ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР Российский патент 2004 года по МПК B01D61/50 

Изобретение относится к технологии обессоливания растворов методом электродиализа, в частности к конструкциям много камерных электродиализаторов с ионитовыми мембранами, применяемыми для очистки растворов, суспензий и пульп, электролитов и неэлектролитов и т.д. Оно может быть использовано в химической промышленности, цветной и черной металлургии, а также в смежных отраслях промышленности.

Известен многокамерный электродиализатор /А.С. СССР №317249, кл. В 01 D 13/02, 1973/, в котором основным рабочим элементом является пакет, собранный из чередующихся анионитовых и катионитовых мембран. Между ними в рассольных и обессоливающих камерах помещены уплотнительные рамки, обеспечивающие уплотнение мембран по краям при сжатии пакета. Пространство между мембранами, ограниченное уплотнительной рамкой, является рабочей камерой. Для предотвращения соприкосновения мембран в рабочие камеры помещены сепараторы лабиринтного или сетчатого типа. Сепараторы могут выполняться заодно с уплотнительными рамками. В этом случае они называются сепараторными прокладками, которые уплотняют мембраны по краям и одновременно предотвращают их соприкасание в рабочей камере.

В сепараторных прокладках и мембранах имеются совпадающие отверстия, образующие при сборке пакета тракты для ввода и вывода растворов из рабочих камер электродиализатора. Концентрирующие (рассольные) и обессоливающие (диализатные) камеры соединены каналами в сепараторных прокладках соответственно с трактами рассола и диализата. Для обеспечения плотного прижатия мембран к прокладкам, что необходимо для предотвращения перетоков между диализатом и рассолом, каналы выполняются узкими, с малым поперечным сечением.

Однако в указанной конструкции электродиализатора сложный путь движения растворов и малое поперечное сечение каналов, соединяющих рабочие камеры с трактами, обуславливает подачу растворов под большим давлением, что увеличивает энергетические затраты и предъявляет повышенные требования к механической прочности мембран и других элементов. Кроме того, наружные стенки пакета всегда влажные вследствие недостаточной герметичности, что усложняет условия эксплуатации с точки зрения техники безопасности и промышленной санитарии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является /А.С. СССР №1436309, кл. В 01 D 61/50, 1992/, включающий электроды, приэлектродные камеры, разноименные ионоселективные мембраны, сепараторные прокладки, в которых выполнено не менее трех трактов для подачи исходного раствора и удаления продуктов обессоливания, для чего в чередующихся анионитовых и катионитовых мембранах выполнено не менее трех отверстий для трактов исходного раствора, вводные и выводные коллекторы трактов концентрата и диализата, прижимные плиты, стяжное устройство, патрубки ввода исходного раствора и вывода продуктов электродиализа. При этом он снабжен дополнительными электродами, разделяющими электродиализатор на секции.

Изобретение позволяет уменьшить удельный расход энергии на единицу объема обрабатываемого раствора, однако все-таки расход электроэнергии неоправданно велик, поскольку велики непроизводительные паразитные токи в проводящих контурах трактов.

Задача изобретения заключается в разработке более экономичного электродиализатора с меньшим удельным расходом электроэнергии.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, - снижение непроизводительных затрат электроэнергии за счет разрыва проводящих цепей, образуемых трактами диализата и концентрата, и повышение степени обессоливания воды за счет изменения направления потоков в аппарате.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый электродиализатор так же, как известный электродиализатор, включает основные торцевые электроды, дополнительные внутренние электроды, разделяющие электродиализатор на секции, установленные между электродами чередующиеся разноименные ионоселективные мембраны, сепараторные прокладки, в которых выполнено не менее трех отверстий для трактов подачи исходного раствора и удаления продуктов обессоливания, патрубки ввода исходного раствора и вывода продуктов электродиализа.

