МНОГОКАМЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР Российский патент 1996 года по МПК B01D61/44 

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.

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.

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.