Способ опреснения воды

 

1. СПОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ путем электродиализа в электродиалиэаторе с анионитовыми и катионитовыми мембранами, образующими камеры концентрирования и обеесоливания, с нанесением на катионитовые мембраны в камерах обеесоливания вещества с катионными группами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности процесса за счет : уменьшения образования осадка на мем .бранах и увеличения концентрации рассола , в воду предварительно вводят полиэлектролит с отрицательно заряжен ными ионогенными группами. - , .2 . CnocoR по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полиэйектролита используют полиакриламид или альгинат натрия в количестве (Л 0,25-3,0 мг/л.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

/А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЯ ЦТИЙ (21) 3513783/23-.26 ,(22) 19. 11. 82 (46) 23. 11.84. Бюл, У 43 (72) М.И. Пономарев, О.P. Шендрик, В.Д. Гребенюк, Ю. А. Антонов, С,А. Волков и В.И. Писарук (71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского (53) 621. 351(088. 8) (56) 1. Гребенюк В.Д. и др. Электродиализ умягченной шахтной воды.

Журнал прикладной химии, 1979, 52, И 6. с. 1262-1266

2. Патент Великобритании У 1487271, кл. С 7 В1опублик. 1976. (54) (57) 1. СПОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ путем электродиализа в электродиалиаю (11) 1 заторе с анионитовыми и катионитовыми мембранами, образующими камеры концентрирования и обессоливания, с нанесением на катионитовые мембраны в камерах обессоливания вещества с катионными группами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности процесса за счет уменьшения образования осадка на мем.бранах и увеличения концентрации рассола, в воду предварительно вводят полиэлектролит с отрицательно заряжен ными ионогенными группами.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ н и с я тем, что в качестве полиэлектролита используют полиакриламид или альгинат натрия в количестве

0,25-3,0 мг/л.

СО к к :Е к

P = — р, )

:Е„с с

Е

1 1 1250

Изобретение относится к области

1 электрохимии и может быть использо- вано для деминерализации солоноватых вод в промьппленности и коммунальном хозяйстве. .5

Извествн способ опреснения жестких вод методом электродиализа, состоящий в том, что для получения концентрированного рассола солоноватая вода перед опреснением подвергается глубокому умягчению fl .1.

Хотя этот способ позволяет получить рассолы общим солесодержанием до 150 г/л, он обладает рядом существенных недостатков: строительство установки требует дополнительных капитальных вложений, создания громозд кого реагентного хозяйства, постоян. ного снабжения устансвки реагентами ,или организации их производства на . - 2р месте., Известен способ опреснения воды путем электродиализа в электродиализаторе с анионитовыми и катионитовыми мембранами, образующими камеры 25 концентрирования и обессоливания с нанесением на катионитовые мембраны в камерах обессоливания вещества с катионными группами. В частности, источником катионов может. быть амин, соль амина, производное амина или . четвертичного аммония 2 .

Известный способ электродиализа обеспечиваетпреимуществеиный перенос З5 в рассап однозарядных катионов, что уменьшает вероятность образования осадков солей жесткости в рассольных камерах и обеспечивает концентрирование более чистого продукта — рассо-40 ла соли с однозарядным катионом, чем при использовании обычных катионито-. вых мембран. В случае электродиализа. морской воды этим продуктом является рассол хлорида натрия, а нежелатель- 45 нымн примесями, на уменьшение перено:са которых направлено применение специальной катионитовой мембраны — соли, содержащие катионы Са +и Mg Эффективность разделения одно- и двух- 50 зарядных катионов в известном спосо-, бе оценивается величиной специфической селективности мембраны.

00 2 где Ск 2и к — соответственно конР P центрация двухзарядных и суммарная кон-, центрация однозаряд" . ных катионов в обессоливаемой воде;

C„ >и С -. те же величины в расP P с оле . Конце нтрации выражены в г-экв/л.

Увеличению эффективности разделения ионов при неизменном составе обессоливаемой воды соответствует уменьшение величины отношения C„ /С

Таким образом, более эффективному способу избирательного электродиализа к+2 соответствует меньшая величина Р> .

В известном. способе наиболее эффективное разделение одно- и двухзарядных катионов составляет 0,26. Однако,полученная степень разделения ионов невелика. При обессоливании морской воды и растворов с большим, чем в

2= морской воде содержанием ионов SO

{0,05 г-экв/л) возможно образование в рассольной камере осадка сульфата кальция. В этой связи при промышленном производстве рассола хлорида натрия из морской воды последнюю перед подачей на электродиализные установки необходимо подвергать предочистке от ионов Са .

Цель изобретения — повышение надежности процесса за счет уменьшения образования осадка на мембранах и увеличение концентрации рассола.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу опреснения воды путем электродиализа в электродиализаторе с анионитовыми и катионитовыми мембранами, образующими камеры концентрирования и обессоливания, с нанесением на катионитовые мембраны в камерах обессоливания.вещества с катионитовыми группами, в воду предварительно вводят полиэлектролит с отрицательно заряженными ионогенными группами.

В качестве полиэлектролита используют полиакриламид или альгинат натрия в качестве 0,25-3,0 мг/л.

Химизм предлагаемого способа заключается в следующем.

