SU1757725A1 - Способ снижени солесодержани водных растворов и мембранный аппарат дл его осуществлени - Google Patents

Способ снижени солесодержани водных растворов и мембранный аппарат дл его осуществлени Download PDF

Info

Publication number
SU1757725A1
SU1757725A1 SU894739305A SU4739305A SU1757725A1 SU 1757725 A1 SU1757725 A1 SU 1757725A1 SU 894739305 A SU894739305 A SU 894739305A SU 4739305 A SU4739305 A SU 4739305A SU 1757725 A1 SU1757725 A1 SU 1757725A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
chamber
chambers
membranes
solution
concentration
Prior art date
Application number
SU894739305A
Other languages
English (en)
Inventor
Игорь Николаевич Медведев
Владимир Павлович Василевский
Семен Ильич Гдалин
Николай Михайлович Самсонов
Original Assignee
Научно-Производственное Объединение "Ниихиммаш"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-Производственное Объединение "Ниихиммаш" filed Critical Научно-Производственное Объединение "Ниихиммаш"
Priority to SU894739305A priority Critical patent/SU1757725A1/ru
Priority to PCT/SU1990/000143 priority patent/WO1991004782A1/ru
Priority to AU65112/90A priority patent/AU6511290A/en
Priority to GR900100696A priority patent/GR900100696A/el
Priority to CN90108560A priority patent/CN1051337A/zh
Application granted granted Critical
Publication of SU1757725A1 publication Critical patent/SU1757725A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/52—Accessories; Auxiliary operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/4604—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods for desalination of seawater or brackish water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/46115—Electrolytic cell with membranes or diaphragms
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Abstract