Однако в отличие от известного электродиализатора, в центре каждой секции электродиализатора установлена перегородка из водонепроницаемого и неэлектропроводного материала с двумя отверстиями для трактов.

Применение перегородки из водонепроницаемого и неэлектропроводного материала позволяет разорвать паразитные электрические цепи, образуемые трактами водных растворов, и изменить направление потоков в электродиализаторе, существенно повысив эффективность работы последнего.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показан предлагаемый электродиализатор, общий вид; на фиг.2 - прокладка; на фиг.3 - мембрана; на фиг.4 - перегородка.

Электродиализатор содержит электродные камеры 1 и 2, чередующиеся анионитовые 3 и катионитовые 4 мембраны стандартной конфигурации, прокладки 5 с сепараторами 6, перегородку 7 нестандартной конфигурации, выполненную из водонепроницаемого и неэлектропроводного материала, основные торцевые и дополнительные внутренние электроды 8, патрубки 9 и 10 для ввода растворов в электродиализатор и патрубки 11 и 12 для вывода растворов из электродиализатора. Пакет чередующихся мембран 3, 4 и прокладок 5 образуют соответственно вводные и выводные патрубки 13 и 14 тракта обессоливания для ввода и выводы обрабатываемого раствора из камер обессоливания 15, вводные и выводные патрубки 16 и 17 тракта концентрирования для ввода и вывода обрабатываемого раствора из камер концентрирования 18. В мембранах стандартной конфигурации 3, 4 выполнены отверстия 19, 20 и 21, 22. В перегородке 6 на (фиг.4) выполнены два отверстия 23 и 24.

При использовании в электродиализаторе перегородок 7 поток очищаемого раствора движется по патрубкам и трактам в одном направлении, например, снизу вверх по отверстию 19 в мембранах 3, 4 и прокладках 5 стандартной конфигурации, упирается в перегородку 7 и меняет свое направление. Реверс направления гидравлических потоков в электродиализаторе за счет использования перегородки 7 способствует повышению эффективности обессоливания на 5-7% и позволяет выводить потоки дилюата и рассола в любом направлении. Выполнение перегородки 7 из водонепроницаемого и неэлектропроводного материала позволяет исключить паразитные токи по трактам и снизить энергозатраты, повысив эффективность работы электродиализатора.

Изобретение относится к технологии обессоливания растворов методом электродиализа, в частности к конструкциям многокамерных электродиализаторов с ионитовыми мембранами, применяемыми для очистки растворов, суспензий и пульп, электролитов и неэлектролитов и т.д. Оно может быть использовано в химической промышленности, цветной и черной металлургии, а также в смежных отраслях промышленности. Электродиализатор включает основные торцевые электроды, внутренние дополнительные электроды, разделяющие электродиализатор на секции, установленные между электродами разноименные ионоселективные мембраны и сепараторные прокладки, в которых выполнено не менее трех отверстий для трактов подачи исходного раствора и удаления продуктов обессоливания, патрубки ввода исходного раствора и вывода продуктов электродиализа. В центре каждой секции электродиализатора установлена перегородка из водонепроницаемого и неэлектропроводного материала с двумя отверстиями для трактов. Технический эффект - снижение непроизводительных затрат электроэнергии за счет разрыва проводящих цепей, образуемых трактами диализата и концентрата, и повышение степени обессоливания воды за счет изменения направления потоков в аппарате. 4 ил.

Электродиализатор, включающий основные торцевые электроды, дополнительные внутренние электроды, разделяющие электродиализатор на секции, установленные между электродами чередующиеся разноименные ионоселективные мембраны, сепараторные прокладки, в которых выполнено не менее трех отверстий для трактов подачи исходного раствора и удаления продуктов обессоливания, патрубки ввода исходного раствора и вывода продуктов электродиализа, отличающийся тем, что в центре каждой секции электродиализатора установлена водонепроницаемая перегородка из неэлектропроводного материала с двумя отверстиями для трактов.