Электродиализатор
Изобретение позволяет надежно и эффективно глубоко обессоливать природную минерализованную воду. В электродиализаторе вход камер концентрирования гидравлически последовательно подключен к выходу камер обессоливания, а отношение количества камер обессоливания в каждой секции к количеству камер обессоливания в последней по ходу раствора секции определяется выражением (Ni/Ni)maxc4 20, где ( К ч + InNr; i - порядковый номер секции, считая от последней по ходу раствора секции; Ni, NI - количество камер обессоливания в последней и 1-й секциях соответственно; ,22-1,32 -эмпирический коэффициент, характеризующий качество гидравлического режима в камерах обессоливания . 1 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)ю В 01 0 61/46
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4880417/26 (22) 11.10.90 (46) 30.05.93. Бюл. N. 20
1 (75) Т.А.Каджая. А.И.Антадзе, Э,М.Балавадзе, И,M.Öåéòëèí, Н.В.Чхеидзе, Л.И.Лория и
Н,А.Тавдумадзе (73) Научно-производственное объединение
"Пластмассы" (56) Salto Т.at all "Примеры обессоливания технической воды с помощью электродиализа, Журн. ".Коге есуй", 1978, М 239, с. 54-61. (54) ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР (57) Изобретение позволяет надежно и эффективно глубоко обессоливать природную . минерализованную воду. В электродиализаИзобретение относится к устройствам для электрохимической обработки растворов электролитов методом электродиализа и, в частности, к конструкциям электродиализаторов для глубокого обессоливания природных соленых вод..
Цель изобретения — повышение надежности и снижение энергозатрат путем предотвращения осадкообразования, На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого электродиализатора.
Электродиализатор содержит катодную камеру I с расположенным в ней катодом 2 и анодную камеру 3 с расположенным в ней анодом 4, между которыми размещены чередующиеся камеры 5 и 6 обессоливания и концентрирования соответственно. Камеры
„„5U„„1819155 АЗ торе вход камер концентрирования гидравлически последовательно подключен к выходу камер обессоливания, а отношение количества камер обессоливания в каждой секции к количеству камер обессоливания в последней по ходу раствора секции определяется выражением (Ni/й1)там . 20, где
К
Ni=N> 1(Г+ТпЯ); i — порядковый номер секции, считая от последней по ходу раствора секции; Ni, и — количество камер обессоливания в последней и I-й секциях соответственно; k=1,22-1,32 — эмпирический коэффициент, характеризующий качество гидравлического режима в камерах обессоливания, 1 ил., 1 табл.
5 и 6 разделены между собой анионоселективными и катионоселективными мембранами 7 и 8. Вход 9 исходной воды гидравлически связан с камерами 5 обессоливания первой со стороны, например, катода 2 секции параллельно включенных рабочих камер. Секции параллельно включенных камер соединены между собой гидравлически последовательно и последняя, граничащая, например, с анодом 4 секция сзязана выходом камер 5 обессоливания с выходом 10 обессоленной воды иэ электродиалиэатора и с гидравлически последовательно подключенными камерами 6 концентрирования. Камеры 6 концентрирования последней по ходу раствора, т.е. граничащей с анодной камерой 3, секцией своим выходом связаны с дренажным выхо1819155 дом 11 концентрата из электродиализатора.
Количество камер обессоливания в каждой из гидравлически последовательно соединенных секций определяется зависимостями, приведенными в формуле изобретения.
Контур промывки электродных камер 1 и 3 на чертеже не показан.
Электродиализатор работает следующим образом.
Электродиализатор содержит катодную камеру 1 и анодную 3.
Исходная минерализованная вода поступает на вход 9 и далее по тракту обессоливания через камеры 5 обессоливания, с выхода которых обессоленная вода поступает на выход 10 электродиализатора и частично на промывку камер 6 концентрирования.
