Электродиализатор

 

Союз Советскик

Сецнаюктнческих

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ Сви ЕТЕЛЬСТВУ («)867391 (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву 51 М,,(„э

В 01 D 13/02

С 02 F 1/46 (53) УДК 66.064 (088. t; (22) Заявлеио 17.09.79 (2! ) 2819176/23-26 с ёрисоедииением звявки Но

Государствеииый комитет

СССР ив делан изобретеиий

s открытия (23) Приоритет

Опубликовано 300%81, Бюллетень Ио 36

Дата опубликования описания 300981

Институт коллоидной химии и химии воды AH краийской - СбР . и Институт технической теплофизики АН Украинской СтР---(72) Авторы изобретения

H.М.Семенихин, М.П.Купчик, A.Ë.Kóëâñêèé и B.Н.Михайловский (71) Заявители (54) ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР

Изобретение относится к электрохимии, в частности, к процессам выделения ионов из электролитов и мождт быть использовано в химической промышленности, например, для деминерализации воды.

Известен ряд устройств для электрохимической.деминерализации воды, например, электродиализаторы и обратноосмотическне аппараты. Указанные аппараты относятся к мембранным электрохимическим устройствам для очистки солевых растворов. Суть этих устройств заключена в том, что под действием электрического поля или 35 перепада давления с помощью ионоселективных или полупроницаемых мембран из солевых растворов выделяют ионы растворимых солей. Мембраны изготовляются промышленным способом 20 на основе ионообменных смол или специальных полимерных материалов (1) °

Недостатком электрохимических аппаратов является уязвимость и иена- 25 дежность в работе узла ионитовых мемб. ран в .связи со сложными условиями их работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо- 30 му результату является устройство для очистки воды электродиализом.

Электродиализатор, содержащий кор" пус, две ионопроницаемые перегородки и электроды работает следующим образом. !

При наложении постоянного электрического поля жидкость, находящаяся между двумя ионоселективными катионитовой и аниоиитовой мембранами, опресняется ° Опреснение жидкости происходит потому, что под действием электрического поля движение ионов. приобретает строго направленный характер вследствие того, что катионитовая мембрана, расположенная у катода, пропускает только катионы и не пропускает анйоны, а анионитовая мембрана, расположенная у анода, пропускает только анионы и не,пропускает катионы. В результате ионы растворенных солей выходят из промежутка между мембранами, что приводит к деминерализации солевого раствора 121.

Недостатком данного устройства является то, что применяемые ионоселективные мембраны ухудшают свои физико-химические и механические свой,ства при изменении температуры очищаемой жидкости 0Т 12 до 80 С. Осо4

867391

Ионопроницаемые перегородки ИК-40, МА-40

О 680 6,0

600

2i0

5,.1

4 гО 500 43

5,0

340

2,9

260

Ф,2 6,0

160 1,4

7,0

8,0 100 0,9

10i0

60 0,5

40 0,3

12,0

15 О 40 О 3

Сетки, подается потенциал + и

-100 В

0 700 6,0

600

2,0 о

4,0

5 1,.

4,3

500

6 О 350 3 9.

7 0 150 1,5

8,0

100 0,9

50 0,4

10,0

40 0,3

12,0

40 0,3

15,0

Сетки, подается потенциал + и

-150 В

О 700 6,0

2 0 520 4,5

4,0 .400 3,4

6,0 250 2,"1

8i0

40 0,3

40 0,3

10,0 бенно эти свойства ухудшаются при температурах свыше 50 С, в то ьремя как некоторые технологические процессы, например, в сахарной промышленности, необходимо проводить при

80 С. Также следует отметить, что при практической эксплуатации ионитовых мембран возникает .необходимость в их периодической регенерации с помощью концентрованных растворов кислот и щелочей с целью удаления сорбированных красителей и коллоиднодисперсных примесей. Укаэанные недостатки объясняются тем, что,основу ионитовых мембран составляют смолы, электрохимические свойства которых ,зависят от указанных ранее факторов, что значительно снижает производительность аппаратов.

