Способ деминерализации воды

 

О П И С А Н И Е - 7935 8

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Со(оз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свпд-ву— (22) Заявлено 25.12.78 (21) 2702149 23-26 (51) М 1(,, з

В 01 D 13/02 с прпсосдипеllltcм заягки М—

Государственный комитет (23) Приоритет— (43) О!!уог!!!кива!!и 07.01 81. Б!оллетень ¹ по долам изобретений н открытий (53) y Ц,1 (121.350 2 (088.8) (45) Д t t0 о!1 бл!!коваппя о!!!!е;!III!)I 07.01.81 (72) Авторы пзобретс ни>! (71) Заявитель

Н. Н. Зубец и A. А. Мазо

Воронежский ордена Ленина государственный университет имени Лен!!некого комсомола..1

8 его .:::

",„г ; (54) СПОСОБ ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДЫ где:

$i

4 о

С0

1

Изобретение относится к области электродиализной обработки жидкостей, а именно к электродиализной демииерализацни воды.

Применение электродиализа для деми нерализации воды широко известно. Для осуществления этого процесса деминералпзуемая вода помещается в так называемые дилюатные камеры специальной электролизной ванны-электродпализатора. Эти камеры со стороны анода ограничены анионопроницаемыми мембранами, а со стороны катода — катионопроницаемыми. Под действием электрического поля деминерализусмая вода освобождается от ионов, которые переходят в специальные рассольные камеры.

Известен спосб деминерализации воды электродиализом (1).

Согласно этому способу обрабатывается весь объем воды, подлежащей демннералпзации, и концентрация соли в дилюате доводится до заданной. Соли из дилюатных камер переходят в рассольные камеры. На практике объем рассола в рассольных камерах меньше объема дилюата, вследствие чего концентрация в рассоле возрастает быстрее, чем убывает в дилюате. Соответственно этому электрическое сопротивление электродиализатора сначала уменьшается, а затем при значительной дсминерализации дплюата возрастает (2).

Таким образом, при некоторой концентрации соли в дилюате и рассоле достигает5 ся минимальное сопротивление аппарата.

Целью изобретения является увеличение производительности процесса и сокращение энергозатрат в случае, когда заданная концентрация дилюата больше, чем соответст10 Вующая мие!Имуму среднего со!!рот!!Вльч(!(Я электродиализатора.

Поставленная цель достигается Tc"ì, что электродиалпзу подвергают часть исходного объема воды, вычисленную по формуле:

t — с7с = "О! с„/с, I — объем воды, подвергаемой электродиалпзу; — исходньш объем воды; — заданная конечная концентрация соли; — — концентрация соли в исходном растворе; — концентрация соли в дилюате, соответствующая минимуму среднего сопротивления диализатора, электродиализ ведут до концентрации соли, при которой среднее сопротивление диализятора минимальное и полученный дилюат смешивают с оставшейся частью исходной воды.

При деминерализации сравнительно плохо проводящей ток солоноватой воды с исходной концентрацией меньше 40 мг/экв!л основное электрическое сопротивление электродиализатора с толщиной камер

1 — 2 мм будет определяться сопротивлением растворов. В этом случае, исходя из электропроводностей растворов, можно рассчитать при какой степени деминерализации должен наступить минимум среднего сопротивления, (от величины соотношения объемов дилюата и рассола для солоноватой воды при проведении процесса с постоянным напряжением). Концентрация дается в долях от исходного значения. Эти данные получены путем расчета.

Пример. 50 л раствора хлористого натрия обессоливают от 300 мг/л (Со) до

270 мг л (С) известным и предло>кенным способами. Для этого использовали лабораторный электродиялизатор, содер>кащий четыре дилioàтные, четыре рассольные и двс электродные камеры. Объем рассола составляет 15О/о от объема дилюята. Рассол и дилюат циркулируют через соответствуюцис камеры с линейной скоростью

7 см/сек. Напряжение на электродах аппарата поддер>кивают постоянным, равным

10,5 В, при этом начальный ток равнялся

2 А. В процессе электродиализа ток возрастает и достигает максимального значения

2,39 А за 35,2 мин; при этом концентрация дилюата равняется 255 мг/л. Максимальная величина среднего тока равняется 2,30 А и достигает прн концентрации дилюата (C„)

198 мг/л. Заданная концентрация 270 мг/л достигает по известному способу за

24,1 мип прп среднем токе 2 14 А. При работе по предложенному способу процесс проводят до концентрации 198 мг/л. Объем обрабатываемого дилюата находят по формуле:

1 — 270 — / 300

V=50 л = 14,7 л.

1 — 198 — / 300 — л

Напря>кение, а следовательно, и начальный ток, остаются прежними. В дяппом случае па обессоливанис затрачивалось

23,0 мин. Таким образом, производительность процссса увеличивается на 4,6О/О. На столько >ко сокращаются расходы по перскачиваншо растворов. Прп этом энсргозатраты на процесс электродиализа пс возрастают, так как напря>кение и количество перенесенного заряда остаются прежними.

Эффект, получаемый от использования настоящсго изобретения, определяется в основном двумя факторами. Во-первых, сокращенис объемов рабочих растворов обс7935

10!

98

4 спс швает чисто технологические удобства, связанные с отказом от больших рабочих емкостей. Второй и основной фактор — это они>кение среднего электрического сопротивлспия электродиализатора. За счет него возможно повышать производительность аппарата при тех же затратах энергии или с ннжать энергозатраты без сокращения производительности. Общий экономический эффект примерно пропорционален доле снижения сопротивления. Для солоноватых вод такое снижение может составить

6 — 7 /о, что в условиях крупнотоннажного производства обеспечит заметный экономический эффект. При обработке соленых вод, когда применяются более высокие плотности тока, сопротивление электродиализатора уменьшается еще и вследствие разогревания растворов, причем это уменьшение может быть гораздо более значительным.

Соответственно значительнее может быть и экономический эффект от применения данного изобретения. Внедрение данного изобретения не связано с какими-либо доработками существующих установок, оно целесообразно на предприятиях радиоэлектронной промышленносги и на тепловых электростанциях, т. е. там, где в больших количествах используется и производится обессоленная вода.

Формула изобретения

Способ деминерализации воды электродиализом, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса и сокращения энергозатрат, электродиализу подвергают часть исходного объема воды, вычисленную по формуле: где Vp — исходный объем воды, V — объем воды, подвергаемой электродиализу, Cp— концентрация соли в исходном растворе, С вЂ” заданная конечная концентрация соли.

C „— концентрация соли в дилюате, соответствующая минимуму среднего сопротивления диализатора, электродиализ ведут до концентрации соли, прп которой среднее сопротивление диализатора минимальное, и полученный дилюат смешивают с оставшейся частью исходной воды.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Деминералпзация методом электродиализа. М., Госатомиздат, 1963, с. 208 (прототип) .

2. Зубец Н. Н., Воронцов Е. С. и Шаталов А. Я. Условия возрастания тока при порционной электродиализной деминерализации, Сб. «Материаловедение», ВПИ, Воронеж, 1976. с. 36 — 50.