Электродиализатор

 

СОЩУР ДЩЕТСНИК

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А! (51)5 В 01 П 61/ Ð

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A В ТОРСКОМУ CBMPEYÅËÜCÒÈÓ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (46) 30.05.92. Бюл. № 20 (21) 4060527/.26 .1 (22) 03.03.86 . (72) В.Б. Журавлев, Г.К. Салдадзе и В.Н. Северцев (532 621.359.7(088.82 (562 Деминерализация методом электродиализа./Под ред. Д. Уилсона. N.

1963, с. 217-313.

i54 2 ЭЛЕКТРОДИАПИЗАТОР, (572 Изобретение относится к устройствам для деминералиэации промьппленной воды. Аппарат позволяет обеспечить очистку воды до удельного сопротивления не менее 200 кОм см н уменьшить энергозатраты. Для этого в аппарате электродиализные секции выполнены из установленных между их. электродами последовательно соединенных по

Гидравлическому потоку диалиэных эле" ментов, количество которых в каждой

„„S J„„3436309 последука ей злектрсдиалнзной секции меньше, чем в предыдущей. При этом каждый диалнзный элемент состоит из разноименных ноноселективных мембран, соединенных между собой на горизонтальном участке, по длине которого выполнены переточные отверстия.Участки соединения размещены в каждых двух соседннх диалнзных элементах соответственно в верхней и нижней частях мембран Суммарная площадь переточных отверстий в одной паре мембран не менее площади поперечного сечения рабочей рамки. Кроме того, порядок чередования разноименных ионоселективнъж мембран в диалнзных эле- а ментах последующей электродиалиэной

Я секции протипопопопеи поркцИу пере- ( дования разноименных ионоселектнвных мембран в предыдущей электродо- С диализной секции. 1 табл., 1 ил.

l 436309

Изобретение относится к устройствам цеминерализацни промышленной воды, н частности к электроднэлизным аппаратам фильтр-прессного типа„ и может быть использовано при производстве изделий электронной техники, а также и химии, энергетике и медицине.

Цель изобретения — увеличение сте"!О пени очистки нри одновременном сни-. жении расхода электроэнергии.

На чертеже показан многосекциониый электродиализатор фильтр-прессного типа, сбдержащий ряд электродиализных секций, например три электродиализные секции !,2,3, В каждой электродиализной секции установлены диализные элементы 4, последовательно соединенные по гид- 2О равлическому потоку. Количество ди.— ализных элементов 4 н каждой последующей электродиализной секции меньше, чем в предыдущей, напрк ер н пер- вой секции .! установлено 75 диализ" 25 ных элементов, но второй 2-50, в третьей 3-25 элементов. Количество элементов выбрано из условия равен- . ства суМмарного сопротивления н каждой секции, ЗО

Для московской водопроводной воды, концентрация солей в которой колеблется в пределах 200-300 мг/л, такой набор диализных элементов целесообразен при получении на выходе иэ аппарата воды с сопротивлением 2ООкОМ, 35 при этом на. каждую секцию подается одинаковое напряженке, позволяющее использовать один источник постоянного тока, причем токи получаются близ- >

l кими по значению. Такая зависимость сохраняется только в узком диапазоне скоростей опресияемого потока. Диализные элементы размещены н электродиализиых секциях между двумя перфорированными электродами-анодом 5 и катодом 6 с примыкающим к.ним соотвествеино катионоселективной 7 и анионоселективиой 8 мембранами. Камеры

9 для отвода газов образованы с no" мощью pccwoR вставленных между одно полярными электродами соседних злектродийлизных секций, например между элек .Гродами -анодами 5 первой и второй 2 электродиалиэных секций и катодами б Второй 2 и третьей 3 секций. Иезиду крайними электро!пами и крьшпсамн !О, закрывающими аппарат .с торцов также установлены рамки с образованием камер 9 длл отвода газа ..

Крьпаки О, имеющие одна входной 1, другая выходной 2 штуцерэ, закреплены прижимными плитами 3 посредством стяжного устройства !4. Для подачи н электродиэлизэтор исходной воды, для обеспечения перетока воды между cpкцнями и выхода опресненной воды кмеютсл каналы !5, !6, !7. Каждый диализпьа элемент 4 состоит из рабочей рамки н клапана для отвода концентрата, размещенного между парой разноименных мембран (анионообменной и катионообменной), соединенных между собой «а горизонтальном участке, например, сваркой, по длине которого выполнены переточные отверстия !8.

Участки соединения мембран, а следовательно, и переточные отверстия !8 размещены н каждых двух соседних диализных элементах 4 соответственно в верхней и нижней частях мембран, Площадь участка соединения разноименных ионоселектинных мембран состав- . ляет 3-4 площади проходного сечения рабочей рамки. Такой запас площади достаточен для надежного соединения мембран g исключает проникновение воды из опресняемого.потока в межмембранное пространство. Увеличение же участка соединения приводит к неоправданной потере работающей на пе-. ренос ионов площади мембран, Для исключения сужений r äðàâëè÷åñêîãî тракта и формирования потока, обладающего единой линейной скоростью, суммарная площадь переточных отнерстий !8 в одной паре мембран не менее площади поперечного сечения рабочей рамки.

Порядок чередования разноименных ионоселектинных мембран в диализных элементах 4 последующей электродиализной секции противоположен порядку чередонания ра" íîèìåííûõ ионоселективных мембран в предыдущей электродиализной секции.

Например, н первой секции чередуются анионоселектинные мембраны с катионоселектинными, а во второй

1екции 2 чередуются катионоселективные мембраны с анионоселектинными.

