RU2398618C2 - Method of concentrating electrolyte solutions and electrodialyser to this end - Google Patents
Method of concentrating electrolyte solutions and electrodialyser to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2398618C2 RU2398618C2 RU2008137905/15A RU2008137905A RU2398618C2 RU 2398618 C2 RU2398618 C2 RU 2398618C2 RU 2008137905/15 A RU2008137905/15 A RU 2008137905/15A RU 2008137905 A RU2008137905 A RU 2008137905A RU 2398618 C2 RU2398618 C2 RU 2398618C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentration
- chambers
- pan
- gaskets
- electrodialyser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике электродиализа, а именно к способу получения концентрированных растворов и конструкции электродиализатора для его осуществления, и может быть использовано в химической и атомной промышленности, в гидрометаллургии, аналитической химии, при очистке сточных вод с утилизацией содержащихся в них компонентов и других отраслях, где требуется концентрирование электролитов.The invention relates to techniques for electrodialysis, and in particular to a method for producing concentrated solutions and the design of an electrodialyzer for its implementation, and can be used in the chemical and nuclear industries, in hydrometallurgy, analytical chemistry, in wastewater treatment with utilization of the components contained in them, and other industries, where electrolyte concentration is required.
Известен электродиализатор, включающий вертикально расположенные чередующиеся катионообменные и анионообменные мембраны, разделенные прокладками, образующими проточные камеры обессоливания и непроточные камеры концентрирования. В камерах концентрирования прокладки выполнены рамочной конструкции, в нижней части которых расположены щелевые пазы [1].Known electrodialyzer, including vertically arranged alternating cation exchange and anion exchange membranes, separated by gaskets forming flowing desalination chambers and non-flowing concentration chambers. In the concentration chambers of the gasket, a frame design is made, in the lower part of which slotted grooves are located [1].
Недостатком такого электродиализатора является сложность конструкции прокладок камер концентрирования и возможность прогибания мембран в полость концентрирования, что снижает надежность работы аппарата.The disadvantage of this electrodialyzer is the complexity of the design of the gaskets of the concentration chambers and the possibility of deflection of the membranes in the concentration cavity, which reduces the reliability of the apparatus.
Известен способ концентрирования растворов электролитов в электродиализаторе, включающем чередующиеся катионообменные и анионообменные мембраны, образующие проточные камеры обессоливания и непроточные камеры концентрирования. Прокладки в камерах обессоливания выполнены безрамочной конструкции, прокладки в камерах концентрирования выполнены рамочной конструкции, а щелевые пазы в прокладках соседних камер концентрирования смещены друг относительно друга. Исходный раствор в камеры концентрирования электродиализатора не подают, а вода в них переносится в составе сольватных оболочек катионов и анионов [2].A known method of concentrating electrolyte solutions in an electrodialyzer, including alternating cation exchange and anion exchange membranes, forming flow-through desalination chambers and non-flow concentration chambers. The gaskets in the desalination chambers are made of a frameless design, the gaskets in the concentration chambers are made of a frame design, and the slotted grooves in the gaskets of the neighboring concentration chambers are offset from each other. The initial solution is not supplied to the electrodialyzer concentration chambers, and water is transferred to them as part of the solvation shells of cations and anions [2].
Недостатком этого способа является то, что при обработке концентрированных водных и водно-неводных растворов резко увеличивается гидродинамическая проницаемость ионообменных мембран. Это приводит к тому, что за счет разницы давлений возрастает барофильтрационный поток растворителя, направленный из камер обессоливания в камеры концентрирования, что снижает предельно возможное солесодержание концентрата.The disadvantage of this method is that when processing concentrated aqueous and non-aqueous solutions, the hydrodynamic permeability of ion-exchange membranes increases sharply. This leads to the fact that, due to the pressure difference, the barofiltration flow of the solvent directed from the desalination chambers to the concentration chambers increases, which reduces the maximum possible salt content of the concentrate.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа концентрирования растворов и конструкции электродиализатора, позволяющих значительно увеличить степень концентрирования растворов.The technical task of the invention is to develop a method for concentrating solutions and the design of the electrodialyzer, which can significantly increase the degree of concentration of solutions.
