Многокамерный электродиализатор

 

Изобретение относится к технике электродиализа, в частности к многокамерным электродиализаторам с малым межмембранным расстоянием, заполненным гранулами ионообменной смолы. Электродиализатор включает чередующиеся ионообменные мембраны, сетчатые прокладки, гранулы ионообменной смолы, уплотнительные полосы. На поверхности ионообменных мембран нанесены углубления сферической формы диаметром равным 0,8 - 0,9 и глубиной равной 0,1 - 0,2 от толщины уплотнительных полос. В эти углубления помещены гранулы ионоообменной смолы диаметром равным 0,8 - 0,9 от толщины уплотнительных полос. На входах и выходах камер помещены сетчатые прокладки, выполненные одинаковой шириной с уплотнительными прокладками и толщиной равной 0,8 - 0,9 от толщины уплотнительных полос. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технике электродиализа, в частности к многокамерным электродиализаторам с малым межмембранным расстоянием, заполненными гранулами ионообменных смол.

Известен многокамерный электродиализатор, в котором камеры обессоливания снабжены сетчатыми прокладками, и каждая гранула ионита размещена в ячейке сетчатой прокладки.

Предотвращая расслоение и вымывание из камер гранул ионита, сетчатые прокладки, являясь электроизоляторами, снижают эффективность процесса электродиализа, а именно увеличивают электросопротивление мембранного пакета, экранируют активную поверхность мембран, уменьшая тем самым степень обессоливания и увеличивая энергозатраты.

С целью увеличения производительности, степени обессоливания, снижения энергозатрат в многокамерном электродиализаторе, включающем чередующиеся ионообменные мембраны, сетчатые прокладки, гранулы ионообменной смолы, уплотнительные полосы, на поверхности мембран нанесены углубления сферической формы диаметром, равным 0,8-40,9, и глубиной, равной 0,1-0,2 от толщины уплотнительных полос, в которые помещены гранулы ионообменной смолы, диаметром, равным 0,8-0,9 от толщины уплотнительных полос, а сетчатые прокладки шириной, равной ширине уплотнительных полос, и толщиной, равной 0,8-0,9 от толщины уплотнительных полос, расположены на входах и выходах камер.

На фиг. 1 и фиг.2 изображена камера предлагаемого электродиализатора в различных проекциях.

Электродиализатор состоит из ионообменных мембран 1, уплонительных полос 2, гранул ионообменной смолы 3, сетчатых прокладок 4. На поверхности мембран 1 нанесены углубления 5 сферической формы.

Углубления 5 служат для удержания гранул 3 при подаче в камеру обрабатываемого раствора и предотвращают вымывание и расслаивание гранул 3 в камере. Размер углубления 5 равен 0,1-0,2 от толщины уплотнительных полос 2. Размер углублений 5 меньший, чем 0, от толщины уплотнительных полос 2 не обеспечивает надежное удержание гранул 3 при циркуляции раствора через камеру. Размер углублений 5 больший, чем 0,2 от толщины уплотнительных полос 2, приводит к уменьшению площади поперечного сечения камеры и увеличению ее гидравлического сопротивления при прокачивании обрабатываемого раствора.

Гранулы ионообменной смолы 3 отбирают диаметром равным 0,8-0,9 от толщины уплотнительных полос 2 и помещают в углубления 5 сферической формы, диаметр которых равен 0,1-0,2 от толщины уплотнительных полос 2. После стяжки мембранного пакета и деформации уплотнительных полос 2 обеспечивается надежная герметизация камеры и фиксация гранул 3 в углублениях 5. Сетчатые прокладки 4 толщиной, равной 0,8-0,9 от толщины уплотнительных полос 2, и шириной, равной ширине уплотнительных полос 2, расположены на входе и выходе камер.

Ширина сетчатых прокладок 4 равна ширине уплотнительных полос 2, что необходимо и достаточно для равномерного распределения потоков обрабатываемых растворов. Большая ширина сетчатых прокладок 4 приводит к уменьшению рабочей площади камеры, сетчатые прокладки 4 меньшей ширины не обеспечивают надежного распределения потока обрабатываемого раствора.

П р и м е р. Для подтверждения предполагаемого эффекта был собран 20-ти камерный электродиализатор, состоящий из чередующихся ионообменных мембран 1 марки МА-40 и МК-40, сетчатых прокладок 4, изготовленных из капронового сита ОСТ 17-46-82, арт. 2К, имеющих толщину 0,45 мм, гранул ионообменной смолы 3, состоящей из смеси анионита АВ-17-8 и катионита КУ-2-8 в объемном соотношении 3:2 и диаметром гранул 0,40-0,45 мм, уплотнительных полос 2, в качестве которых использована нить резиновая марки МФ-049-02-14 ТУ 89-6-09-80, имеющая толщину 0,5 мм. Ширина сетчатой прокладки 4 равна ширине уплотнительных полос 2 и равна 15 мм и расположена на входах и выходах камер. Сферические углубления 5 на мембране 1 имеют диаметр, равный 0,4 мм, и глубину, равную 0,1 мм.

Результаты испытаний предлагаемого электродиализатора в сравнении с известным представлены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый электродиализатор обладает в два раза большей производительностью, чем известный (100,0 и 48,3 л/ч соответственно), дает большую степень обессоливания (40 и 30% соответственно). При этом энергозатраты уменьшаются в 2,5 раза (0,1 и 0,25 кВт˙ч/м³ соответственно).

Таким образом, отсутствие экранирования поверхности мембран сетчатой прокладкой, а также развитие активной поверхности мембран и увеличение числа и площади контактов между мембранами и гранулами ионообменной смолы, что обеспечивается предлагаемой конструкции электродиализатора, позволяет увеличить его производительность, степень обессоливания, а также снизить энергозатраты.

Формула изобретения

МНОГОКАМЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР, включающий чередующиеся ионообменные мембраны, сетчатые прокладки, гранулы ионообменной смолы, уплотнительные полосы, отличающийся тем, что на поверхности ионообменных мембран нанесены углубления сферической формы диаметром, равным 0,8 - 0,9, и глубиной, равной 0,1 - 0,2 толщины уплотнительных полос, в которые помещены гранулы ионообменной смолы диаметром, равным 0,8 - 0,9 толщины уплотнительных полос, а сетчатые прокладки выполнены одинаковой ширины с уплотнительными полосами и толщиной, равной 0,8 - 0,9 толщины уплотнительных полос, и расположены на входах и выходах камер.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3