Электроионитный аппарат Российский патент 2025 года по МПК B01D61/48 

Изобретение относится к конструкциям электродиализаторов с ионопроводящим наполнителем, используемых для разделения, концентрирования, очистки слабоминерализованных растворов в химической, машиностроительной, пищевой, фармацевтической промышлености, аграрном секторе и т.д.

Аналогом данной конструкции является электроионитный аппарат, представленный в авторском свидетельстве СССР №701655, В01D 13/02, 1977. Он представляет собой трехкамерный аппарат, в котором по очередности расположены камеры концентрирования, заполненные электрохимически нейтральным материалом, и камеры обессоливания с рамкой для заполнения ионообменной смолой. Недостатками конструкции являются сложность сборки и загрузки ионообменной смолы в камеры обессоливания, низкая производительность и качество слабоминерализованного разделяемого (исходного) раствора, высокие энергозатраты на разделение слабоминерализованных растворов. Эти недостатки частично устранены в прототипе.

Прототипом данной конструкции является электроионитный аппарат, конструкция которого приведена в патенте RU 2813880 С1, B01D 61/48, 19.02.2024. Прототип состоит из плоских последовательно расположенных камер обессоливания и концентрирования с ионообменной смолой, разделенные на первую и вторую камеры перегородкой корпуса, и образованные чередующимися анионообменными и катионообменными мембранами, переточные каналы снабжены соплами-турбулизаторами, крышки аппарата имеют форму с выступами для уплотнения ионообменной смолы, а мембранодержатели вставлены в пазы и зафиксированы крышками.

Недостатками прототипа являются: низкая производительность и качество разделения слабоминерализованного раствора, малая площадь разделения, высокая материалоемкость, сложность изготовления, сборки и обслуживания.

Технический результат выражается повышением производительности и качества разделения слабоминерализованного раствора, повышением площади разделения, снижением материалоемкости в единицу объема аппарата, простотой изготовления, сборки и обслуживания, за счет того, что аппарат состоит из плоских последовательно расположенных камер обессоливания и концентрирования с ионообменной смолой, разделенных на первую и вторую камеры перегородкой корпуса и образованных чередующимися анионообменными и катионообменными мембранами, переточные каналы снабжены соплами-турбулизаторами, крышки аппарата имеют форму с выступами для уплотнения ионообменной смолы, а мембранодержатели вставлены в пазы и зафиксированы крышками, отличающийся тем, что мембранодержатели выполнены неразъемными, имеют прямоугольную форму с внутренней канавкой по периметру и прорезью сверху для установки мембраны, корпус аппарата с внутренней стороны исполнен гладким, а мембранодержатели выполнены вместе с нижней крышкой и зафиксированы в пазах верхней крышки, крышки имеют прямоугольные выступы для уплотнения ионообменной смолы.

На фиг. 1 изображен электроионитный аппарат, основной вид; фиг. 2 – то же, вид сверху; фиг. 3 –разрез А-А на фиг. 2; фиг. 4 – разрез Б-Б на фиг. 3; фиг. 5 – разрез В-В на фиг. 3; фиг. 6 – выносной элемент Г, камеры, заполненные ионообменной смолой.

Электроионитный аппарат состоит из корпуса 1 с перегородкой, верхней крышки 2 с выступами и нижней крышки 3 с выступами и мембранодержателями 4, штуцера 5 подачи раствора для концентрирования, штуцера 6 отвода концентрата, каналов 7, 8 подачи раствора для концентрирования в камеру концентрирования, каналов 9, 10 отвода концентрата из камеры концентрирования, сопла 11 каналов раствора концентрата для создания турбулентных потоков и предотвращения сопутствующего уносу ионообменной смолы, паза 12 для мембранодержателя, уплотнительной прокладки 13 крышек, переточного канала 14 дилюата, сопла 15 переточных каналов дилюата, переточного канала 16 концентрата, штуцера 17 подачи исходного раствора, штуцера 18 отвода дилюата, канала 19 подачи исходного раствора, канала 20 подачи исходного раствора в камеры разделения, сопла 21 каналов дилюата, каналов 22, 23 отвода дилюата из камеры обессоливания, сопла 24 отвода и предотвращения уноса смолы из камеры разделения, сопла 25 переточного канала концентрата, катода 26, анода 27, первой камеры 28 концентрирования, заполненной ионообменной смолой, прижимной гайки 29, прижимной шайбы 30, уплотнительного кольца 31 для герметизации выводов электродов, первой камеры 32 обессоливания, заполненной ионообменной смолой, катионообменной мембраны 33, анионообменной мембраны 34, второй камеры 35 обессоливания, второй камеры 36 концентрирования.