Использование: обессоливание воды в электродиализных аппаратах в процессах водоподготовки дл  промышленных и коммунальных целей. Сущность изобретени : обрабатываемый раствор после анодной 6 камеры злектродиализатора направл ют по переточным каналам последовательно в ди- люатные 7 и катодную 9 камеры, откуда потребителю . Рассол накапливаетс  в камере 8 концентрировани , в которой поддерживают значение показател  рН 3. 2 с. и 1 з.п.ф-лы. 1 ил. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к обессолива- нию воды в электродиализных аппаратах и может быть использовано в водоподготов- ке дл  химической, радиоэлектронной, медицинской и коммунальной отраслей водопотреблени .
Целью изобретени   вл етс  повышение производительности и снижение энергозатрат за счет уменьшени  осадка-образовани  на мембранах.
На чертеже изображена принципиальна  схема электродиализатора.
Способ осуществл етс  в электродиализном аппарате, имеющем анод, катод, анионо- и катионообменные мембраны, образующие камеры анодную, катодную, ди- люатные, концентрировани , работающую в электроосмотическом режиме. Исходный раствор одним потоком поступает в анодную камеру алектродизлизатора. где под действием посто нного электрического тока , за счет анодного окислени  на электроде происходит синтез протонов и соответственно подкисление исходного раствора. Затем поток последовательно протекает через дилюатные камеры, где идет обессоливание раствора за счет направлени  диффузии катионов через катионообмен- ную мембрану и анионов через анионооб- менную мембрану в камеру концентрировани , в результате чего происходит разделение водной системы на рассол и обессоленную воду. Полученный в результате электродиализа и электроосмоса рассол выводитс  из камеры концентри- ровани  аппарата. В камере концентрировани  как следствие однопо- точного электроосмотического режима прокачки происходит нарушение услови  электронейтральности рассола в кислую сторону за счет избытка протонов, синтезированных в анодной камере, что ведет к
VJ
СЛ
-ч
xj ГО СП
уменьшению осадкообразовани  на мембранах . Из последней дилюатной камеры поток последовательно м поступает в катодную камеру, где осуществл етс  нейтрализаци  эквивалентным количеством гидроксиль- ных ионов избытка протонов, синтезированных на катоде, и одним потоком происходит вывод готового продукта из катодной камеры.
Дл  полного исключени  осадкообразо- вани  на мембранах в камере концентрировани  необходимо поддерживать кислотность с показателем рН 3, соответствующую полной диссоциации труднорастворимых солей жесткости.
В указанном способе поддержание кислой среды с показателем рН 3 в камерах концентрировани  достигаетс  управлением процессом синтеза кислоты в анодной камере путем регулировани  плотности то- ка. При этом в анодной камере обеспечиваетс  устойчива  реакци  синтеза кислоты. В дилюатных камерах совместно с диффузией через катионообменные мембраны катионов солей осуществл етс  диффузи  прото- нов, гарантирующа  поддержание кислой среды в камере концентрировани  с показателем рН 3.
Дл  реализации указанного способа предлагаетс  электродиализатор, состо - щий из прижимных плит 1, анода 2 и катода 3, между которыми расположены катионо-и анионообменные мембраны 4 и 5, образующие соответственно камеры: анодную 6, ди- люатные 7, концентрировани  8 и катодную 9 с рамками 10. патрубком 11 подвода исходного раствора в анодную камеру 6, патрубком 12 вывода концентрата из камеры концентрировани  8 и патрубком 13 вывода готового продукта из катодной камеры 9. Между анодной, дилюатными и катодной камерой в рабочей зоне мембран располагаютс  горизонтальные каналы 14,15 перетока .
Устройство работает следующим образом . Исходный раствор через патрубок 11 поступает в анодную камеру 6, где за счет анодного окислени  происходит генераци  протонов и соответственно подкисление ис- ходного раствора. Далее через канал 14 перетока раствор перетекает в дилюатную камеру 7, оттуда через канал перетока 15 поступает в катодную камеру 9, где происходит нейтрализаци  избытка протонов за счет генерации гидроксильных ионов. Далее из катодной камеры 9 через патрубок 13 лоток обессоленной жидкости подаетс  потребителю .
В процессе перетока раствора из анодной камеры 6 в дилюатную камеру 7 под действием потенциала электрического тока, катионы диффундируют через катионооб- менную мембрану 4 в камеру концентрировани  8 соответственно из дилюатной камеры 7, а анионы через анионообменную мембрану б также диффундируют в камеру концентрировани  8. В результате диффузии избытка протонов из анодной камеры 6 в камеру 8 концентрировани  образуетс  кисла  среда с рН :S3, что преп тствует образованию осадков в камере концентрировани  при поддержании соответствующей плотности тока на электродах.
Далее из камер концентрировани  рассол через патрубок 12 вывода рассола утилизируетс  из камеры за счет избыточного объемного давлени .
П р и м е р. В двух равномасштабных электродиализаторах (прототип и предлагаема  конструкци  (в равных услови х обессоливали раствор с концентрацией солей 2.68 г/л (NaCI 2,2г/л; CaCIa 0,08 г/л; CaSCU 0.4 г/л) и 5,4 г/л (NaCI 4,4г/л; CaCIa 0,16 г/л; 0,8г/л). Процесс обессоливани  осуществл етс  до конечного со л есо держани  на выходе из аппаратов 0,5 г/л, рабоча  поверхность ионообменной мембраны 0,16 м2, количество мембранных пар в пакете 50 шт.
Работа электродиализатора, выбранного в качестве прототипа, осуществл лась в режиме реверса электрического тока с одновременным переключением, переброской гидравлических потоков камер обессоливани  и концентрировани  в течение 15 мин с подкислением до величины рН 0,7 в течение 5 мин потока, подаваемого в камеры обессоливани , с последующим сбросом всей промывной воды в сток. Врем  работы основного цикла обессоливани  равн лось времени режима реверса 15 мин.
Работа аппарата предлагаемой конструкции осуществл лась в непрерывном ре жиме обессоливани , т.е. без остановки на реверс и подкислени  потоков кислотой.
Контроль работы аппаратов осуществл лс  химическим анализом диализата и рассола, а также замером электрических параметров тока и расходов воды.
Результаты анализов приведены в таблице .
Выводы: предлагаемый способ снижени  солесодержани  водных растворов обеспечивает увеличение производительности аппарата при снижении его энергозатрат . Как видно из таблицы, электродиалиэ в предлагаемом способе происходит при плотност х тока, превышеющих в данном случае в 1,5-2 раза плотности тока, обычно используемые в традиционном способе-прототипе. При этом в камере концентрировани  эл ктродиализа- тора рН рассола за счет усилени  генерации протонов в анодной камере с последующим их однопоточным, последовательным гидравлическим транспортом в объем аппарата соответствует значению менее или равному 3, обеспечивающему кислую среду, преп тствующую выпадению осадков солей жесткости в камере концентрировани , что обуславливает получаемый результат.
Предлагаемый способ позволит увеличить производительность и снизить энергозатраты за счет последовательной однопоточной прокачки камер анодной, ди- люатных и катодной.
Предлагаемый аппарат дл  реализации описанного выше способа позволит увеличить производительность, снизить энергозатраты и уменьшить габариты электродиализатора за счет последовательной системы каналов перетока между анодной , дилюатными и катодной камерой, проход щими через рабочую (активную) зону мембрану.

