonów Cl^- 0,98 i liczbie przenoszenia jonów SO4^2- 0,02 oraz membrany kationowymienne CMS, firmy Tokuyama Co., o liczbie przenoszenia jonów Na* 0,9 i liczbie przenoszenia jonów Ca²⁺ i Mg²⁺ 0,1) uzyskują c 0,26 m³ solanki (koncentratu z elektrodializy) o zasoleniu 105 g/dm³ i skł adzie (g/dm³): Ca²⁺ - 0,49; Mg²⁺ - 2,10; Cl^- - 62,22; SO4² - 2,51 i 0,76 m³ wody częściowo odsolonej (diluatu z elektrodializy) o składzie (g/dm³):Ca²⁺ - 0,38; Mg²⁺ -1,26; Cl - 4,08; SO4^2- - 2,78. Stopień nasycenia wody częściowo odsolonej siarczanem wapnia wynosi 0,57. Wodę tę odsala się następnie metodą odwróconej osmozy przy uzysku wody odsolonej (permeat z odwróconej osmozy) zaledwie 33%, gdyż zwiększenie uzysku groziłoby krystalizacją siarczanu wapPL 207 136 B1 nia w retentacie z odwróconej osmozy. Sumaryczny uzysk wody użytkowej w układzie: elektrodializa - odwrócona osmoza wynosi więc zaledwie 24%. W rozwiązaniu wg wynalazku wodę częściowo odsoloną poddaje się oczyszczaniu chemicznemu, polegającemu na usunięciu jonów wapnia przez ich strącanie roztworem węglanu sodu uzyskując roztwór o składzie (g/dm³): Ca²⁺ - 0,10; Mg²⁺ - 1,12; Cl - 3,98; SO4^2- - 2,71. Stopień nasycenia tego roztworu siarczanem wapnia wynosi 0,155. Ten roztwór odsala się następnie metodą odwróconej osmozy. Dzięki zmniejszeniu iloczynu stężeń jonów wapnia i siarczanu, a tym samym zmniejszeniu ryzyka krystalizacji siarczanu wapnia w retentacie z odwróconej osmozy, uzysk wody odsolonej (permeatu z odwróconej osmozy) wynosi 73% a sumaryczny uzysk wody użytkowej w układzie: elektrodializa - odwrócona osmoza wynosi aż 55%. W wyniku odwróconej osmozy uzyskuje się odsoloną wodę użytkową o składzie (g/dm³): Ca²⁺ - 0,003; Mg²⁺ - 0,034; Cl - 0,119; SO₄ ^2- - 0,081.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób otrzymywania stężonej solanki z równoczesnym otrzymywaniem wody odsolonej o całkowitym stężeniu nie większym niż 2 g/dm³ z wód zasolonych o stężeniu 10-120 g/dm³, szczególnie z wody morskiej, polegający na zatężaniu wody wejściowej metodą elektrodializy z zastosowaniem elektrodializera wyposażonego w membrany jonowymienne o mniejszej liczbie przenoszenia jonów wielowartościowych niż jednowartościowych z równoczesnym częściowym odsalaniem tej wody a następnie dalszym jej odsalaniu do stężenia nie większego niż 2 g/dm³, znamienny tym, że wodę częściowo odsoloną poddaje się oczyszczaniu chemicznemu, polegającemu na usunięciu jonów wapnia w wyniku czego otrzymuje się roztwór o zmniejszonym iloczynie stężeń jonów wielowartościowych, który poddaje się następnie odsalaniu metodą elektrodializy lub odwróconej osmozy lub metodą wyparną.