Корпус 1, верхняя крышка 2 и нижняя крышка 3 с мембранодержателями 4 могут быть изготовлены из полимерных диэлектрических материалов.

Электроды могут быть выполнены из ОИРТА.

Принцип работы аппарата основан на совмещении процесса электродиализа и ионного обмена.

Аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор для разделения подается в штуцер 17 подачи исходного раствора, фиг. 1, 2, 3, 5, далее по каналу 19 подачи исходного раствора направляется в каналы 20 подачи исходного раствора в камеры разделения и через сопло 21 каналов дилюата в турбулизированном потоке поступает в первую камеру 32 обессоливания, где ионы оседают на ионообменной смоле, фиг. 6, и под действием электрического тока транспортируются к катионообменной мембране 33 и анионообменной мембране 34, в свою очередь транспорт ионов через мембраны обусловлен ионообменной селективностью мембран, затем обессоленный раствор поступает в сопло 15 переточных каналов дилюата, фиг. 3, 4, 5, которое предотвращает унос ионообменной смолы, после подается в переточной канал 14 дилюата, фиг. 3, 4, откуда поступает во вторую камеру 35 обессоливания для полного удаления ионов из слабоминерализованных растворов, далее раствор поступает в сопло 24 отвода и предотвращения уноса ионообменной смолы, откуда по каналам 22, 23 отвода дилюата из камеры обессоливания отводится к штуцеру 18 отвода дилюата. Одновременно с подачей исходного раствора на разделение в штуцер 5 подачи раствора для концентрирования подается раствор для концентрирования, затем по каналам 7, 8 подачи раствора для концентрирования в камеру концентрирования поступает в сопло 11 каналов раствора концентрата для создания турбулентных потоков и предотвращения сопутствующего уносу ионообменной смолы, и далее в турбулентном потоке распределяется по первой камере 28 концентрирования, откуда концентрат первой ступени поступает через сопло 25 переточного канала концентрата, фиг. 3, 5, и переточной канал 16 концентрата во вторую камеру 36 концентрирования, и далее отводится через сопло 11 каналов раствора концентрата для создания турбулентных потоков и предотвращения сопутствующего уносу ионообменной смолы и каналы 9, 10 отвода концентрата из камеры концентрирования к штуцеру 6 отвода концентрата.

Повышение производительности и качества разделения слабоминерализованного раствора, повышение площади разделения, снижение материалоемкости в единицу объема аппарата, простота изготовления, сборки и обслуживания достигается за счёт того, что мембранодержатели выполнены неразъемными, имеют прямоугольную форму с внутренней канавкой по периметру и прорезью сверху для установки мембраны, корпус аппарата с внутренней стороны исполнен гладким, а мембранодержатели выполнены вместе с нижней крышкой и зафиксированы в пазах верхней крышки, крышки имеют прямоугольные выступы для уплотнения ионообменной смолы.

Изобретение относится к конструкциям электродиализаторов с ионопроводящим наполнителем. Изобретение касается электроионитного аппарата, состоящего из плоских последовательно расположенных камер обессоливания и концентрирования с ионообменной смолой, разделенных на первую и вторую камеры перегородкой корпуса и образованных чередующимися анионообменными и катионообменными мембранами, переточные каналы снабжены соплами-турбулизаторами, крышки аппарата имеют форму с выступами для уплотнения ионообменной смолы. Мембранодержатели выполнены неразъемными, имеют прямоугольную форму с внутренней канавкой по периметру и прорезью сверху для установки мембраны, корпус аппарата с внутренней стороны исполнен гладким. Мембранодержатели выполнены вместе с нижней крышкой и зафиксированы в пазах верхней крышки, крышки имеют прямоугольные выступы для уплотнения ионообменной смолы. Технический результат - повышение производительности и качества разделения слабоминерализованного раствора, повышение площади разделения, снижение материалоемкости в единицу объема аппарата, простота изготовления, сборки и обслуживания. 6 ил.

Электроионитный аппарат состоит из плоских последовательно расположенных камер обессоливания и концентрирования с ионообменной смолой, разделенных на первую и вторую камеры перегородкой корпуса и образованных чередующимися анионообменными и катионообменными мембранами, переточные каналы снабжены соплами-турбулизаторами, крышки аппарата имеют форму с выступами для уплотнения ионообменной смолы, отличающийся тем, что мембранодержатели выполнены неразъемными, имеют прямоугольную форму с внутренней канавкой по периметру и прорезью сверху для установки мембраны, корпус аппарата с внутренней стороны исполнен гладким, а мембранодержатели выполнены вместе с нижней крышкой и зафиксированы в пазах верхней крышки, крышки имеют прямоугольные выступы для уплотнения ионообменной смолы.