SU1436309A1 - Электродиализатор - Google Patents

Description

I (46) 30.05.92. Бкхп. № 20 :.(21) А060527/.26/

(221 03.03.86

(72) В.В. Журавлев, Г.К. Салдадзе

и В.Н. Северцев

(53)621.359.7(088,8)

(56) Деминерализаци  методом электродиализа ./Под ред. Д. Уилсона. М., 1963, с. 217-313.

(

(54)ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР,

(57) Изобретение относитс  к устройствам дл  деминерализации проьпьшшен- ной воды. Аппарат позвол ет обеспечить очистку воды до удельного сопротивлени  иё мекее 200 кОм-см и уменьшить энергозатраты. Дл  этого в аппарате электродиализные секции выполнены из установленных между их электродами последовательно соединенных по гидравлическому потоку диализных элементов 5 количество которых в каждой

последующей элактродиализной секции меньше, чем в предьвдутце к При этом каждый диализный элемент состоит из раэно:-5менньк ионоселективных MeMOpaWj соедтгенных между собой на горизонтальном участке, по длине которого вьтолнены переточные отверсти .Участки соединени  размещены в каждых двух соседште диализных элементах соответственно в верхней и мижней част х мембран. Су нарна  площадь переточных отверстий в одной паре мембран ке меиее площад л noneiJe4Horo сечени  рабочей рамки. Кроме того, пор док чередовани  разноименных ионо- селективкых мембран в диализных элементах последующей электродиализкой секции противоположен пор дг чередовани  разкоимеййых ионоселект й- ных мембрай в предыдущей электродо- дйализной секции. I табл., I ил.

а €

Изобретение относитс  к устройствам деминерализа1гии промьтшениой воды , в частности к электродиализным аппаратам фипьтр-прессного типа,, и может быть использорлно при производстве изделий электронной техники, а также в химии, энергетике и медицине .

Цель изобретени  - у1 ел1-гчение сте пеии очистки при одновременном снижении расхода электрознергии.

. На чертеже показан многосекцион- н Ьгй электродиализатор фильтр-пресс- ного типа, содержащий р д злектро- диализных секций, например три эле- ктродиализкые секции 1,2,3.

В каж,цой электродиалиэной секции установлены диализные элементы , последовательно соединенные по пуц- равлическому потоку. Количество диализных элементов 4 в каждой последующей электродиализной секции меньше , чем в предыдущей, например в первой секции -1 -установлено 75 диализ- ных элементов, во второй 2-50, в , третьей 3-25 элементов. Количество элементов выбрано из услови  равен- ства суммарного сопротивлени  в каждой секции..

Дл  московской водогфоводной воды концентраци  солей в которой колебле с  в пределах мг/п, такой набор днализньйс элементов целесооб- р азен при Получении на выходе из аппарата водь5 с сопротивлением 200кОм при этом на каждую секцию подаетс  одинаковое напр жение, позвол ющее использовать один источник посто ино

2 . 3

, 10

15

363092

обрлз(1вл11ием кпмер 9 дл  отвода глзл., Крьпнки 10, имекицие однп входной 11, друга  1и 1ходной 12 штуцера, з креп- лены прижимными плитами 3 посредством ст жного устройства 14. Дл  подачи в электродиализлтор исходной воды, :1;л  обеспечени  перетока воды между секци ми и выхода опресненной воды имеютс  каналы 15, 16, 17. Каждый диализный элемент 4,состоит из рабочей рамки и клапана дл  отвода . концентрата, размещенного между парой разноименных мембран (анионообменной и катионорбменной), соединенных между собой на горизонтальном участке, например, сваркой, по длине которого выполнены переточные, отверсти  18. Участки соединени  мембран, а следовательно , и переточные отверсти  .18 размещены в каждых двух соседних диализных элементах 4 соответственно в верхней и нижней част х мембран, Площадь участка соединени  разноименных ионоселвктивных мембран составл ет J-4 площади проходного сечени  рабочей рамки, Такой -запас площади достаточен дл  надежного соединени  мембран и исключает проникновение воды из опресн емого-потока в межмембранное пространство. Увеличение же участка соединени  приводит к неоправданной потере работающей на перенос ионоз площади мембран. Дл  исключени  сужений гидравлического тракта и формировани  потока, обладающего единой линейной скоростью, суммарна  площадь переточных отверстий 8 в одной паре мембран не ме20

3S

го тока, причем токи получаютс  блиэ- л нес площади поперечного сечени  рабокими по значению. Така  зависгшость сохран етс  только в узком диапазоне скоростей опресн емого потока. Диализные элементы размещены в злектро- диапизных секци х между двум  перфо™ рнрованнымн электродами-аиодом 5 н катодом 6с примьпсающнм к, ним соот™ вественно катионоселективной 7 н ани оноселектмвной 8 мембранами. Камеры 9 дл  о рвода газов образованы с помощью рамокi нставленнык между одно- пол рными элекгроданн соседних элё- ктродийлйзных секций,  апрш ер между элек сродами-анодами 5 первой 1 н второй .I элекг зодиализньж секций и катодами 6 второй 2 и третьей 3 секций . Ме  у крайними элрктрсздами и крышка I Oi закры&ающмык аппарат с торгов, тйкжб устаноэлены рамки с

45

50.

