Многокамерный электродиализатор

 

Изобретение относится к технике электролиза, в частности к электродиализаторам с малыми межмембранными расстояниями, предназначенными для глубокой деминерализации растворов. Электродиализатор включает чередующиеся ионообменные мембраны, сетчатые прокладки, уплотнительные элементы. Уплотнительные элементы выполнены в виде эластичных нитей толщиной в 1,3 1,4 раза большей, чем толщина сетчатой прокладки, и закреплены на мембранах посредством выступов, прорезей или отверстий в мембранах в натянутом состоянии с относительным удлинением 1,2 - 1,3. 3 ил.

Изобретение относится к технике электродиализа, в частности к электродиализаторам с малыми межмембpанными расстояниями, предназначенными для глубокой деминеpализации растворов.

Известен электродиализатор с внешними гидравлическими коллекторами и перекрестным расположением трактов обессоливания и концентрирования. Уплотнительные элементы в таком электродиализаторе выполнены из инертных материалов в виде плоских прямоугольных полос.

Недостатком этого электродиализатора является низкая надежность из-за трудности герметизации рабочих камер и увеличения гидравлического сопротивления входных и выходных участков камер, вследствие деформации и вдавливания в мембраны сетчатых прокладок.

Известен электродиализатор, в котором эластичные полосы уплотнения имеют продольные выступы и нанесены на края сетчатых прокладок, заполняющих рабочие камеры.

Для обеспечения надежной герметизации рабочих камер такого электродиализатоpа требуется большое усилие при стягивании мембранного пакета, что приводит к утяжелению и усложнению прижимных плит и других деталей конструкции, деформации сетчатых прокладок, полос уплотнения и мембран, что обуславливает неравномерность гидродинамических условий протекания раствора в рабочих камерах. Кроме того, сложной и трудоемкой является процедура нанесения полос уплотнения на сетчатые прокладки. Известные конструкции электродиализаторов допускают сборку мембранных пакетов только при набухшем состоянии мембран, что приводит к дополнительным операциям при сборке и исключает возможность хранения и транспортировки электродиализаторов без использования специальных консервантов при отрицательных температурах.

С целью увеличения надежности, обеспечения сборки и хранения электродиализаторов с мембранами в ненабухшем (сухом) состоянии в многокамерном электродиализаторе, включающем чередующиеся ионообменные мембраны, сетчатые прокладки, уплотнительные элементы, образующие рабочие камеpы, уплотнительные элементы выполнены в виде эластичных нитей толщиной в 1,3-1,4 раза большей, чем толщина сетчатой прокладки и закреплены на мембранах посредством выступов, прорезей или отверстий в мембранах в натянутом состоянии с относительным удлинением 1,2-1,3.

На фиг. 1-3 изображен многокамерный электродиализатор.

Электродиализатор включает мембрану 1 с расположенными на ней уплотнительными элементами 2, сетчатой прокладкой 3. Уплотнительные элементы 2 закреплены на мембранах 1 со стороны сетчатой прокладки 3 посредством отверстий 4 (фиг. 1), выступов 5 (фиг. 2) или прорезей 6 (фиг. 3).

Уплотнительные элементы 2 выполнены в виде эластичных нитей толщиной в 1,3-1,4 раза большей, чем толщина сетчатой прокладки 3. При меньшей толщине уплотнительных элементов 2 не обеспечивается надежная герметизация рабочих камер электродиализатора, при большей толщине возникает деформация мембранного пакета при его стяжке. Уплотнительные элементы 2 закреплены на мембранах 1 в натянутом состоянии с относительным удлинением 1,2-1,3. Если относительное удлинение меньше, чем 1, 2, то это приводит к изгибу эластичных нитей в поперечном направлении при стягивании мембранного пакета, и, как следствие, к нарушению герметизации рабочих камер; при относительном удлинении большем, чем 1, 3, чрезмерное натяжение эластичной нити уплотнения изгибает мембраны при сборке мембранного пакета, что препятствует его равномерному стягиванию.

П р и м е р. Для подтверждения возможности сборки и хранения электродиализатора предлагаемой констpукции был собран электродиализатор, состоящий из чередующихся ионообменных мембран 1 марки МК-40 и МА-40, находящихся в сухом (ненабухшем) состоянии, уплотнительных элементов 2, представляющих собой резиновые нити марки ТУ-89-6-09-80, закрепленных на мембране 1 при относительном удлинении 1,2-1,3, сетчатых прокладок 3 (ОСТ 17-46-82, арт. 12К). Толщина уплотнительных элементов 2 в 1,3 раза больше толщины сетчатых прокладок 3.

В таблице представлена сравнительная оценка характеристик предлагаемого электродиализатора и известного, имеющих одинаковое число камер и их геометрические размеры.

Как видно из таблицы, для обеспечения надежной герметизации рабочих камер предлагаемого электродиализатора требуется давление на прижимные плиты более чем в два раза меньшее, чем в известном (4,5˙10⁴ Н/м² и 11,0˙10⁴ Н/м² соответственно).

При этом падение давления в тракте обессоливания при одинаковом расходе жидкости (например 50 л/ч) для предлагаемого электродиализатора более чем в два раза ниже, чем в известном (0,13 атм и 0,28 атм соответственно). Степень обессоливания при этом сохраняется.

Таким образом, предлагаемая конструкция дает возможность сборки и хранения электродиализатора с мембранами в сухом состоянии, при этом увеличивается надежность при сохранении всех остальных параметров.

Формула изобретения

МНОГОКАМЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР, включающий чередующиеся ионообменные мембраны, сетчатые прокладки, уплотнительные элементы, образующие рабочие камеры, отличающийся тем, что уплотнительные элементы в виде эластичных нитей толщиной, в 1,3 1,4 раза большей толщины сетчатой прокладки, и закреплены на мембранах посредством выступов, или прорезей, или отверстий в мембранах в натянутом состоянии с относительным удлинением 1,2 1,3.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4