SU1010019A1 - Аппарат дл электрохимического ум гчени воды - Google Patents

Abstract

АППАРАТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ, включак ций корпус со штуцерг1ми входа и выхода воды , размещенные в корпусе электроды и насадку из ионообменного материала ,отличающийс  тем, что с целью повышени  производительности и снижени  стоимости аппарата, он снабжен бипол рными ионообменными мембранами , расположёнными между Элек тродами и обращенными катионообменной стороной к катоду.

Description

X

СО

S е Изобретение относитс  к электрохимической технологии, в частности к электрохимическим устройствам,пред назначенньМ дл  безреагентного ум г чени  природных и сточных вод, и может быть использовано самосто тельно или в качестве одного из зве ньев в системах водоподготовки. Известен аппарат дл  ум гчени  карбонатной жесткости воды, предста л ющий собой электролизер с нераств римыми электродами, периодически за полн емый жесткой водой. Ум гчение воды осуществл етс  в результате осаждени  на поверхности катода кар боната кальци  и гидроокиси магни  при электролизере 1, Недостатком этого аппарата  вл етс  его мала  производительность при больших энергозатратах. Известен аппарат дл  электрохими ческого ум гчени  воды, включающий ,корпус со штуцерами входа и выхода воды, размещенные в корпусе электро ды и насадку из ионообменного материала . .Аппарат позвол ет вести процесс электрохимического ум гчени  при непрерывном пропускании через него ум гчаемой воды и существенно повысить скорость процесса, так как образование осадка солей жесткости происходит как на поверхности катода , так и на поверхности ионообменных материалов . Ионообменный материал , используемый в качестве насадки, слут жит дл  разделени  продуктов электродных реакций и удерживани  в апп рате выпадающих в осадок солей жест кости С23. Недостатками данной конструкции  вл ютс  большой расход дорогосто щих и дефицитных анодньх материалов ( Как правило металлов платиновой груп пы, и недостаточно высока  производительность аппарата, так как дол  рабочего объема аппарата, прилегающа  к аноду, непосредственно не уча ствует в процессе осадкообразовани  солей жесткости. Цель изобретени  - повышение про изводительности и снижение стоимости аппарата. Указанна  цель достигаетс  тем, что в аппарат дл  электрохимического ум гчени  воды, включающий корпус со штуцерами входа и выхода воды, разме щенные в корпусе электроды и насадку из ионообменного материала, снабжен бипол рными ионообменнььми мембранами , расположенными между электродами и обращенными катионОобменной стороной к катоду. На чертеже изображен аппарат дл  элэктрохимического умдгчени  воды, сечение плоскостью, нормальной к поверхности бипол рных мембран. Аппарат состоит из корпуса 1, нерастворимых катода 2 и анода 3, вход ного 4 и выходного 5 цтуцеров, бипол рных мембран 6 и насадки 7 из ионообменного материала. Исходную жесткую воду подают во входной штуиер 4, а лишенную солей жесткости, т.е. ум гченную, вывод т из выходного штуцера 5. При прохождении воды через аппарат и пропускании электрического тока на катоде 2 происходит,разложение воды с выделением щелочи и газообразного водорода , на аноде 3 - электролиз воды с выделением кислоты и газообразного кислорода. Бипол рные мембраны б, ориентированные катионообменной стороной к катоду и соответственно ионообменной стороной к аноду, генерируют из воды ионы водорода и гидроксила , так что у анионообменной стороны бипол рной мембраны происходит подщелачивание Еэаствора, а у катионообменной стороны бипол рной мембраны - подкисление раствора. В результате подщелачивани  раствора в прикатодном пространстве аппарата, а также в сло х раствора, прилегающих к анионообменной стороне бипол рных мембран, происходит смещение кислотно-основного и углекислотного равновеси  и выпадает тверда  фаза соле.й жесткости ( главным образом карбонатов и гидроокисей кальци  и магни ). В прианодном пространстве, а также в сло х раствора, прилегающих к катионообме.нной стороне ЬипоЛ рных мембран в результате подкислени  происходит декарбонизаци  раствора . Насадка 7 из ионообменного ма териала служит дл  пространственного разделени  кислоты и щелочи и удержани  твердой фазы солей жесткости. Пример. Испытани  провод т на четырехкамерном аппарате, состо ,щем из винипластового корпуса, катода из нержавеющей стали, титанового анода, покрытого окисью рутени (OPTAj Площадь каждого электрода 4-10 м. Мехсду электродами на рассто нии 0,02 м друг от друга помещают бипол рные ионообменные мембраны МБ-3, образующие камеры, которые заполн ют катионообменной смолой КУ-2. Процесс провод т при скорости протока воды 0,03 м/ч, плотности тока 0,5 А/дм, напр жении 100 В. Исходное содержание ионов железа в ум гчаемой воде 4,5 мг экв/л, конечное 0,5-0,4 мг экв/л. В разбавленных растворах, какими  вл ютс  поверхностные и подземные природные воды и некоторые промышленные стоки, содержащие соли жесткости , выход по току на современных бипол рных мембранах в расчете на щелочь и кислоту близок к единице, а падение напр жени  при рабочей плотности тока 1-2 А/дм2 не превышает 1,5 В, т.е. в этих услови х бипол рна  мембрана генерирует шелочь , необходимую дл  ум гчени  воды практически с такой же эффективностью как и металлический катод, Однако в отличие от катодного процесса процесс разложени  воды на кислоту и щелочь бипол рной мембраной

Прототип (без бипол рных мембран )

Предлагаемый (с бипол рными мембранами )

Использование предлагаемой конструкции позвол ет и 4 раза повысить производительность аппарата и значительно снизить расход анодных материалов, так как размещение между катодом и анодом серии бипоне сопровождаетс  образованием побочных газообразных продуктов водорода и кислорода.

S таблице приведены результаты испытаний предлагаемого аппарата дл электрохимического ум гчени  воды в сравнении с прототипом.

0,08

0,20

0,03

0,82

л рных мембран увеличивает количество щелочи, электрохимически генерируемой в аппарате в единицу времени, а следовательно, 3Qскорость осаждени  солей жесткости .

Claims (1)

1. АППАРАТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ, включающий корпус со штуцерами входа и выхода воды, размещенные в корпусе электроды и насадку из ионообменного материала,отличающийся тем, что с целью повышения производительности и снижения стоимости аппарата, он снабжен биполярными ионообменными мембранами, расположёнными между электродами и обращенными катионообменной стороной к катоду.

   610010 Г