Способ обескремнивания воды

 

Изобретение относится к прикладной электрохимии, в частности к электромембранной технологии, и может быть использовано для получения деионизованной воды из природных вод и производственных растворов с высоким исходным содержанием соединений кремния. Целью изобретения является увеличение степени очистки воды от соединений кремния и исключение потребления химреагентов. Способ обескремнивания воды путем электродиализа проводят в электродиализаторе с чередующимися биполярными и анионообменными мембранами, образующими щелочные и кислотные камеры, при плотности тока 0,05- 0,5 А/дм2, причем обрабатываемую воду подают в щелочные камеры. 2 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823472/26 (22) 06.04.90 (46) 15.04.92. Бюл. ¹ 14 (71) Кубанский государственный университет и Специализированное конструкторскотехнологическое бюро "Прогресс" (72) В.И.Заболоцкий, А.А.Шудренко, В.М.Лаптев, Ю,Г.Тризин и Г.М,Шеретова (53) 661.957.3 (088.8) (56) Патент США № 4298442, кл. В 01 D 13/02, опублик. 1982. (54) СПОСОБ ОБЕСКРЕМНИВАНИЯ ВОДЫ (57) Изобретение относится к прикладной электрохимии, в частности к электромембИзобретение относится к прикладной электрохимии, в частности к электромембранной технологии, и.может быть использовано для получения деионизованной воды из природных вод и производственных растворов с высоким исходным содержанием соединений кремния.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности является электродиализный способ удаления силикатов, в котором обескремнивание осуществляют в электродиализном аппарате с чередующимися анионообменными и катионообменными мембранами. Для перевода силикатов в анионную форму обрабатываемую воду предварительно подщелачивают до значений рН 9,5-11,5 любыми растворимыми гидроксидами, либо содой.

„,5U„„1726389 А1 (si)s С 02 F. 1/469, В 01 0 61/44 ранкой технологии, и может быть использовано для получения деионизованной воды из природных вод и производственных растворов с высоким исходным содержанием соединений кремния. Целью изобретения является увеличение степени очистки воды от соединений кремния и исключение потребления химреагентов. Способ обескремнивания воды путем электродиализа проводят в электродиализаторе с чередующимися биполярными и анионообменными мембранами, образующими щелочные и кислотные камеры, при плотности тока 0,050,5 А/дм2, причем обрабатываемую воду подают в щелочные камеры. 2 табл., 1 ил.

Недостаток способа заключается в использовании реагентов для поддержания необходимого значения рН воды. Кроме того, способ не позволяет достичь высокой степени очистки воды от соединений крем- О" ния. (л)

Целью изобретения является увеличе- (ф ние степени очистки- воды от соединений 0 кремния и исключение потребления химреагентов.

Указанная цель достигается тем, что в способе обескремнивания воды электродиализом в электродиализаторе с чередующимися ионообменными мембранами, одни из которых — анионообменные, в качестве других мембран используются биполярные мембраны, обращенные анионообменной стороной к аноду с образованием кислотных и щелочных камер, исходную воду подают в

1726389 щелочные камеры и процесс ведут при плотности тока 0,05-0,5 A/äì .

На чертеже представлена схема электродиализатора, используемого для удаления силикатов, состоящего иэ чередующихся анионообменных 1 и биполярных 2 мембран, образующих щелочные

3, кислотные 4, электродные 5, 6 камеры.

Катод 7 выполнен из нержавеющей стали

Х18Н10Т, в качестве анода 8 используют оксидный рутениево-титановый электрод.

Биполярные мембраны 2 анионитовой стороной обращены к катоду 7.

Очищенную воду подают в щелочные камеры 3 электродиализатора. Под действием внешнего постоянного электрического поля в биполярной мембране 2 на границе раздела анионитовой и катионитовой сторон происходит диссоциация молекул воды.

Ионы гидроксила переносятся .в щелочную камеру 3 и смещают рН обрабатываемой воды до значений 9,5-11,0, при этом силикаты переходят в анионную форму НгЯОз, $!Оз и под действием электрического поля вместе с гидроксил-ионами мигрируют через анионообменную мембрану 1 в кислотную камеру 4. Протоны водорода переносятся из биполярной мембраны 2 в кислотную камеру 4, нейтрализуют появившиеся здесь гидроксил-ионы, а их избыток препятствует нежелательному процессу осадкообразования кремниевой кислоты в этих камерах, Пример. Для обескремнивания воды были собраны два геометрически одинаковых электродиализатора. В аппарате по предлагаемому способу использовали ани. анообменные мембраны MA-41И1 и биполярные мембраны МБ-3 2. В аппарате, собранном по прототипу, вместо биполярных мембран использовали катионообменную мембрану MK-40. Исходный раствор, содержащий 15 мг/л силиката натрия, подавали B прямоточном режиме в щелочные 3 (для прототипа в обессоливающие) камеры аппаратов с одинаковой объемной скоростью 0,6 л/ч. Раствор, подаваемый в аппарат по прототипу, предварительно подщелачивали до рН 10,5. Кислотные 4 (в прототипе концентрирующие) и электродные камеры 5, 6 исследуемых аппаратов промывали дистиллированной водой с той же объемной скоростью. Процессы электродиализной очистки проводили в гальванос.татическом режиме. При каждом фиксированном токе достигалось стационарное состояние, при котором рН и концентрация силикат-ионов, измеренные с 30минутным интервалом, отличались не более чем на 3%, 5 Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, при одинаковой. плотности тока в предлагаемом способе с биполярными мембранами удается за про10 ход вдвое снизить концентрацию силикатов, в то время как в известном способе уменьшение концентрации силикатов не превышает 15%. При этом энергозатраты в предлагаемом способе в несколько раэ

15 меньше, чем в известном. Таким образом, применение электродиализатора с биполярными мембранами позволяет эффективно обескремнивать воду без применения хим реактивов.

В табл. 2 приведены результаты испыта20 ний предлагаемого электродиализатора с целью определения оптимальной плотности тока. . Как видно из табл. 2, при плотности тока меньше 0,05 А/дм степень очистки воды от

25 силикатов мала, при плотности тока больше

0,5 А/дм значительно увеличиваются удельные энергозатраты. Поэтому для проведения процесса обескремнивания выбран оптимальный интервал плотности тока

30 от 0,05 А/дм до 0,5 А/дм, позволяющий снизить концентрацию силиката натрия в

2-5 раз при небольших энегозатратах. Таким образом, представленные в табл. 1 и 2 опытные данные свидетельствуют о достижении поставленной задачи за счет проведения процесса обескремнивания в электродиализаторе с чередующимися биполярными и анионообменными мембранами при плотности тока 0,05-0,5 А/дм, Формула изобретения.

Способ обескремнивания воды электродиализом в электродиализаторе с чередующимися ионообменными мембранами, одни

45 из которых анионообменные, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени обескремнивания и исключения потреблния химреагентов, в качестве других мембран используются биполярные мембраны, 50 обращенные анионообменной стороной к аноду с образованием кислотных и щелочных камер в электродиалиэаторе, с подачей исходной воды в щелочные камеры и процесс ведут при плотности тока 0,05-0,5

55 А/дм .

1726389

Таблица 1

Сравнительная характеристика известного и предлагаемого способов обескремнивания воды с начальной концентрацией силиката натрия 15 мг/л

Таблица 2

Зависимость степени очистки и энергозатрат от плотности тока в предлагаемом способе

17263S9

/ цу.щйеиюЧ РфйСоставитель О.Зобнин

Редактор M.Ñàìåðxàèîâý Техред М,Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 1243 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж 35, Рэушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101