Технический результат достигается тем, что в способе концентрирования растворов электролитов путем обработки их в электродиализаторе, включающем вертикально расположенные чередующиеся катионообменные, анионообменные мембраны, образующие проточные камеры обессоливания, в которых расположены прокладки безрамочной конструкции, и непроточные камеры концентрирования, в которых расположены прокладки рамочной конструкции, в нижней части которых выполнены щелевые пазы, процесс концентрирования ведут в электродиализаторе, дополнительно снабженном поддоном, герметично соединенным с нижними сторонами мембран с помощью уплотняющей резиновой прокладки и имеющим один или несколько штуцеров ввода воздуха или инертного по отношению к концентрированному раствору газа, расположенных в торцевой стенке поддона, и штуцер вывода раствора, расположенного в днище поддона, а в камерах концентрирования поддерживают давление, равное 30-120% от величины давления в камерах обессоливания.The technical result is achieved by the fact that in the method of concentrating electrolyte solutions by treating them in an electrodialyzer, including vertically arranged alternating cation exchange, anion exchange membranes, forming flow-through desalination chambers, in which gaskets of a frameless structure are located, and non-flowing concentration chambers in which gaskets of a frame structure are located, in the lower part of which slotted grooves are made, the concentration process is carried out in an electrodialyzer, in addition equipped with a tray, hermetically connected to the lower sides of the membranes using a rubber gasket and having one or more air inlets or inert gas in relation to the concentrated solution located in the end wall of the tray, and a solution outlet fitting located in the bottom of the tray and in the chambers concentration support pressure equal to 30-120% of the pressure in the desalination chambers.
На чертеже представлено схематическое изображение электродиализатора для концентрирования растворов, включающего вертикально расположенные чередующиеся катионообменные 1, анионообменные 2 мембраны, прокладки безрамочной конструкции 3, прокладки рамочной конструкции 4, образующие проточные камеры обессоливания 5 и непроточные камеры концентрирования 6. Прокладки рамочной конструкции 4 имеют в нижней части щелевые пазы 7. Электродиализатор дополнительно снабжен поддоном 8. Штуцер 9 служит для нагнетания компрессором воздуха или инертного по отношению к концентрированному раствору газа и создания избыточного давления. Наличие двух и более штуцеров 9 обеспечивает более равномерное распределение газа в поддоне 8. Штуцер 10 расположен в днище поддона 8 и служит для обвода образующегося концентрата. Поддон 8 герметично соединен с нижними сторонами катионообменных 1 и анионообменных 2 мембран с помощью уплотняющей резиновой прокладки 11, что не позволяет образующемуся концентрированному раствору покидать камеры концентрирования 6, пока давление в них не компенсирует внешнее давление. Таким образом, регулируя давление в поддоне 8, можно добиться повышения избыточного давления в камерах концентрирования 6. Образующаяся в поддоне 8 газовая «подушка» приводит к разрыву жидкостной связи между раствором в камерах концентрирования 6 и в днище поддона 8. Образующийся концентрат удаляется из камер концентрирования 6 отдельными каплями. Это обеспечивает разрыв токовых линий и повышает надежность и электробезопасность электродиализатора предлагаемой конструкции, при этом значительно увеличивается степень концентрирования растворов.The drawing shows a schematic representation of an electrodialyzer for concentration of solutions, including vertically arranged alternating
