Способ обессоливания воды в электродиализаторе

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик („)982712 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31.03.81 (21) 3267287/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) Я. Кл.з

В 01 D 13/02

Гооударстееииый комитет

СССР (53) УДК 621.317..729 (088.8) Опубликовано 23.12.82. Бюллетень №47

Дата опубликования описания 28.!2.82 по делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

В. С. Парыкин и С. П. Высоцкий.. (Южный филиал Всесоюзного дважды ордена Трудового красного

Знамени теплотехнического научно-иссЪ.довательсуого института им. Ф. Э. Дзержинского (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ

В ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОРЕ

1

Изобретение относится к обессоливанию воды в электродиализных аппаратах и может быть использовано в водоподготовке.

Известен способ обессоливания воды в электродиализных аппаратах, при котором удаление образовавшихся осадков с поверхности мембран производится периодически кислыми водными растворами при небольшой плотности тока (1) .

Однако качество обессоленной воды, получаемой потребителем, ухудшается во вре- 10 мени. На период удаления осадка и подготовительных операций аппарат довольно продолжительно не обессоливает воду.

Известен также способ обессоливания воды в электродиализаторе с периодическим изменением полярности электродов и одновременным с ним переключением потоков камер обессоливания и концентрирования, вывода диолизата из камер обессоливания в емкость для обессоленной воды и вывода воды из камер концентрирования в дренаж и/или в емкость для рассола (2).

Недостатком указанного способа является низкое качество обессоленной воды. При изменении полярности электродов в камерах обессоливания с поверхности мембран происходит растворение осадка, образовавшегося, когда эти камеры являлись камерами концентрирования, т.е. до переключения. Растворившийся осадок, попадая в обессоливаемую воду, увеличивает ее солесодержание. Кроме того, рассол, находящийся в этих же камерах, при изменении полярности электродов и переключении гидравлических трактов неизбежно попадает в обессоленную воду. Все это приводит к тому, что первые порции воды, выходящие из камер обессоливания после переключения, имеют солесодержание значительно. выше, чем даже в исходной воде. Смешивание этих порций с обессоленной водой приводит к снижению ее качества. Процесс растворения образовавшихся осадков с поверхности мембран довольно продолжителен по времени.

Целью изобретения является увеличение степени обессоливания.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обессоливания воды в электродиализаторе с периодическим изменением полярности электродов и одновременным с ним переключением потоков камер обессоливания и концентрирования, вывода

982712

55 обессоленной воды в емкость для обессоленной воды и вывода воды из камер концентрирования в дренаж и/или в емкость для рассола, после переключения потоков воду, подаваемую в камеры обессоливания, в течение 3 — 5 мин подкисляют до рН 0,5 — 1 и диализат в течение 6 — 15 мин сбрасывают в дренаж и/или в емкость для рассола.

Кратковременное в течение первых 3—

5 мин после изменения полярности электродов подкисление обессоливаемой воды до рН 0,5 — 1 в 2 — 3 раза ускоряет процесс удаления труднорастворимых осадков поливалентных ионов с поверхности мембран. Расход кислоты при этом невелик. Так как диализат сбрасывается в течение 6 в 15 мин, то камеры и тракт обессоливания до направления диализата в емкость для обессоленной воды успевают промыться от остатков кислоты, рассола и основной массы растворившегося осадка.

Более сильное подкисление обессоленной воды ниже рН 0,5 нецелесообразно, так как ухудшаются механические свойства мембран армированных капроновой сеткой. При подкислении воды выше рН 1 удаление осадка более продолжительно во времени..

Подкисление обессоливаемой воды в течение более длительного времени, чем 5 мин, требует более продолжительной отмывки трактов. аппарата, расход кислоты при этом также увеличивается. Подкисление в течение менее 3 мин малоэффективно.

Так как попадание кислоты в уже обессоленную воду нежелательно, то сброс диализата должен осуществляться в течение времени подкисления с некоторым запасом, т.е. не менее 6 мин. Экспериментально установлено, что полное удаление осадков соединений жесткости с поверхности мембран при изменении полярнос- и и подкислении до рН

0,5 — 1,0 не превышает 15 мин, без подкисления иногда вообще не удается полностью удалить осадки, особенно с прокладок и ту рбул изаторов.

Сброс первых порций диализата в бак рассола позволяет снизить расход воды и кислоты на собственные нужды аппарата и особенно целесообразен при высоком концентрировании рассола.

В случае получения глубоко обессоленной воды более целесообразно сбрасывать первые порции диализата в дренаж, не допуская высокого концентрирования рассола, так как в этом случае увеличиваются энергозатраты на электродиализ и при возможных перетоках воды из камер концентрирования в камеры обессоливания значительно ухудшается качество обессоленной воды.