55

чей рамки,

Пор док чередовани  разноименных ионосепективных мембран в диализных элементах 4 последующей электроди- ализной секции противоположен пор дку чередовани  разноименных ионосе- лектйвных мембран в предыдущей электродиализной секции.

Например, в первой секции I чередуютс  анионоселективные мембраны с катионоселектинными, а во второй 4:екции 2 чередуютс  катионоселектив- кые мембраны с анионоселективнымн.

Злектродиализатор работает следующим образом.

Исходна  вода подаетс  через входной штуцер И, выполненный в крышке 10; и через канал f5 в первую электродиализную секцию I. Далее через

нес площади поперечного сечени  рабо

.

чей рамки,

Пор док чередовани  разноименных ионосепективных мембран в диализных элементах 4 последующей электроди- ализной секции противоположен пор дку чередовани  разноименных ионосе- лектйвных мембран в предыдущей электродиализной секции.

Например, в первой секции I чередуютс  анионоселективные мембраны с катионоселектинными, а во второй 4:екции 2 чередуютс  катионоселектив- кые мембраны с анионоселективнымн.

Злектродиализатор работает следующим образом.

Исходна  вода подаетс  через входной штуцер И, выполненный в крышке 10; и через канал f5 в первую электродиализную секцию I. Далее через

J

i.A.fS ing

соответст- и TpeTijfn

каналы 16 води ппступлет венно во вторую секщ-по 2 секцию 3. Пройд  череп все секции электродиали аторл, пода Через канал 17 и выходной штуцер 12 йыводнтс  нз него. Герметичность мн(.1госекциоиного электроднализатор  обеспечив етс  ст жным устройстБом 14, скрепл юмемпрлНг переходит в следующий ди- а: изный элемент и т.д. Из последнего диализного элемента 4 первой секции 1 диализат поплдлет в пространство , образованное рабочей рам-- кой ионоселективной мембраной (например 8) последнего диализного элемента 4 и однош- енной ионоселектив-

щим все его секции при помощи прижим- IQ ной (катионоселективной 7) мембраных плит 3.

На электроды-аноды 5 и катоды 6 каждой электродиализной секции подаетс  одинаковое напр жение посто нного тока от одного источника, посколь- 15 ку в электродиализаторе количество элементов каждой последующей секции меньше, чем в предьщ: пцей, и суммарное сопротивление каждой секции одинаково. В процессе электродиали- 20 за, происход щего в объеме диализного элемента 4, образованного рабочей рамкой и парой мембран, диссоциированные ионы растворенных солей (концентрат) пе,реход т в про- 25 странство между мембранами и выво- д тс  оттуда индивидуально через клапаны каждого диализного элемента 4. Последовательно по гвдравлнческо- му потоку диализат перетекает из од- ЗО ного диализного элемента 4 в последующий через- переточные отверсти  18, выполненные на горизонтальном участке соединени  пары разноименных ионоселективных мембран, например в вер

ней части мембран. При этом благодар  соединению пары мембран между собой На участке с площадью, составл ющей 3-4 площади проходного сечени  рабочей рамки, нсключае.тс  проникновение воды из опресн емого потока в межмембранное пространство. Так как суммарна  площадь переточны отверстий 18 в одной паре мембран не менее площади поперечного сечени  опресн емого потока (поперечног сечени  рабочей рамки), то поток пртекает через переточные отверсти  18 без образовани  застойных зои и с одной линейной скоростью. Далее ,, опресн емый поток, попада  в следующий соседний диализный элемент 4, вновь проходит по всей площади рабочей рамки. Концентрат переходит в пространство между мембранами, откуда выводитс  через клапан,Опре- дел емый поток через переточные отверсти  18, расположенные в данном диализном элегменте А в нижней части

мемпрлНг переходит в следующий ди- а: изный элемент и т.д. Из последнего диализного элемента 4 первой секции 1 диализат поплдлет в пространство , образованное рабочей рам-- кой ионоселективной мембраной (например 8) последнего диализного элемента 4 и однош- енной ионоселектив- .