Полиэлектролит с отрицательно заряженными группами, сорбируясь на образующихся в диализате.частицах карбоната кальция, коагулирует взвесь, препятствует осаждению частиц СаСО> на катионитовой мембране и тем са11250

3 мым уменьшает перенос ионов Саг в рассол.

Пример . 1. Опреснению в лабораторном электродиализаторе при плотности тока 1 А/дм подвергают

;имитат сточной воды шахты Петров- ская ПО "Донецкуголь". В воду, поступающую на опреснение, вводят полиакриламид (ПАА) . о его общей концентрации 0,25 мг/л. Опресненная во- Ip да с солесодержанием 0,5 г/л содержит

0,2 мг-экв/л ионов Са, что соответ2+ ствует нормам на питьевую воду. Кон-. центрация ионов кальция в рассоле с содержанием 83 г/л составляет

1О мг-экв/л.

В полученном рассоле концентрации ионов Hg, Ca +и На составляют соответственно 1 10 1 10 ги 1,4 г-экв/л, Определяют значения величин, входящих. 2р в соотношение (1) . С =, 9 10 г-экв/л;

47

С „= 9,4-10 г-экв/л; СД = о .о,, 1 ° 10 гг-экв/л; СР = 1,4 г-.экв/л. -Л-К са+г

Рассчитывают величину P- „

Сс 1 10 -9 4 -10 = 0 0075.

1 4 9.10З

Э

Концентрация ионов Са в рассоле и значение специфической селективности при иных концентрациях ПАА и зр без введения ПАА приведены в табл.).

Таким образом, введение ПАА в опресняемую воду уменьшает величину

С +2

P увеличивая тем самым избирательЕк ность электродиализа. Сопоставляя 35 лучшие значения специфической селек:. тивности для известного 0,26 и,предлагаемого способа 0,075 (в табл. 1 величина указана с точностью до 0,01), можно прийти к выводу, что предлагаемый способ электродиализа позволяет в 0,26:0,075 = 3,5 раза увеличить избирательность электродиализа. При идентичном составе обессоливаемой воды это эквивалентно снижению переноса 45 в рассоле ионов Сагаев 3,5 раза, что позволяет утверждать, что вероятнооть образования осадка на мембране уменьшается.

П р и.м е р 2. Опреснению в лабо-5Р раторном электродиализаторе при плотности тока 1 А/дм подвергают имитат сточной воды шахты Петровская. Условия проведения процесса идентичны описанным в примере 1. 55

В воду, поступающую на опреснение, вводят альгинат натрия в количестве, обеспечивающем его общую концентра00 4 цию в опресняемой воде 1 мг/h. В результате опреснения получают рассол с солесодержанием 106 г/л, в котором концентрация ионов Са составляет

14,7 мг-экв/л. Т.е. перенос ионов

Са в рассол в 6,6 раз меньше, чем в известном способе (97 мг-экв/л). В результате опреснения получают рассол, содержащий 2 г-экв/л ионов Na+ и г+ .

14 j мг-экв/л ионов Са.. Величина

Р ",составляет 0,077.

При различном содержании ПАА вели+ чины концентрации ионов Са в рассоле представлены в табл. 2.

Таким образом, введение ПАА в опресняемую воду уменьшает перенос ионов Сагае в рассол в 7-10 раз по сравнению с известным способом(97мг-экв/л ).

При концентрациях llAA меньших

0 25 мг/л увеличивается перенос ионов

Са в рассол и тем самим уменьшается предельно допустимая концентрация рассола, которая может быть получена в процессе электродиализа. При концентрации ПАА 0,25 мг/л и более перенос Са +s рассол практически не меняется и верхний предел концентрации ПАА определяется экономическими показателями процесса и назначением опресняемой воды. Так, если опресняемую воду чредполагается использовать для питьевых целей, концентрация в ней ПАА не должна превы-. шать 2 мг/л. В этой связи количество вводимого ПАА составляет 0,253,0 мг/л.

Как видно из приведенных данных предлагаемый способ опреснения жестких вод электродиализом в присутствии полиэлектролита с отрицательно за ряженными ионогенными группами позволяет увеличить концентрацию получаемого рассола в 2,8-3,4 раза. по сравнению с известным способом, при котором концентрация рассола не дол- жна превышать 33-35 г/л. Так как для дальнейшей переработки рассола последний должен доупариваться до

300. г/л, затраты на утилизацию рассола уменьшаются в 2,8-3,4 раза. Кроме того, нредлагаемыи способ позволяl ет предотвратить осадкообразование на ионообменных мембранах и обеспечить надежную работу электродиализатора. указанные преимущества пред лагаемого способа. достигаются за счет уменьшения в 5-10 раз переноса ионов г+

Са в рассол по сравнению с иэвестньм способом.

1125000

Таблица 1

Концентрация ПАА в опресняемой воде, мг/л

0,25

0,1

0 5

1,0

100 22

0,55 О, 16

Ф

Концентрация иона Na в рассоле составляет от 1,9 г-экв/л.

Таблица 2

0 5

0,25

1,0

0,1

10

Редактор Н. Яцола

Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8351/6

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

Концентрация ионов

Са в рассоле, мг"экв/л сФ "+

Р Хк

Концентрация ПАА в опресняемой воде, мг/л

Концентрация ионов

Са +в рассоле, мг/экв/л

10 14 12

008 0 10 009

Составитель О. Зобнин

Техред Л. Крцшбняк Корректор О. Тигор,