При чер 1. Известково-коагулированную воду состава, мг.л: 197 SO4, 72 С1, 32,4 СОз, 3,4 ОН, 87 Na+ 50 Са+ 6 Mg 0,15 железа, общее солесодержан ие 460 — 500 мг/л обессоливают в электродиализном аппарате

3Q

45 при напряжении 4В на ячейку и скорости протока 10 см/с. Исходное солесодержание рассола 2500 мг/л. Производительность аппарата 15 т/ч, изменение полярности производят через каждые два часа. Подкисление обессоливаемой воды не производят. Всю воду из тракта диализата направляют в бак диализата.

Анализ солесодержания диализата на выходе из аппарата во время опытов приведен в табл. 1.

3а время опыта получено 30 т частично обессоленной воды. Вода с солесодержанием меньшим, чем в исходной воде начинает поступать в бак диализата через 10 мин после переключения, но степень обессоливания низкая. Средняя степень обессоливания в расчете на суммарное солесодержание составляет 42%. Разборка аппарата после 40 переключений показала отсутствие соединений жесткости на поверхности мембран, на поверхности сетки-турбулизатора и прокладках обнаружены соединения железа и следы соединений жесткости.

Пример 2. Известково-коагулированную воду состава, м г/л: 197 SO 4, 72 СI

32,4 СО>, 3,4 ОН, 87 Na+ 50 Са+ 6,0 Mg+, 0,25 железа, общее солесодержание 460—

500 мг/л обессоливают в электродиализном аппарате при напряжении 4В на ячейку и скорости протока 10 см/с. Исходное солесодержание рассола 2500 мг/л. Производительность аппарата 15 т/ч, после изменения полярности и переключения трактов контуров обессоливания и концентрирования воду, подаваемую в контур обессоливания в течение 4 мин, подкисляют соляной кислотой до рН 0,5, 6 мин сбрасывают в бак рассола, а затем направляют в бак диализата.

Анализ солесодержания диализата во время опытов приведен в табл. 2.

За время опыта получено 28,2 т частично обессоленной воды. Вода с солесодержанием меньшим, чем в исходной воде, начинает поступать на выходе из аппарата через

5 мин после переключения. Средняя степень обессоливания в расчете на суммарное солесодержание составляет 53%. Разборка аппарата после 40 переключений показала, что поверхность мембран сгетки-турбулизатора и прокладок свободна от каких-либо загрязнений.

Как видно из примеров, сброс первых порций воды, выходящей из контура обессоливания после изменения полярности электродов, в бак рассола и кратковременная кислотная промывка камер позволяют повысить общую степень обессоливания с 42 до 53%. Подкисление контура обессоливания ускоряет удаление осадка с поверхности мембран с IO до 5 мин.

Применение предлагаемого способа особенно целесообразно при частом изменении

982712

Таблица 1

Солесодержание на выходе из аппарата, мг/л опы"

Суммарное после опыта та

Минуты

6 8 10 г 20 30 ) 60 90 1 12о

0,5

В ггю

1 3500 2800 1250 720 550 400 280

2 3500 2850 1200 700 540 410 250

210 230 240 280

200 225 245 285 ггю

Таблица

1г опыСолесодержание на выходе из аппарата, мг/л

-Суммарное

Минуты после опыта

8 10 20 30 60 90

0;5

4500

24о

200 190 205 210 220

3800 900 380

4200 4000 1000 375

290 276

Формула изобретения

Составитель О. Зобнин

Редактор В. Иванова Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 977 1/9 Тираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 полярности электродов, а также глубоком обессоливании воды, когда попадание в диализат даже небольших количеств воды с высоким солесодержанием резко ухудшает его качество. Применение предлагаемого способа не требует больших капитальных затрат и сложных переделок в схемах. ЭкоСпособ обессоливания воды в электродиализаторе с периодическим изменением полярности электродов и одновременным с ним переключением потоков камер обессоливания и концентрирования, вывода диали-зата из камер обессоливания в емкость для обессоленной воды и вывод воды из камер концентрирования в дренаж и/или в емкость для рассола, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени обессоливания, номическая эффективность предлагаемого способа непрерывного обессоливания воды в электродиализном аппарате за счет повышения степени обессоливания составляет около 25 тыс. руб. в год на одну установку производительностью 00 мз/ч частично обессоленной воды.

220 205 195 гюю 215 215

30 после переключения потоков воду, подаваемую в камеры обессоливания в течение 3—

5 мин, подкисляют до рН 0,5 — и диализат в течение 6 — 15 мин сбрасывают в дренаж и/или в емкость для рассола.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гребенюк В. Д. Электродиализ. Киев, «Техника», 1976, с. 92.

2. Николаев Н. И. Диффузия в мембра40 нах. М., «Химия», 1980, с. 29.