Г54) ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР,-.,ДЛЯ ОБЕССОЛИВАНИЯ
ВОДЫ
Изобретение относитс к водоподготовке и может быть использовано при обессоливании воды в коммунальнр водоснабжении, теплоэнергетике, элек тронике и других отрасл х промышленности . Известен электродиализатор дл обессоливани воды, включающий корпу анод, катод, чередующиес анионо- и катионообменные мембраны и прокладки , образующие камеры, Обессоливание исходного раствора происходит в результате обмена ионов Н и ОН, содержащихс в катионо- и анионообменных Мембранах, на ионы солей Б исход ной воде. При истощении обменной емкости провод т электрохимическую регенерацию мембран, пропуска электри ческий ток ij. 1 недостаткам этого электродиализатора относ тс невысока рабоча обменна емкость мембран, ограничивающа производительность аппарата , невозможность ионного обмена при наложении электрического пол и перевода мембран в Н и ОН форму без разборки аппарата и использовани ки лоты и щелочи. Наиболее близок к предлагаемому электродиализатор дл обессоливани воды, включающий корпус, электроды и размещенные между ними прокладки и бипол рные мембраны 2. Обессоливание исходного раствора происходит при прохождении электрического тока. К недостаткам этого электролизатора относитс наличие двух параллельных потоков обессоливаемо1 о И концентрируемого растворов, что приводит к усложнению конструкции аппарата из-за необходимости дополнительного расхода труб и запорной арматуры, повьигению материалаемкости из-за дополнительного расхода прокладок и мембран на образование концентрирующих камер и снижению его производительности на единицу поверхности мембран изза наличи концентрирующих камер. Цель изобретени - упрощение конструкции , снижение материалоемкости и повышение производительности электродиализатора . Поставленна цель достигаетс тем, что в электродиализаторе дн обессоливани воды, включающем корпус , электроды и размещенные между ними прокладки и бипол рные мембраны , бипол рные мембраны размещены, разнопол рными сторонами друг к друГУ , причем ближайша к катоду бипол рна мембрана установлена к последнему аниоьюобменной стороной. Упрощение конструкции, С нижение материалоемкости и повЕлшение производительности электродиализатора происходит вследствие того, что при указанном выие расположении м Мбран и электродов все камеры станов тс обе соливающими, а процесс обес;соливани происходит за счет сорбции мембранами ионов солей, содержащихс в исход ной воде. Наложение электр1- ческого пол приводит к интенсификации ионно го обмена и увеличению обменной емкости мембран вследствие С1 ерхэквивалентной сорбции ионов мембранами, которую можно объ снить на1-:оплением ионов на границе катионитанионит в бипол рной мe 1бpaнe, По сравнению с прототипом дл обеспечени одной, и той же производительности электродиализатора по обессоленной воде количество прокладок и мембран снижаетс вдвое за счет исключени концентрирующих камер На чертеже изображен разрез электродиализатора . Представленный электродиализатор включает корпус 1, анод 2, катод 3, прокладки 4, бипол рные мембраны 5, трубопровод б дл подачи обессоливае мой воддз, камеры обессоливани 7, образованные прокладками 4 и бипол р ными мембранами 5, электродные камеры 8, образованные электродами 2 и 3 и бипол рными мембранами 5, трубопровод 9 ,п71 удалени обессоленной воды, трубопроводы10 и 11 дл подачи прогФ 1вного раствора в электродные камеры и трубопроводы 12 и 13 удалени промывного раствора, задвижки- 14 и 15 дл переключени потоков. Электродиализный аппарат работает следующим образом. Исходна вода пос тупает в камеры обессоливанк по тру бопроводу 6. Бипол рные мембраны в аппарате расположены таким образом, чтобы анионо- и катионообменные стороны были обращены навстречу друг другу, образу , при отсутствии электрического тока, ионообменный фильтр с йлоскопараллельными сло ми ионитов . При движении воды вдоль мембран происходит обмен ионов солей, содержащихс в воде, на ионы Н и ОН, содержащиес в предварительно отре1 нерированных катионо- и анионообме ных сло х бипол рных мембран. Обессоленна вода удал етс по трубопроводу 9 при открытой задвижке 14 и закрытой 15. При истощении рабочей обменной емкости мембран, котора может быть найдена экспериментально или из паспортных данных, через электродиализатор пропускают посто нный электри™ ческий ток. При этом происходит доп ол н и тел ь н а с в е р х э к в и ч а л е н т и а с о р б ци ионов, обусловленна не.личием в фазе бипол рных 1ембран границ раздела анионообме ;ного и катионообменгюго слоев. Под действием градиента электрического пол в мембране происходит накопление ионов. Процесс обессоливаии закашливаетс , когда качество обессоленной води снижаетс , В этоГЛ cJTyqae проводд т электрохимичеэскую регенерацию мембран путем переключени пол рности электродов. При этом катод находитс с катионообменной стороны бипол рных мембрстн, Образующиес на границе анионит-катионит ионы И и ОН вытесн ют солеобразующие ионы из мембран в межмембранное npocTpasiCTHO. При регенераци : исходнуь, воду подают по трубопроводу G , а ко;-:центрат удал ют по трубопроводу 9 при открытой задвижке 15, Расход концентрата определ етс с учетом предела растворимости солей, содержащ;5хс в исходной воде. Пример. В электродиализный . аппарат, состо щий из 11 камер, образованных бипол рными мембранами, обращенными разнопол рными сторонами друг к другу, на основе мембран МА-40 и МК-40, подавали на обессоливание раствор хлористого натри с содержанием соли л и воду московского водопровода с жесткостью 3,9 мг экв/л. Мембраны предварительно регенерировали при плотности тока 35 А/м. При обессоливании раствора хлористого натри без наложени электрического пол была определена рабоча обменна емкость мембран, равна 2,3 мг-экв/г сухой мембраны. Дальнейшее обессоливание проводилось при прохождении электрического тока. Полна обменна емкость при этом составила 7,2 мг-экв/г сухой мембраны, что подтверждает наличие сверхэквивалентной сорбции ионов мембранами. Съем соли при обессоливании раствора хлористого натри был равен 47%, а при обессоливании водопроводной воды 91%, Расход электроэнергии на удаление 1 г-экв соли составил О,4 кВт.ч. Процесс обессоливани заканчивали при повышении содержани соли Б ход щей из злектродиализатора воде. При выключении электрического тока наблюдалось увеличение концентрации солей в воде, наход щейс в камерах, т. е, происходил процесс саморегенерации мембран и удалени из них сверх эквивалентного количества ионов. Окон чательную регенерацию осуществл ли при изменении пол рности электродов при этом катод находилс с катионообменной стороны бипол рных мембран.