RU222916U1 - Электродиализатор - Google Patents
Электродиализатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU222916U1 RU222916U1 RU2023130767U RU2023130767U RU222916U1 RU 222916 U1 RU222916 U1 RU 222916U1 RU 2023130767 U RU2023130767 U RU 2023130767U RU 2023130767 U RU2023130767 U RU 2023130767U RU 222916 U1 RU222916 U1 RU 222916U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodialyzer
- concentrate
- diluate
- exchange
- solution
- Prior art date
Links
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 7
- 238000011033 desalting Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 10
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 4
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 description 3
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к конструкции многокамерного электродиализатора с ионообменными мембранами, используемого при переработке (разделении, обессоливании, концентрировании и др.) ионных компонентов раствора в условиях наложения электрического поля. Техническим результатом полезной модели является исключение перетоков, снижение непроизводительных потерь электроэнергии в электродиализаторе и увеличение выхода по току. Технический результат достигается тем, что электродиализатор проточного типа включает электроды, между которыми размещены ионообменные мембраны и прокладки, отверстия для подачи исходного раствора и вывода дилюата и концентрата, при этом на противоположных сторонах каждой рамки, формирующей тракты дилюата и концентрата, выполнен внешний коллектор.
Description
Полезная модель относится к конструкции многокамерного электродиализатора с ионообменными мембранами, используемого при переработке (разделении, обессоливании, концентрировании и др.) ионных компонентов раствора в условиях наложения электрического поля.
Известна конструкция многокамерного электродиализатора [Патент РФ№2380145, B01D 61/48, 61/48 (2006.01), заявл. 12.12.2007, опубл. 27.01.2010], который состоит из электродных камер, чередующихся катионообменных и анионообменных мембран, образующих тракты дилюата и концентрата, в которых расположены гранулы катионообменной и анионообменной смолы, при этом гранулы катионообменной смолы расположены слоем в одно зерно и соприкасаются с катионообменной мембраной, гранулы анионообменной смолы расположены слоем в одно зерно и соприкасаются с анионообменной мембраной, между гранулами катионообменной смолы и гранулами анионообменной смолы расположена сетчатая прокладка из непроводящего материала, нити которой образуют ячейки, причем гранулы катионообменной и анионообменной смолы имеют диаметр, больший размера ячейки сетчатой прокладки и меньший суммарного размера ячейки и диаметра нити сетчатой прокладки.
К недостаткам электродиализатора относятся конструктивные ограничения, обусловленные устройством внутренних коллекторов, допускающих перетоки между трактами дилюата и концентрата, приводящих к непроизводительным потерям электроэнергии в электродиализаторе.
Известна конструкция многокамерного электродиализатора [Патент РФ №2225746, B01D 61/50 (2000.01), заявл. 28.01.2003, опубл. 20.03.2004], который состоит из двух прижимных плит, пакета чередующихся мембран и прокладок-сепараторов. В отверстия мембран и прокладок, образующих в сборе каналы для подачи исходной воды и вывода концентрата и диализата, вставлены диэлектрические перфорированные трубки по всей высоте электродиализного пакета в сборе. При этом перфорационные отверстия выполнены щелевидными в количестве, равном числу электродиализных камер, и размещены на уровнях расположения последних.
К недостаткам электродиализатора относятся конструктивные ограничения, требующие точного совмещения отверстий мембран и прокладок с отверстиями, выполненными в перфорированной трубке, образующих в сборе каналы для подачи исходной воды и вывода концентрата и диализата, что осложняет процедуру сборки.
Известна конструкция многокамерного электродиализатора [Патент РФ №2756590, B01D 61/42 (2021.05), заявл. 29.12.2020, опубл. 01.10.2021], состоящего из двух прижимных плит, входных каналов для подачи концентрата, дилюата и растворов для омывания электродов, выходных каналов для вывода концентрата, дилюата и растворов для омывания электродов, пакетов чередующихся мембран и прокладок-сепараторов, двенадцати охлаждающих трубок, проходящих через отверстия в прижимных плитах, прокладках-сепараторах, катионообменных и анионообменных мембранах.
К недостаткам электродиализатора относятся конструктивные ограничения, обусловленные устройством внутренних коллекторов, допускающих перетоки между трактами дилюата и концентрата, приводящих к непроизводительным потерям электроэнергии в электродиализаторе.
