Многокамерный электродиализатор

 

МНОГОКАМЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР , в ключающий к атионообме нные и анионообменные кюмбраны, образующие рабочие камеры, размещенные в них сетчатые прокладки, снабженные с двух противоположных сторон эластичными уплотняющими полосами , повернутыми в двух смежных камерах относительно друг друГа на , и внешние гидравлические коллекторы , соединенные с камерами, о тл ичающи и сятем, что, с целью повьлиения надежности и срока службы электродиализатора рабочие камеры снабжены дополнительными сетчатыми прокладками, расположенными в местах соединения рабочих камер с коллекторами и выполненными в виде полос, имекмцих ыифину , равную ширине уплотняпщих полос . (Л

ОЮ (1И

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН зШ в 01 Р 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К ABTOPCHOMV CBHPETHlbCTBY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3419714/23-26 (22) 14. 04 ° 82 (46) 23 07.83. Бюл. 9 27 (72) К.П. Губанов, Н.П. Гнусин, В.И. Заболоцкий, В.Ф. Письменский и Г.Н. Нстошин (71) Кубанский государственный университет. (53) 621.359.7(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

9 1278776, кл. В 1 Х, опублик.

07.08.72.

2. Гребенюк В.Д. Электродиализ, Киев, "Техника", 1976, с. 63. (54) (57) МНОГОКАИЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОДНАЛИЗАТОР, в ключающий катионообменные и анионообменные мембраны, образующие рабочие камеры, размещенные в них сетчатые прокладки, снабженные с двух противоположных сторон эластичными уплотняющими полосами, повернутыми в двух смежных камерах относительно друг друга на

90, и внешние гидравлические коллекторы, соединенные с камерами, отличающийся . тем, что, с целью повышения надежности и срока службы электродиализатора, рабочие камеры снабжены дополнительными сетчатыми прокладками, расположенными в местах соединения рабочих камер с коллекторами и выполненными в виде полос, имеющих ширину, равную ширине уплотняющих полос.

1029982

Изобретение относится к технике электродиализа, а конкретно к конст рукциям многокамерных электродиализаторов с близкорасположенными мембранами и внешними гидравлическими коллекторами, предназначенным для глубокой деминерализации растворов.

Известен многокамерный электродиализатор с ионообменными мембранами, образующими камеры деминерализации и камеры концентрирования с внутренними коллекторами, образованными соосными отверстиями в мембранах и унлотнительных рамках прокладок (1).

Недостатками такой конструкции являются неравномерность гидродина. мических условий по площади мембран и значительная (более 1 мм) толщина камер.

Известен также многокамерный электродиализатор, включающий внешние гидравлические коллекторы, катионообменные и анионообменные мембраны, образующие рабочие камеры, в которых помещены сетчатые прокладки, снабженные с двух противоположных сторон эластичными уплотнительными полосами.

Такая конструкция электродиализатора позволяет максимально увеличить полезную площадь мембран, создать равномерные гидродинамические условия по всей поверхности мембран, обеспечивает жесткую фиксацию мембран в пакете и допускает их многократную переборку 1. 2).

Недостатками такой конструкции является высокое гидравлическое > сопротивление и малый срок службы электродиалиэатора, так как полосы уплотнения сетчатой:прокладки, находясь в сжатом пакете электродиализатора в напряженном состоянии, вызывают взаимную деформацию мембран и сетчатой структуры прокладок, что приводит к уменьшению живого сечения на входных и выходных участках рабочих камер и, как следствие, к росту гидравлического.сопротивления электродиализатора. Поскольку ионообменные мембраны более пластичны чем материалы сетчатых прокладок (последние обычно изготавливаются из капрона, полиэтилена, пропилена или фторопласта), то при длительной эксплуатации электродиализатора происходит постепенное врезание сеток в мембраны, что вызывает дальнейшее уменьшение живого сечения входных и выходных участков,рабочих камер вплоть до их полного перекрывания ионообменными мембра,нами. Кроме того, малое живое сечение входных и выходных участков рабочих камер электродиализатора делает его весьма чувствительным к взвешенным частицам, находящимся в перерабатываемом растворе, что также сокращает срок службы электродиализатора.

Целью изобретения является повышение надежности и срока службы электродиализатора

Указанная цель достигается тем, что в многокамерном электродиализаторе, включающем катионообменные и анионообменные мембраны, образующие рабочие камеры, размещенные в них сетчатые прокладки, снабженные с двух противоположных сторон эластичными уплотняющими полосами. по15 вернутыми в двух смежных камерах относительно друг друга на 90, и внешние гидравлические коллекторы, соединенные с камерами, рабочие камеры снабжены дополнительными сетчатыми прокладками, расположенными в местах соединениях рабочих камер с коллекторами и выполненными в виде полос, имеющих ширину, равную ширине уплотняющих,полос.