Пример. Для подтверждения достижения поставленной технической задачи проводили процесс концентрирования раствора хлористого лития в водных и водно-органических растворах, содержащих диметилацетамид и изобутиловый спирт, в электродиализаторе, включающем пятьдесят пять парных камер концентрирования 6 и камер обессоливания 5, образованных чередующимися катионообменными мембранами 1 марки МК-40 и анионообменными мембранами 2 марки МА-41 и прокладками рамочной конструкции 4 и безрамочной конструкции 3.Example. To confirm the achievement of the technical task, we conducted the process of concentration of a solution of lithium chloride in aqueous and aqueous-organic solutions containing dimethylacetamide and isobutyl alcohol in an electrodialyzer, including fifty-five paired
В таблице приведены результаты исследования, полученные при концентрировании хлорида лития из водно-органических растворов (ДМАА - 27,8%; ИБС - 28,0%; вода - 44,2%, хлористый литий - 0,85%) при различном значении компенсирующего давления. Давление в камерах обессоливания 5 электродиализаторов поддерживалось постоянным и составляло 1,0 атм, напряжение на одной парной камере 6,2 В.The table shows the results of the study obtained by concentrating lithium chloride from aqueous-organic solutions (DMAA - 27.8%; IHD - 28.0%; water - 44.2%, lithium chloride - 0.85%) with a different value of compensating pressure. The pressure in the desalination chambers of 5 electrodialyzers was kept constant and amounted to 1.0 atm; the voltage on one paired chamber was 6.2 V.
где Р0, атм - среднее давление в камерах обессоливания;where P 0 , ATM - the average pressure in the desalination chambers;
Ркомп, атм - компенсирующее давление в камерах концентрирования;P comp , atm — compensating pressure in the concentration chambers;
Ркомп, % - компенсирующее давление в % от величины давления в камерах обессоливания;P comp ,% - compensating pressure in% of the pressure in the desalination chambers;
η, % - выход по току;η,% - current output;
Q, кВт-ч/кг - затраты электроэнергии в расчете на концентрирование 1 кг хлористого лития.Q, kWh / kg - energy consumption per concentration of 1 kg of lithium chloride.
Из таблицы видно, что при увеличении компенсирующего давления снижается перенос растворителя из камер обессоливания 5 в камеры концентрирования 6 при незначительном снижении электромиграционного переноса ионов соли (хлористого лития), что в целом вызывает увеличение содержания хлористого лития в концентрате. Заметный эффект проявляется при компенсирующем давлении 0,3 атм, что составляет 33% от среднего давления в камерах обессоливания 5. При компенсирующем давлении больше 1 атм барофильтрационный поток растворителя меняет свое направление на противоположное и направлен из камер концентрирования 6 в камеры обессоливания 5. При давлении 1,5 атм барофильтрационный поток становится больше, чем электроосмотический перенос воды в камеры концентрирования 6 и процесс концентрирования прекращается.The table shows that with an increase in the compensating pressure, the transfer of solvent from
В оптимальном диапазоне компенсирующего давления от 33 до 120% удается почти на порядок увеличить содержание хлористого лития в концентрате, в то время как выход по току уменьшается только в 3 раза, а энергозатраты на концентрирование - в 4 раза. Кроме этого, был обнаружен еще один дополнительный положительный эффект, связанный с увеличением содержания органических растворителей ДМАА и ИБС в обессоленном растворителе. Это позволяет снизить затраты энергии и упростить процесс получения чистых растворителей методом ректификации.In the optimal range of the compensating pressure from 33 to 120%, it is possible to increase the lithium chloride content in the concentrate by almost an order of magnitude, while the current efficiency decreases only 3 times, and the energy consumption for concentration decreases 4 times. In addition, another additional positive effect was discovered associated with an increase in the content of organic solvents DMAA and IHD in a desalted solvent. This allows you to reduce energy costs and simplify the process of obtaining pure solvents by rectification.
ЛитератураLiterature
1. А.с. СССР №587960, МКИ B01D 13/02.1. A.S. USSR No. 587960, MKI B01D 13/02.