Прототипом заявляемой конструкции электродиализатора является электродиализатор противоточного типа [Авторское свидетельство №1018678, В01В 13/02, заявл. 19.02.1982, опубл. 23.05.1983], включающий электроды, между которыми размещены ионообменные мембраны и прокладки, на противоположных сторонах которых выполнены отверстия, образующие в сборе каналы для подачи исходного раствора и отвода концентрата и обессоленного раствора.
К недостаткам электродиализатора относятся конструктивные ограничения, обусловленные устройством внутренних коллекторов, допускающих перетоки между трактами дилюата и концентрата, приводящих к непроизводительным потерям электроэнергии в электродиализаторе.
Задачей полезной модели является расширение арсенала электродиализаторов.
Техническим результатом полезной модели является исключение перетоков, снижение непроизводительных потерь электроэнергии в электродиализаторе и увеличение выхода по току.
Технический результат достигается тем, что электродиализатор проточного типа включает электроды, между которыми размещены ионообменные мембраны и прокладки, отверстия для подачи исходного раствора и вывода дилюата и концентрата, при этом на противоположных сторонах каждой рамки, формирующей тракты дилюата и концентрата, выполнен внешний коллектор.
Выход по току в гальванотехнике выражает долю электричества затраченного на получение целевого компонента и рассчитывается по закону Фарадея для электролиза.
Предлагаемая конструкция электродиализатора отличается от прототипа устройством внешних коллекторов на противоположных сторонах каждой прокладки, формирующей тракты дилюата и концентрата. Внешний коллектор представляет собой распределитель, внутри которого множество каналов соединяются в один.
Последовательное соединение внешних коллекторов трактов дилюата и трактов концентрата трубками через штуцеры обеспечивает их надежное гидравлическое соединение и, как следствие, предотвращает перетоки.
На фиг. 1 изображена схема заявляемого электродиализатора; на фиг. 2 показано изображение прокладки предлагаемого электродиализатора.
Электродиализатор состоит из прижимных плит 1, в которых закреплены платиновые электроды 2; мембранного пакета, формируемого чередующимися катионо-К и анионообменными А мембранами; прокладок 3 с отверстиями для направляющих 4 и коллекторами 5 для протока растворов, позволяющими сформировать тракты дилюата и концентрата. В тракты дилюата и концентрата помещены сепараторы 6. Устройство снабжено штуцерами и каналами для ввода 7 и вывода 8 раствора, омывающего электроды, а также штуцерами и каналами для ввода 9 и вывода 10 обессоливаемого или концентрируемого раствора.
Электродиализатор работает следующим образом: раствор, омывающий электроды 2, закрепленные в прижимных плитах 1, поступает через штуцеры и каналы для ввода 7 раствора и покидает его через штуцеры и каналы для вывода 8 раствора. Обессоливаемый и концентрируемый раствор через штуцеры ввода раствора 9 и коллекторы 5 в прокладках 3, установленных параллельно благодаря отверстиями для направляющих 4, поступает в электродиализатор, где, проходя через рабочие тракты с сепараторами 6, образованные катионо-К и анионообменными А мембранами и прокладками 3, обессоливается. Обессоливаемый раствор через коллекторы 5 и штуцеры вывода раствора 10 покидает электродиализатор. При этом на электродах 2 задается электрический ток.
Пример. Электродиализатор предлагаемой конструкции был собран из прижимных плит 1, в которых закреплены платиновые электроды 2 площадью 25 см2, пяти катионообменных К мембран марки МК-40 и четырех анионообменных А мембран марки МА-41, прокладок 3 с отверстиями для направляющих 4 и коллекторами 5 для протока растворов. В качестве сепаратора 6 была выбрана сетка с ромбическими ячейками, полученная методом экструзии, имеющая размер ячеек 4,0 мм, с максимальной толщиной в утках 1,2 мм. Межмембранное расстояние в трактах дилюата и концентрата равнялось 2,0 мм, что соответствовало толщине прокладок 3.
Электродиализатор испытывался в циркуляционном режиме при концентрировании 2,0 М раствора хлорида натрия до концентрации 3,5 М. Через каналы для ввода 9 и вывода 10 раствора в тракт дилюата подавался 0,5 М раствор хлорида натрия и выводился из электродиализатора. Через штуцеры и каналы для ввода 7 и вывода 8 раствора подавался 0,4 М сульфат натрия, омывающий электроды 2. Скорость циркуляции растворов равна 30 л/ч. Ток на электродах 2 электродиализатора поддерживался постоянным и составлял 2,2 А. Процесс проводился до достижения концентрации хлорида натрия 3,5 М в тракте концентрирования.