Claims (3)

  1. Формула изобретени  1. Способ снижени  солесодержани  водных растворов, содержащих соли жесткости , методом электродиализа, путем пропускани  обрабатываемого раствора через анодную, дилюатные и катодную камеры с
    0
    5
    0
    5
    0
    получением продукта и вывода концентрата из камер концентрировани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности и снижени  энергозатрат за счет уменьшени  осадкообразовани  на мембранах, обрабатываемый раствор после анодной камеры направл ют последовательно в дилюатные и катодную камеры.
  2. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью повышени  стоимости продукта за счет исключени  осадкообразовани  на мембранах, процесс ведут при плотност х тока, обеспечивающих поддержание в камере концентрировани  показател  рН 3.
  3. 3.Мембранный аппарат дл  осуществлени  способа снижени  солесодержани  водных растворов, содержащих соли жесткости , имеющий две плиты, между которыми расположен набор чередующихс  анионо- и катионообменных мембран и рамок , образующих камеры анодную, дилюатные , катодную и концентрировани , патрубки ввода раствора в анодную камеру, вывода из катодной камеры и вывода концентрата из камер концентрировани ,отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности, снижени  энергозатрат и уменьшени  габаритов аппарата, на мембранах в зоне рабочей поверхности выполнены переточные каналы, соедин ющие последовательно анодную камеру с дилюатными камерами и с катодной камерой.
    10
    10
    И 12
SU894739305A 1989-09-29 1989-09-29 Способ снижени солесодержани водных растворов и мембранный аппарат дл его осуществлени SU1757725A1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894739305A SU1757725A1 (ru) 1989-09-29 1989-09-29 Способ снижени солесодержани водных растворов и мембранный аппарат дл его осуществлени
PCT/SU1990/000143 WO1991004782A1 (en) 1989-09-29 1990-06-05 Method and electrodialyzer for removing salts from an electrolytic aqueous solution
AU65112/90A AU6511290A (en) 1989-09-29 1990-06-05 Method and electrodialyzer for removing salts from an electrolytic aqueous solution
GR900100696A GR900100696A (el) 1989-09-29 1990-09-14 Μεθοδος αφαλατωσεως ηλεκτρολυτου υδατικου διαλυματος και συσκευη ηλεκτοδιαπιδυσεως.
CN90108560A CN1051337A (zh) 1989-09-29 1990-09-28 电解质水溶液的脱盐方法及电渗析器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894739305A SU1757725A1 (ru) 1989-09-29 1989-09-29 Способ снижени солесодержани водных растворов и мембранный аппарат дл его осуществлени

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1757725A1 true SU1757725A1 (ru) 1992-08-30

Family

ID=21470686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894739305A SU1757725A1 (ru) 1989-09-29 1989-09-29 Способ снижени солесодержани водных растворов и мембранный аппарат дл его осуществлени

Country Status (5)