ной, прилегающей к элeктpojay-aнoдy SsnepeTeKaeT через канал 16 и попадает в аналогичное пространство между двум  катионоселективными мембра- нгтми/ разделенными рабочей рамкой вто рой элёктродиализной секции 2.Пор док чередовани  разноименных ионоселектнвных мембран второй секции 2 противоположен пор дку чередовани  мембран второй секции 2 . . На поверхност х электродов-анодов 5 и катодов 6, сопр женных соответственно с катионосе лективными 7 и анионоселективньтми 8 мембранами, образуютс  электролиэ- ные газы, которые собираютс  в камерах 9 дл  отвода газа. Диализат, пройд  последовательно все диализные элементы всех злектродиализных секций многосекционного электродиализатора, опресн етс  до удельного сопротивле- ни  не.менее 200 .

Предлагаемое изобретение позвол ет обеспечить по сравнению о прототипом следующие преимущества (см. таб0

5

Как видно из таблицы глубина очистки воды по предлагаемому изобретению во много раз превьппает глубину очистки по прототипу, энергозатраты в три раза меньше, чем по прототипу, выход конечного продукта почти в два раза выше.

Кроме того, количество сбросной воды в п ть раз меньше, чем по прототипу , и исключено вьщеление газообразного хлора.

Ф о

0

рмула изобретени 

Электродиализатор фильтр-пресс ного типа дл  очистки воды, включающий электроды, между которыми размещены разноименные ионоселективные мембраны и рабочие рамки, образующие рабочие камеры, пары электродов, g дел щие электродиапизйтор на секции, прижимные плиты и ст жное устройст-.. во, патрубки ввода и вывода воды, отличающийс  тем, что, с целый увеличени  степени очистки

при одновременном снижении расхода электроэнергии, пары электродов дел т длектродиалнзатор на три секции , и количеЬтва рабочих камер -в секци х относ тс  .между собой как 3:3:2 начина  or патрубка ввода, S рамках, ограничивающих пары элек- тродов вьшолнены каналы, соедин ющие камеры двух соседних, секций, на сторона  элактродов обращенных 8,рабочие камеры, наложены ионосе- лективные мембраны, в секци х соседние разйоименный ионоселектив1436309 .6 .

ные мембраны соединены друг с другом и в месте их соединени  выполнено ) отверстие, отверсти  в двух соседниЦ парах мембран размещены соответственно в верхней и нижней .част х мембран , а пор док чередовани  разио- именнь х ионоселективных MeitCpSH в последующей электродиалиэной секции 1C противоположен пор дку чередовани  в предьщущей электродиалиэной секции , при этом патрубки ввода и вывог да размещены на противоположных прижимных плитах.

Показатель

Глубина очистки, .

мг/л500-1000

Энергозатраты па т водь, кВт/ч 1,0

Выход конечного продукта , %50

IS S fd- if

Л-LZ/.

Способ

Прототип

Предлагаемый

3 (что соответствует 200 кОм-см)

0,3 . 90

Claims (1)

1. Формула изобретения Электродиализатор фильтр-пресс ного типа для очистки воды, включающий электроды, между которыми размещены разноименные ионоселективные мембраны и рабочие рамки, образующие рабочие камеры, пары электродов, _sg делящие электродиализатор на секции, прижимные плиты и стяжное устройст-·. во, патрубки ввода и вывода воды, отличающийся· тем, что, . с целью увеличения степени очистки при одновременном снижении расхода электроэнергии, пары электродов Делят Влектродиалнзатор на три сек- ций, и количества рабочих камер в секциях относятся между собой как 5:3:2, начиная от патрубка ввода, в рамках, ограничивающих пары электродов, выполнены каналы, соединяющие камеры двух соседних, секций, на сторонах электродов, обращенных в,рабочие камеры, наложены ионоселективные мембраны, в секциях соседние разноименные ионоселёктив15 ные мембраны соединены друг с другом и в месте их соединения выполнено ) отверстие, отверстия в двух соседних^ 5 парах мембран размещены соответственно в верхней и нижней частях мембран, а порядок чередования разноименных ионоселективных мембран в • последующей электродиализной секции Ю противоположен порядку чередования в предыдущей электродиализной секции, при этом патрубки ввода и вывот да размещены на противоположных прижимных плитах.

   Показатель Способ Прототип Предлагаемый Глубина очистки, г мг/л 500-1000 3 (что соответ- ствует 200 кОм*см) Энергозатраты на ! Т воды, кВт/ч 1,0 ^! 0,3 Выход конечного про . - дукта, % 50 90