2. А.с. СССР №845312, МКИ B01D 13/02.2. A.S. USSR No. 845312, MKI B01D 13/02.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008137905/15A RU2398618C2 (en) | 2008-09-22 | 2008-09-22 | Method of concentrating electrolyte solutions and electrodialyser to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008137905/15A RU2398618C2 (en) | 2008-09-22 | 2008-09-22 | Method of concentrating electrolyte solutions and electrodialyser to this end |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008137905A RU2008137905A (en) | 2010-03-27 |
RU2398618C2 true RU2398618C2 (en) | 2010-09-10 |
Family
ID=42138066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008137905/15A RU2398618C2 (en) | 2008-09-22 | 2008-09-22 | Method of concentrating electrolyte solutions and electrodialyser to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2398618C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105413468A (en) * | 2015-11-13 | 2016-03-23 | 北京京润环保科技股份有限公司 | Modified ion exchange membrane used for electrodialysis and preparation method and application thereof |
RU2753404C1 (en) * | 2020-10-22 | 2021-08-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") | Method for separation of solution components |
RU2813880C1 (en) * | 2023-06-28 | 2024-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Electroionite apparatus |
-
2008
- 2008-09-22 RU RU2008137905/15A patent/RU2398618C2/en active IP Right Revival
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105413468A (en) * | 2015-11-13 | 2016-03-23 | 北京京润环保科技股份有限公司 | Modified ion exchange membrane used for electrodialysis and preparation method and application thereof |
CN105413468B (en) * | 2015-11-13 | 2019-01-18 | 北京京润环保科技股份有限公司 | A kind of electrodialysis modified ion exchange membrane and its preparation method and application |
RU2753404C1 (en) * | 2020-10-22 | 2021-08-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") | Method for separation of solution components |
RU2813880C1 (en) * | 2023-06-28 | 2024-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Electroionite apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008137905A (en) | 2010-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2716075C2 (en) | Large volume water electrolysis system and method for use thereof | |
AU2015242989B2 (en) | Electrodesalination system and method | |
US10214433B2 (en) | Brine treatment scaling control system and method | |
AU2003244175A1 (en) | Electrodeionization apparatus | |
US10017400B2 (en) | Process and apparatus for multivalent ion desalination | |
RU2398618C2 (en) | Method of concentrating electrolyte solutions and electrodialyser to this end | |
US20180179089A1 (en) | High Efficiency Electrochemical Desalination System That Incorporates Participating Electrodes | |
CN111954568B (en) | Saline water recovery system based on bipolar membrane | |
CN104370352B (en) | A kind of electrodialysis system of continuous concentration desalination and method | |
CN109248565B (en) | Saline water recovery system based on bipolar membrane | |
US20130341200A1 (en) | Series cell electrochemical production of modified anolyte solution | |
KR101932393B1 (en) | Electric deionization device | |
US20130341201A1 (en) | Parallel cell electrochemical production of modified anolyte solution | |
CN212151922U (en) | System for utilize electrodialysis utilization strong brine | |
US11542183B2 (en) | Water production for coffee brewing by electrodeionization | |
CA2935262A1 (en) | Process and apparatus for multivalent ion desalination | |
JPS5850791B2 (en) | Device that changes salt concentration in liquid | |
CN111377567A (en) | System and method for utilizing electrodialysis resource to utilize strong brine | |
CN204324962U (en) | A kind of electrodialysis system of continuous concentration desalination | |
CN112823050A (en) | High recovery electrodialysis process | |
CN220878395U (en) | Membrane integrated system for producing hydroxycitric acid from aconitic acid | |
Konarev et al. | Electrodialysis purification of 5-aminolevulinic acid hydrochloride | |
GB854095A (en) | Method of electrodialyzing aqueous solutions | |
RU2522333C2 (en) | Electrodialysis apparatus with laminar fluid membrane | |
JP2016533871A (en) | Apparatus and method for electrochemical treatment of water |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120923 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150710 |