Концентрат из первой по ходу обессоливаемого раствора, т.е, прикатодной секции, поступает на выход 11 электродиализатора и через него в дренаж. При подаче напряжения на электроды 2 и 4 электродиализатора и наложении, вследствие этого, на поток исходной воды электрического поля постоянного тока происходит миграция ионов растворенных в воде солей из камер 5 обессоливания через мембраны 7 и 8 в камеры 6 концентрирования. Как сказано выше, камеры 6 концентрирования промываются встречным потоком глубокообессоленной воды.
Пример 1. Природную минерализованную воду с общим солесодержанием
6000 мг/л пропускают через камеры обессоливания электродиализаторов предложенной конструкции, в которых количество параллельно включенных камер обессоливания в гидравлически последовательно включенных секциях определяется предложенной зависимостью при различных значениях эмпирического коэффициента "К", равных 0,6; 1; 1,22; 1,26; 1,32; 1,5 и 2,0.
Расход воды через камеры обессоливания составляет 130 л/ч, причем около аи л ч обессоленной воды пропускают через камеры концентрирования. Солесодержание обессоленной воды составляет не более 30 мг/л Электродиализатор содержит 180 пар камер.
П р и м в р 2. Природную минерализованную воду обессоливают в электродилизаторе, собранном по схеме прототипа, снижая ее солесодержание с 6000 мг/л до
30 мг/л. Расходы воды через камеры обессоливания и концентрирования составляют по 130 л/ч. Электродиалиэатор содержит
180 пар камер, включенных гидравлически параллельно-последовательно.
N1, и — количество камер обессоливания в последней и t-й секциях соответственно;
К=1,22-1,32 — эмпирический коэффициент, характеризующий качество гидравлического режима в камерах обессоливания.
Результаты экспериментов приведены в таблице.
Результаты экспериментов позволяют сделать вывод о том, что при использовании предложенных конструкций электродиалИзатора при указанных в формуле изобретения предпочтительных пределах значений коэффициента К в наибольшей мере повышается надежность и экономичность про10 цесса. При понижении значений коэффициента К увеличивается количество последовательно включенных секций, гидравлическое сопротивление электродиализатора и расход энергии на прокачивание растворов, а при увеличении значений коэфэ фициента К сокращается количество секций при увеличении в каждой из них количества параллельно включенных камер, снижаются скорости потоков сред и создаются предпо20 сылки для возникновения концентрационной поляризации, приводящие к интенсификации отложений, снижению эффективности процесса и повышению напряжения и расхода электроэнергии на процесс электродиалиэа, а также снижению ресурса электродиализатора до его разборки с целью очистки камер и регенерации мембран, Формула изобретения
Электродиализатор для глубокого обессоливания воды, содержащий анодную и катодную камеры и расположенные между ними чередующиеся камеры обессоливания и концентрирования, разделенные анионо35 селективными и катионоселективными мембранами и гидравлически параллельно соединенные в секции, связанные между собой гидравлически последовательно, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения
40 надежности и снижения энергозатрат путем предотвращения осадкообразования, вход камер концентрирования гидравлически последовательно подключен к выходу камер обессоливания, а отношение количества ка45 мер обессоливания в каждой секции к количеству камер обессоливания в последней по ходу раствора секции определяется выражением
50 ()Ma c 20, й» й1 К (— ) где Й =Й1 + п
1 — порядковый номер секции, считая от последней по ходу раствора секции;
1819155
Значение коэ и иента К
Согласно прототипу
Показатель
1,5
0,6 согласно и е ожению
1,32
1,22
1,26
16
16
10
17,6
23,5
19,5
17,5
18,8
17,5
21,7
21,2
Более
3000
2200
Более
3000
Более
3000
Более
3000
Более
3000
850
900
Икодиая oda йонцвнпра
Редактор А.Горячева
Заказ 1945 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Плотность тока, мА/см
Количество гидравлически последовательно включенных секций, шт
Удельный расход электроэнергии кВт-ч/м
Ресурс работы электродиализатора без разборки для регенерации мембран и очистки каме, ч
Составитель Э.Балавадзе
Техред М.Моргентал Корректор И Шулла