Электродиализатор работает следую-шим образом.

Исходная вода подается через входной штуцер !!, выполненный в крышке !

О, и через канал,5 в первую электродиализиую секцжо !, Далее через

40

3 кянллы !б нодл цостуцлет со<;тBeTct вениo во вторун1 секцию 2 и трpTûî, секцию 3. Пройдя через все секции электродиллиялторл, вопя 1ереэ канал

17 и выходной штуцер 12 выводится ил него. Герметичность мнив секционного электродиализяторл обеспечивлется стяжным устройством 1 4, скрепляющим все его секции при помощи прижимных плит 13.

На электроды-аноды 5 и катоды б каждой злектродиалиэиой "åêöèè подается одинаковое напряжeíèe постоянно—

ro тока от одного источника, поскольку в электродиялиэаторе количество элементов каждой последующей секции меньше, чем в предыдущей, и суммарное сопротивление каждой секции одинаково. В процессе электродиялиза, происходящего в объеме диалиэного элемента 4, образованного рабочей рамкой и парой мембран, диссоциированные ионы растворенных солей {концентрат) переходят в пространство между мембранами и выводятся оттуда индивидуально через клапаны каждого диалиэного элемента

4. Последовательно по гидравлическому потоку диалиэат перетекает из одного диализного элемента 4 в после° дующий через переточные отверстия 18, выполненные на горизонтальном участке соединения пары разноименных ионоселективных мембран, например в верхней части мембран. При этом благодаря соединению пары мембран между собой на участке с площадью, составляющей 3-4 площади проходного сечения рабочей рамки, исключается проникновение воды из опресняемого потока в межмембранное пространство.

Так как суммарная площадь переточных отверстий 18 в одной паре мембран не менее площади поперечного сечения опресняемого потока (поперечного сечения рабочей рамки), то поток протекает через переточные отверстия

18 без образования застойных эон и с одной линейной скоростью. Далее „, опресняемый поток, попадая в следующий соседний диализный элемент

4, вновь проходит rio всей площади рабочей рамки. Концентрат переходит в пространство между мембранами, откуда выводится через клапан.Опре деляемый поток через переточные отверстия 18, расположенные в данном диалиэном элементе 4 в нижней части мл. ябрлн, переходит в следующий диллиэный элемент 4 и т.д. Из последнего диллилного элементл 4 первой секции диллнэлт поплд; ет в прострлнство, образованное рабочей рамкой ионлселективной мембраной (например 8) госледнего диллиэного элементя 4 и одноименной чоноселективной (катионоселективной 7) мембраной, прилегающей к электроду-аноду

5,перетекает через канал 16 и попадаeò в яналогич;ое пространство между двумя кятионоселективными мембранами, разделенными рабочей рамкой второй электродиялизной секции 2.Порядок чередования разноименных ионоселективных мембран второй секции 2 противоположен порядку чередования мембран второй секции 2 .. На поверхностях элек" тродов-анодов 5 и катодов 6, сопряжеш"ых соответственно с катионосе лективными 7 и анионоселективными

8 мембранами, образуются злектролизные газы, которые собираются в камерах 9 для отвода газа. Диализат, пройдя последовательно все диалиэные элементы всех электродиализных секций многосекционного злектродиализатора, опресняется до удельного сопротивле ния не менее 200 кОм см.

Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить по сравнению а прототипом следующие преимущества (см. таблицу) .

Как видно иэ таблицы глубина очистки воды по предлагаемому изобретению во много раз превьппает глубину очистки по прототипу, энергозатраты в три раза меньше, чем по прототипу, выход конеч»

O ного продукта почти в два раза вьппе.

Кроме того, количество сбросной воды в пять раэ меньше, чем по прототипу, и исключено выделение газообразного хлора.

Формула и з о б р е т е н и я

Злектродиализатор фильтр-пресс ного типа для очистки воды, включающий электроды„ между которыми размещены разноименные ионоселективные мембраны и рабочие рамки, образующие рабочие камеры, пары электродов, делящие злектродиалиэатор на секции, прижимные плиты и стяжное устройст-.. во, патрубки ввода и вывода воды, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени очистки

)436309

Показатель

Прототип Предлагаемый

Глубина очистки, мг/л

500-1000

3 (что соответствует 200 кОм ° ем) Энергоэатраты на ) т воды„ кВт/ч j,0

0,3

Выход конечного продукта, Е

90

Составитель О, Эобнин

Редактор П, Курасова Техред Й.Дидык Корректор И. Куска

Заказ 2443 ÍPÂÕ Подпис ное

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

133035, Москва, М 35, Раушская наб, p,. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная, 4 при одновременном снижении расхода электроэнергии, пары электродов делят злектродиалнзатор на три секцйй, и коЛйчеЬтва рабочих камер в секциях относятся ме жду собой как

5:Э:2, начиная от патрубка ввода, s рамках, ограничивающих пары злек" тродов, выполнены каналы.,соединяющие камеры двух соседник, секций, на сторойах электродов, обращенных

s,рабочие камеры, наложены ионосе- лективйые мембраны, в секциях соседние разноименные ионоселектив6 ные мембраны соединены друг с другом и в месте их соединения выполнено ) отверстие, отверстия в двух соседних ларах мембран размещены соответственно в верхней,и нижней,частях мембран„ а порядок чередования разноименных ионоселективных мембран в . последующей электродиализной секции противоположен порядку чередованйя в предьдущей электродиалйзной сек- ции, при этом патрубки ввода и выво-, да размещены на противоположных прижимных плитах,