25 На фиг. 1 и 2 изображены сечения двух смежных рабочих камер соответственно известного электродиализатора и предлагаемого.

Электродиализаторы включают близкорасположенные чередующиеся катионообменные 1 и анионообменные 2 мембраны, образующие рабочие камеры, т.е. камеры 3 обессоливания и камеры 4 концентрирования, сетчатые прокладки 5, снабженные с двух противоположных сторон эластичными полосами б уплотнения. Входные и выходные участки рабочих камер 3 и 4 предлагаемого электродиализатора дополнительно снабжены сетчатыми про40 кладками 7, выполненными в виде прямоугольных полос, по ширине не превышаюших ширину полос 6 уплотнения. Сетчатые прокладки 7 позволяют осуществить полное сжатие полос б уплотнения и жесткую фикса. цию мембран 1 и 2 в рабочем пакете при его стягивании, что обеспечивает надежную герметизацию рабочих камер 3 и 4, исключает прогиб мемб50 ран 1 и 2 под действием перепададавления в смежных камерах. Таким образом, в отличие от известного электродиализатора, где расстояние между мембранами 1 и 2 на входных

55 и выходных участках рабочих камер

3 и 4 уменьшается с величины N до величины N (N N) за счет деформации и вреэания сеток 5 в мембраны 1 н 2, расстояние между мембра,бп нами 1 и 2 на входных и выходных ) участках Ь остается постоянным (N = К), что существенно снижает гидравлическое сопротивление электродиализатора и повышает надежность и срок службы.

1029982

P„ атм сетка-плетенка артикул 7К сетка-плетенка артикул 8К

0,06

0,65

1 05

0I10

0,18

Было изготовлено и испытано четыре 50-камерных электродиализа тора с внешними коллекторами, включающие чередующиеся катионообменные MK-40 1 и анионообменные МА-40 2 мембраны с рабочей площадью каждой мембраны 1 дм и межмембранным расстоянием 0,45 мм. Уплотнительные полосы 6 наносились непосредственно на счетчатые прокладки 5, для чего использовался герметик. Сетчатые прокладки 5 и дополнительные сетчатые прокладки 7 изготовлены из капроновбй сетки-плетенки

ОСТ 17-46-71 и имеют ширину 15 мм.

Все исследования проводили на растворе хлорида натрия с концентраци-ей 100 мг/л.

Отличительные характеристики (падение напора (Р) в камерах электродиализатора с сетчатыми прокладками турбулизаторами

ОСТ 17-46-71 при объемном расходе раствора через одну камеру 20 л/ч) электродиализаторов с дополнительными прокладками и без них и результаты их испытаний представлены в таблице. В этой же таблице для сравнения приведены результаты, полученные на специальной лабораторной ячейке, позволяющей определить гидродинамические параметры

Тип рабочей камеры электродиализатора

Камера с сетчатыми прокладками без деформации (" холостой опыт") Камера с сетчатыми прокладками в сжатом пакете без дополнительных детчатых прокладок (известный электродиализатор) Камера с сетчатыми прокладками в сжатом пакете с дополнительными сетчатыми прокладками рабочего клапана, образованного дву. мя мембранами и сетчатой прокладкой в условиях, когда исключалась взаимная деформация прокладки и мембран, а также врезание сетчатой

"структуры" прокладки в мембраны (" холостой опыт") °

Характеристики известного и предлагаемого злектродиализаторов (выход по току, затраты электроэнер гии собственно на электродиализ, достигаемая глубина обессоливания) практически одинаковые. Опыт эксплуатации электродиализаторов с до15 полнительными сетчатыми прокладками показывает, что .срок их службы в растворах, содержащих механические и коллоидные примеси, в несколько десятков раз выше, чем ана20 логичных злектродиализаторов без компенсаторов. Так электродиализатор без дополнительных сетчатых прокладок с мембранным расстоянием

0,44 мм при очистке промывного раствора в производстве гидроокиси алюминия проработал 350 ч, а такой же аппарат с дополнительными сетчатыми прокладками на том же объекте и при неизменных условиях эксплуатаЗ ции без переборки мембран наработал ресурс более 4000 ч.

1029982

Составитель Т. Гуменюк

Редактор В. Иванова -Техред A,Бабинец Корректор Н. Джуган

Заказ 5031/8 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4