Country Link
CN (1) CN1051337A (ru)
AU (1) AU6511290A (ru)
GR (1) GR900100696A (ru)
SU (1) SU1757725A1 (ru)
WO (1) WO1991004782A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106345304A (zh) * 2016-11-16 2017-01-25 中国科学院青海盐湖研究所 一种阴极液保护型电渗析装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2682045B1 (fr) * 1991-10-02 1993-12-10 Elf Aquitaine Prod Ste Nale Recuperation des solvants polaires aprotiques a partir de leurs solutions aqueuses salines.
GB2265633B (en) * 1992-03-31 1995-07-19 Aquamin Co Ltd Electrodialyzer
DE4324668A1 (de) * 1993-07-22 1995-01-26 Hans Guenter Mueller Verfahren zur Entsalzung von Salzlösungen und Elektrodialysator zu seiner Durchführung
AU7607794A (en) * 1993-09-03 1995-03-22 Bachmann, Magdalena Electrodialysis process and device
WO1998017590A1 (en) * 1996-10-23 1998-04-30 Aquatronics, Inc. Electrodialyzer and process for desalination
JP3864891B2 (ja) * 2002-07-01 2007-01-10 栗田工業株式会社 電気式脱イオン装置
AU2003243093A1 (en) * 2003-06-23 2005-01-04 Vattenfall Ab Boron separation and recovery
CN101108194B (zh) * 2007-06-30 2010-12-01 广西壮族自治区化工研究院 一种除去右旋糖酐铁络合物水溶液中氯化钠的方法及装置
CN101671403B (zh) * 2009-10-20 2011-06-15 北京威德生物科技有限公司 电渗析法用于菊芋或菊苣水提取液的脱盐方法
CA2946573A1 (en) * 2014-04-23 2015-10-29 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for partially desalinating produced water to form extraction fluid used for fossil fuel extraction
CN105233696B (zh) * 2015-11-09 2018-01-16 天津大学 一种氧化石墨连续纯化的方法及所用的电渗析实验设备
CN106139926B (zh) * 2016-07-13 2019-03-22 合肥工业大学 聚电解质复合膜、其制备方法与扩散渗析脱盐的方法
CN107522268B (zh) * 2017-08-15 2020-11-03 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种用于水处理、物料分离的装置及其分离方法
CN113399004A (zh) * 2020-03-16 2021-09-17 佛山市云米电器科技有限公司 用于液流处理的离子交换系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL238883A (ru) * 1958-05-13
US3341441A (en) * 1964-01-07 1967-09-12 Ionics Method for preventing scale buildup during electrodialysis operation
US4115225A (en) * 1977-07-22 1978-09-19 Ionics, Inc. Electrodialysis cell electrode reversal and anolyte recirculation system
US4465573A (en) * 1981-05-12 1984-08-14 Hare Harry M O Method and apparatus for the purification of water

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Desalination, 1985, № 54, р.163-173. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106345304A (zh) * 2016-11-16 2017-01-25 中国科学院青海盐湖研究所 一种阴极液保护型电渗析装置

Also Published As

Publication number Publication date
AU6511290A (en) 1991-04-28
CN1051337A (zh) 1991-05-15
GR900100696A (el) 1992-01-20
WO1991004782A1 (en) 1991-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1757725A1 (ru) Способ снижени солесодержани водных растворов и мембранный аппарат дл его осуществлени
US4871431A (en) Apparatus for the removal of dissolved solids from liquids using bipolar membranes
US4969983A (en) Apparatus and process for the removal of acidic and basic gases from fluid mixtures using bipolar membranes
JP3244689B2 (ja) 水を浄化するための電気脱イオン化及び紫外線処理方法
CA2339183C (en) Method for reducing scaling in electrodeionization systems
US4110175A (en) Electrodialysis method
JPS5832604B2 (ja) ゲンカイロカ オヨビ デンキトウセキホウホウ ナラビニ ソノソウチ
MXPA01003822A (es) Metodo y aparato para prevenir la formacion de incrustaciones en unidades de elelctrodesionizacion.
CN109250846B (zh) 一种抑制结垢的含盐废水处理系统
CN111954568B (zh) 一种基于双极膜的盐水回收系统
EP3488911A1 (en) Brine treatment scaling control system and method
CN109248565B (zh) 一种基于双极膜的盐水回收系统
WO1998017590A1 (en) Electrodialyzer and process for desalination
US20230182078A1 (en) Electrodialysis process and bipolar membrane electrodialysis devices for silica removal
JP2002143854A (ja) 電気化学的水処理装置
US5589050A (en) Electrodialyzer for desalination
Gonzalez-Vogel et al. High frequency pulsed electrodialysis of acidic filtrate in kraft pulping
Audinos et al. Electrodialysis
JP4599668B2 (ja) 電気脱イオン装置の運転方法
JP7520815B2 (ja) 高度回収電気透析法
CN201389428Y (zh) 可抑制结垢的有机液体脱盐装置
JP2001252672A (ja) 電気式脱イオン水製造装置の運転方法
RU2050176C1 (ru) Электродиализатор
JPH0247254B2 (ru)
SU1407499A1 (ru) Электродиализатор