МНОГОКАМЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР Российский патент 1995 года по МПК B01D61/44 

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.

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.

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.