SU1119708A1 - Электродиализатор дл обессоливани водных растворов - Google Patents

Abstract

1. ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР ДЛЯ ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ , содержащий корпус с расположенными внутри него электродами, между которыми помещены чередующиес  анионообмен . f 2 f ч А к А ные и катионообменные мембраны, образующие рассольные и обессоливающие камеры с размещенной в них засыпкой из ионообменного наполнител , патрубки ввода и вывода водного раствора, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  степени обессоливани , увеличени  производительности при одновременном снижении расхода электроэнергии на процесс, он снабжен водопроницаемыми прокладками, размещенными внутри камер параллельно мембранам, засыпка выполнена из анионообменного наполнител , помещенного между анионообменной мембраной и водопроницаемой прокладкой, и катионообменного наполнител , помещенного между катионообменной мембраной и водопроницаемой прокладкой.

Description

2.Электродиализатор по п. 1, отличающийс  тем, что водопроницаема  прокладка снабжена перегородками, расположенными по обе стороны последней.

3.Электродиализатор по п. 2, отличающийс  тем, что перегородки расположены в шахматном пор дке.

4.Электродиализатор по п. 3, отличающийс  тем, что перегородки размещены перпендикул рно к прокладке.

5.Электроднализатор по п. 4, отличающийс  тем, что перегородки расположены параллельно плоскости отверсти  патрубков ввода и вывода.

Изобретение относитс  к области деминерализации воды и может быть использовано в химической промышленности, микроэлектронике , в частности в установках дл  получени  глубоко обессоленной воды. Известны электродиализаторы дл  получени  глубоко обессоленной воды, содержащие корпус с расположенными внутри него электродами, оборудованные камерами обессоливани  и концентрировани , заполненными смешанным слоем катионита и анионита. Камеры электродиализаторов образованы чередующимис  ионообменными мембранами 1. Однако производительность этих электродиализаторов недостаточно высока  0,7- 1,2 л/ч.дм площади мембран в камере обессоливани , что обусловлено наличием большого числа бипол рных границ контакта между катионитом и анионитом, на .которых при увеличении плотности тока, протекающего через электродиализатор, происходит «выброс сорбированных ионообменниками ионов в фазу раствора, в результате чего ухудшаетс  качество обессоленной воды и возрастают энергозатраты на осуществление процесса деминерализации. Так, например, при увеличении плотности тока от 50 до 200 мА/дм при обессоливании дистиллированной воды, удельное сопротивление последней снижаетс  от 16 до 8 мОм см, а энергозатраты возрастают в 4 раза. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  многокамерный электродиализатор, который представл ет собой пакет рамок из органического стекла, заполненных наполнителем в виде смеси катионита и анионита. Рамки разделены между собой чередующимис  катионитовыми и анионитовыми мембранами, которые совместно с рамками образуют камеры обессоливани  и рассольные камеры. Электродиализатор оборудован катодной и анодной камерами, образованными крайними ионообменными мембранами и корпусными рамками с вмонтированными в последние анодом и катодом. Исходна  вода подаетс  в камеры обессоливани . Под действием внешнего электрического пол  присутствующие в исходной воде ионы электромигрируют в направлении, определ емом знаком зар да соответствующего иона, к ионообменным мембранам и далее через последние - в рассольные камеры 2. Недостатком известного электродиализатора  вл етс  наличие большого количества бипол рных границ контакта ионитионит и мембрана-ионит, на которых с увеличением плотности тока, протекающего через электродиализатор, резко наступают предельные услови  массопереноса и выход ранее сорбированных ионообменными наполнител ми ионов из фазы ионита в раствор. В св зи с этим дальнейшее увеличение плотности тока, котора  определ ет производительность электродиализатора, не приводит к увеличению последней, а качество обессоленной воды при этом снижаетс  в 3-5 раз. Целью изобретени   вл етс  увеличение степени обессоливани  и производительности при одновременном снижении расхода электроэнергии на процесс. . Поставленна  цель достигаетс  тем, что электродиализатор дл  обессоливани  водных растворов, содержащий корпус с расположенными внутри него электродами, между которыми помещены чередующиес  анионообменные и катнонообменные мембраны, образующие рассольные и обессоливающие камеры с размещениой в них засыпкой из ионообменного наполнител , снабжен водопроницаемыми прокладками, размещенными внутри камер параллельно мембранам, засыпка выполнена из анионообмениого наполнител , помещенного между анионообменной мембраной и водопроницаемой прокладкой , и катионообменного наполнител , помещенного между катионообменной мембраной и водопроницаемой прокладкой. При этом водопроницаема  прокладка снабжена перегородками, расположенными по обе стороны последней. Кроме того, перегородки расположены в шахматном пор дке.

Причем перегородки размещены перпендикул рно к прокладке.

Перегородки расположены параллельно плоскости отверсти  патрубков ввода и вывода .

На чертеже представлена схема предлагаемого электродиализатора.

Электродиализатор представл ет собой пакет рамок 1 из органического стекла, внутри которых установлены водопроницаемые прокладки 2, оборудованные перегородками 3 в камерах обессоливани  и перегородками 4 в рассольных камерах. Рамки разделены между собой чередующимис  катионитовыми и анионитовыми мембранами , которые совместно с рамками образуют камеры обессоливани  и рассольные камеры. Пространство камер между анионообменной мембраной и прокладкой заполнено анионообменным наполнителем 5, а между катйонообменной мембраной и про кладкой - катионообменным наполнителем 6, Электродиализатор оборудован катодной 7 и анодной 8 камерами, образованными крайними ионообменными мембранами и корпусными рамками 9 с вмонтированными в последние катодом 10 и анодом 11.