Как видно из таблицы, предлагаемая конструкция электродиализатора обеспечивает снижение удельных энергозатрат и увеличение выхода по току в 1,5 раз.
Таким образом, заявляемая конструкция электродиализатора позволяет снизить непроизводительные потери электроэнергии по сравнению с прототипом путем устройства внешних коллекторов на противоположных сторонах каждой прокладки, формирующей тракты дилюата и концентрата, и как следствие расширить арсенал средств подобного назначения.
Claims (1)
- Электродиализатор проточного типа, включающий электроды, между которыми размещены ионообменные мембраны и прокладки, отверстия для подачи исходного раствора и вывода дилюата и концентрата, отличающийся тем, что на противоположных сторонах каждой рамки, формирующей тракты дилюата и концентрата, выполнен внешний коллектор.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU222916U1 true RU222916U1 (ru) | 2024-01-23 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU317249A1 (ru) * | Многокамерный электродиализатор | |||
| SU1436309A1 (ru) * | 1986-03-03 | 1992-05-30 | Предприятие П/Я А-7638 | Электродиализатор |
| US5972191A (en) * | 1997-01-17 | 1999-10-26 | Archer Daniels Midland Company | Electrodialysis apparatus |
| US9169138B2 (en) * | 2010-08-07 | 2015-10-27 | Saltworks Technologies Inc. | Apparatus for compression of a stack and for a water treatment system |
| US11484839B2 (en) * | 2017-05-04 | 2022-11-01 | Bl Technologies, Inc. | Electrodialysis stack |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU317249A1 (ru) * | Многокамерный электродиализатор | |||
| SU1436309A1 (ru) * | 1986-03-03 | 1992-05-30 | Предприятие П/Я А-7638 | Электродиализатор |
| US5972191A (en) * | 1997-01-17 | 1999-10-26 | Archer Daniels Midland Company | Electrodialysis apparatus |
| US9169138B2 (en) * | 2010-08-07 | 2015-10-27 | Saltworks Technologies Inc. | Apparatus for compression of a stack and for a water treatment system |
| US11484839B2 (en) * | 2017-05-04 | 2022-11-01 | Bl Technologies, Inc. | Electrodialysis stack |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2169608C2 (ru) | Модульное устройство для деминерализации жидкостей | |
| JP5953313B2 (ja) | 電気化学的分離モジュール | |
| US20030155243A1 (en) | Multi-path split cell spacer and electrodialysis stack design | |
| CN103917495B (zh) | 电纯化装置及其制造方法 | |
| CN102267747B (zh) | 一种电渗析浓缩制盐装置 | |
| JP3721883B2 (ja) | 電気脱イオン装置 | |
| RU222916U1 (ru) | Электродиализатор | |
| CN205773544U (zh) | 一种含降温装置的新型均相膜电渗析设备 | |
| JP2018513014A (ja) | 電気化学分離システムにおける複数平面流れ分布を正規化する構造 | |
| US12070722B2 (en) | Fluid manifolds in electrodialysis devices | |
| CN212403584U (zh) | 一种电去离子净水装置和家用净水装置 | |
| CN216711679U (zh) | 一种用于高盐废水资源化处理装置 | |
| US3228867A (en) | Electrodialysis device | |
| CN215479936U (zh) | 一种双极膜电辅助去离子装置及水处理设备 | |
| CN209940561U (zh) | 一种去除物料中金属离子的叠加式多级电渗析装置 | |
| CN114074981B (zh) | 电去离子净水装置和家用净水装置 | |
| CN113493241A (zh) | 一种电去离子净水装置和家用净水装置 | |
| CN118545851A (zh) | 一种脱硫废水阴离子分散降垢浓缩减量装置及其工作方法 | |
| KR970005373A (ko) | 전기 이온 제거장치 모듈(Modules for Electrodeionization Apparatus) | |
| EA040270B1 (ru) | Конструкция гидравлических коллекторов в электродиализных устройствах | |
| CN117720237A (zh) | 一种ro+edi联合水处理装置 | |
| CN115558790A (zh) | 一种从海水中分离和富集铀的方法、电驱动膜分离反应系统 | |
| JPH0422426A (ja) | 電気透析装置 |