Цель изобретения — повышение про изводительности электроднализатора.

Указанная цель достигается тем, Щ что ионопроницаемые перегородки выполнены в виде сетки из электропроводного материала, покрытого изоляцией, и подсоединены к разноименным полюсам автономного источника постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

Очищаемый раствор, проходя между двумя такими ионопроницаемыми перегородками, опресняется. Процесс очистки проводят при одновременной подаче напряженности на электроды и разноименных электрических потенциалов на, каркасы сеток, При подаче положительного электрического потенциала на каркас сетки последняя выполняет функцию анионитовой перегородки, а при подаче на каркас сетки отрицательного потенциала последняя выполняет функцию катионитовой мемб- Щ райы.

Пример. В трехкамерном лабораторном днализаторе с размерами рабочей камеры 47х25х10 мм и расстоянием между электродами 20 мм установлены сетки, сплетенные из медной

3 проволоки, покрытой изоляцией. В рабочую.камеру заливают раствор НаС1 концентрацией 6 г/л. Одновременно с подачей напряжения на электРоды эле- © ктродиализатора от источника постоянного напряжения типа BCA-4 на металлический каркас сетки, стоящей первой от анода, подается положительный потенциал, иа каркас следующей за ней сетки — отрицательный. Раствор выдерживается в рабочей камере в течение определенного времени при 25ОС.

По истечении заданного времени определяются концентрация раствора, находившегося в рабочей камере. Иэмере- 4Q нне тока, проходящего через очищаемую жидкость, и величины напряжения иа электродах электродиализатора проводят в зависимости от времени процесса оЧистки миллиамперметром Э-513 и вольтметром Д 567 при постоянных потенциалах на металлических каркасах сетки. Зависимость величины тока, проходящего через очищаемую жидкость, и солесодержания раствора от времени нахождения последнего в рабочей камере при различных потенциалах на сетках приведена в таблице.

11ля сравнения проведен эксперимент при использовании в этом же электродиализаторе ионитовых мембран ИК-40 и МА-40.

Тип ионопроницае- С, мых перегородок мин U,мА .г/л

867391

Продолжение таблицы

Сетки, подается потенциал + и

-200 В.

0 690 6,0

2,0 450 3,9

4,0 300 2,6

6,0

150 1,3

40 0,3

8,0

Сетки, подается потенциал 0 В

Формула изобретения

Составитель Т.Барабаш

Редактор Т.Портная Техред H.Лстолош Корректор С.Щомак

Заказ 8148/3 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10,0 40 0,3

0 700 6,0

2,0 680 5,8

4,0 690 5,9

6 0 710 6,1

8,0 710 6,1

10,0 715 611

Как видно из таблицы, уже при электрических потенциалах 100 В, поданных на сетки, эффект очистки при использовании предлагаемого изобретения не уступает эффекту очистки с применением используемых в настоящее время на практике ионитовых мембран

ИК-40 и MA-40. С увеличением потенциалов, подаваемых на сетки, эффект очистки наступает быстрее, чем с применением ионитовых мембран. Если на сетки. электрический потенциал не подается, эффект очистки не наблюдается. Как видно из таблицы, эффективность очистки с применением предлагаемого устройства по времени на 32% выше, чем с применением ионитовых мембран МК-40 и MA-40. Это соответствует эффективному увеличению площади мембран на 32%, что позволяет. повысить производительность аппарата при неизменных размерах его рабочей камерые

Электродиализатор, содержащий корЯф пус, две ионопроницаемые перегородки и электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения,его производительности, ионопроницаемые перегородки выполнены в виде сеткл из р электропроводного материала, покрытого изоляцией, и подсоединены к разноименным полюсам автономного источника постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гребеиюк В.Д. Электродиализ.

Киев, Техника", 1976.

2. Слесаренко В.Н. Современные методы опреснения морских и соленых вод. М., Энергия, 1973, с. 104 105 (прототип) .