Предлагаемый электродиализатор работает следующим образом. . Исходна  вода подаетс  в камеры обессоливани  в направлении, указанном стрелками , доходит до первой перегородки, поворачивают в направлении прокладки, проходит через последнюю, и далее оп ть двигаетс  в направлении, параллельном ионообменным мембранам и прокладкам до следующей перегородки, поочередно омыва  слой катионообменного наполнител , расположенный у катйонообменной мембраны, и аниоиообменного наполнител  - у анионообменной мембраны. Под действием внешнего ачектрического пол  происходит электтромиграционный перенос присутствующих в исходной воде ионов из камер обессоливани  через ионообменные мембраны в рассольные камеры без выхода указанных ионовиз фазы ионита в раствор.

Дл  получени  конкретных сравнительных показателей работы известного и .предлагаемого электродиализаторов были проведены опыты по деминерализации раствора NaCl 0,25 г/л.

Все подвергавшиес  испытани м электpoдиaлизaтopьf имели одинаковые размеры мембран, одно и то же число камер обессоливани  и рассольных камер, межмембранные рассто ни . Электроды в указанных электродиализаторах выполнены из одинаковых материалов, расход воды через одну камеру обессоливани  дл  всех электродиализаторов составл л 5 л/ч, в качестве межмембранных наполнителей использовались монофункциональные, сильноэлектролитные ионообменные смолы КУ-2 и АВ-17. Различие между электродиализаторами состо ло в их конструктивном выполнении , а также в том, что в первом аппарате в качестве межмембранного наполнител  была использована смесь катйонообменной смолы КУ-2 и анионообменной смолы АВ-17 в соотношении 1:1 по объему. Во втором электродиализаторе в камерах обессоливани  и рассольных камерах была установлена водопроницаема  прокладка в виде капроновой ткани (артикул № 58, размер  чейки 0,03 м) и пространство между водопроницаемой прокладкой и анионообменной мембраной заполнено анионитом АВ-17, а пространство между прокладкой и катйонообменной мембраной - катионитом КУ-2, конструкци  третьего электродиализатора соответствует принципиальной схеме предложенного электродиализатора и отличаетс  от второго, электродиализатора тем, что установленна  в нем водопроницаема  прокладка оборудована восьмью перегородками в камере обессоливани  и четырьм  перегородками в рассольной камере . Результаты проведенных испытаний описанных электродиализаторов представлены в таблице.

В св зи с тем, что за один проход раствора NaCl 0,25 г/л через камеры обессоливани  первого и второго электродиализаторов не удавалось достичь удельного сопротивлени  1,0 мОм см, в опытах проводилось многократное пропускание определенного объема раствора (5 л) через указанные камеры. Расчет величины расхода электроэнергии на обессоливание 1 л раствора выполнен без учета затрат энергии на перекачивание раствора.

Как следует из представленных в таблице данных, качество обессоленной воды, характеризуемое величиной удельного сопротивлени , полученной после предлагаемого электродиализатора, в 5,5 раз выше значени  удельного сопротивлени  воды, полученной после известного электродиализатора . Производительность предлагаемого электродиализатора в три раза выше производительности известного, а энергозатраты на осуществление процесса деминерализации в предлагаемом электродиализаторе в 1,5 раза ниже, чем в известном электродиализаторе. Наивысший эффект достигаетс  в предлагаемом электродиализаторе , в камере которого установлены водопроницаемые прокладки, оборудованные перегородками, где удельное сопротивление обессоленной воды выше, чем после известного устройства в 56 раз, производительность выше в 9 раз, а расход энергии на осуществление процесса ниже в 4 раза.

Удельное сопротивление обессоленной воды, мОм см

Расход электроэнергии на обессоливание 1 л раствора NaCl 0,25 г/л до удельного сопротивлени  1,0 мОм.см, Вт ч/л

Производи ельность электродиалиэатора при удельном сопротивлении обессоленной воды 1,0 мОм.см, л/ч

0,24

0,025

1,39

32,4

21,7

8,0

2,4

7,3

0,8

Claims (5)

1. ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР

ДЛЯ ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ, содержащий корпус с расположенными внутри него электродами, между которыми помещены чередующиеся анионообменные и катионообменные мембраны, образующие рассольные и обессоливающие камеры с размещенной в них засыпкой из ионообменного наполнителя, патрубки ввода и вывода водного раствора, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени обессоливания, увеличения производительности при одновременном снижении расхода электроэнергии на процесс, он снабжен водопроницаемыми прокладками, размещенными внутри камер параллельно мембранам, засыпка выполнена из анионообменного наполнителя, помещенного между анионообменной мембраной и водопроницаемой прокладкой, и катионообменного наполнителя, помещенного между катионообменной мембраной и водопроницаемой прокладкой.

С© ^4 □О

2. Электродиализатор по π. 1, отличающийся тем, что водопроницаемая прокладка снабжена перегородками, расположенными по обе стороны последней.

3. Электродиализатор по п. 2, отличающийся тем, что перегородки расположены в шахматном порядке.

4. Электродиализатор по п. 3, отличающийся тем, что перегородки размещены перпендикулярно к прокладке.

5. Электродиализатор по п. 4, отличающийся тем, что перегородки расположены параллельно плоскости отверстия патрубков ввода и вывода.