Электродиализатор противоточного типа Советский патент 1983 года по МПК B01D13/02 

J

эо Изобретение относится к обс удованию для переработки водных растворов электролитов методом электродиализа и может быть использовано, например, для концентрирования отработанных регенерационных растворов натрий-катионитовых фильтров в водойодготовке, морской воды, а также для очистки сточных вод. Известны электродиализные аппара ты для обессоливания и концентрирования водных растворов с односторонним подводом и отводом обессоливаемой воды и концентрата С11. Недостатком таких аппаратов является то, что при увеличении толщивы пакета мембран и прокладок значительно повышается неравномерность распределения потоков обрабатываемых растворов между камерами. Вследствие разных скоростей протекания воды в камерах нарушаются условия их работы в камерах с меньшим расходом воды появляются застойные зоны, ухудшаетс теплоотвод, постепенно накапливаются осадки. В результате такие аппараты не позволяют получить высокую степен концентрирования сблей при приемлемо производительности. Известен также электродиализатор противоточного типа, включающий 9лек роды, между которь&да размещены ион ообменные мембраны и прокладки, в про тивоположных сторонах которых етлполнены отверстия, образующие в сборе каналы для подачи исходного раствора и вывода диализата и концентрата СзЗНедостатком этого электродиализатора является то, что при концентрировании солей в таких annapaTcix наблюдается разогрев и прожог прокла док и мембран со стороны электродных блоков вокруг распределительных и сборных коллекторов концентрата. Это приводит к выходу из строя электродиализных аппаратов. Причиной разогрева и прожога мембран и прокладок в указанных местах является то, что при повыиении концентра хии солей увеличиваются тока через распределительные и соборные коллекторы, а следовательно, я количество t6плav вгтепяемого при его прохождении.- Ускорение отвода избыточного тепла в . данном случае возможно в основном Только путем увеличения скорости про- качки воды, что не всегда возиюжно и целесообразно. Кроме того, вследствие утечек тока снижается доля полезного исполь зования тока, протекающего через электродиализный аппарат. Цепью изобретения является повышение надежности работы электродиалн затора и эффег тивности процесса элек родиализа. Поставленная цель достигается тем, что электродиализатор противоточного типа, включающий электроды, между которыми разменяны ионообменные мембраны и прокладки, в противоположных сторонах которых выполнены отверстия, образующие в сборе каналы для подачи исходного раствора и вывода диализата и концентрата, снабжен пластинами из диэлектрического материала, размещенными в отверстиях одной из мембран. На фиг. 1 показан электродиализатор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - мембрана; на фиг. 5 - прокладка; на фиг. б мембрана) на фиг. 7 - пластина. Электродиализный аппарат состоит из электродных блоков 1 с электродшли 2, пакета мембран и прокладок 3, штуцеров для подвода и вывода обессоливаемой воды и концентрата 4. Прокладки 5 и мембраны б имеют отверстия 7, при совмещении которых образуются распределительные и сборные коллекторы 8. Коллекторы 8 в центре сборки пакета перекрыты пластинагда 9 из неэлектропроводвого материала . Для этого в мембране 10, расположенной в центре пакета 3, выполнены соответствующие отверстия 11, в которые вставлены пластины 9. Толщина пластины 9 выбирается таким образом, чтобы при размещении ее в отверстии 11 она не выступала над поверхностью мембраны 10. Величина отверстия 11 в мембране 10 больше, чем величина отверстия 7 в прокладках 5 и мембранах 6, а форма его выбирается таким образом, чтобы пластина 9 не смещалась в коллекторе. 8 при случайных колебаниях давления водаг в нем. стяжка пакета осуществляется шпильками 12. С другой стороны можно выполнить одну из прокладок цельной и тогда не будет необходимости в установке пластин в отверстиях мембран, так как перекрытие коллекторов будет осуществляться за счет целостности прокладки. Включение предлагаемого электродиализного аппарата в схему концентрирЪвания и обессоливания водных растворов не отличается от включения известного электродиализного аппарата противотезчного типа. В известном электродиализнс 1 аппарате ток, протекающий через него, в основном расходуется на перенос солей через мембраны, непроизводительный перенос ионов Н и ОН, нагрев раствора и утечки через коллекторы. При подаче напряжения на электроды э предлагаемом электродиализном аппарате утечки тока через коллекторы значительно ниже, в известном электродиализном аппарате, так как коллектс ы перекрыты пластинами из неэлектропро- водного атериала.г Перекрытие коллекторов пластинами из неэлектропровояногс} материала не изменяет кинетику , и механизм процесса переноса солей через мембраны. Масса переносимых солей и ионов Н и О1Я за единицу времени ft нагрнёв вода в камерах при одном.и тем же напряжении, подаваемом на электрсда предлагаемого и известг ного элект1родиа1юзного аппарата, одни и те же. Однако тааход по току солей в предлагаемом аппарате выце, чем в известном, так как в нем зяач тельно меньше непроизводительные потери тока через коллекто| 1. Снижение утечек тока коллекторы позволяет также избежать локаяьаого нагрева стенок коллекторов и выхода пакета прокладок и мембран из строя. Сравнительшге испытания предлага емого и известного электродиализных аппаратов проводились с использовали ем водопроводной воды, имеющей соста мг-экв/л: Жо - 7,2.; а 4,6; ,6, СГ- 2,7; SO - 5,0; водных растворов сульфата натгрия в этой воде концентрацией 21,4г/л и 50 г/л. Электродиализные аппараты имели 5 рабочих ячеек, рабочая поверхность одной ячейки 600 см, расстояние между мембранаки. 1,5 мм, расход вода| через аппарат - 150 л/ч, диаметр распределительных и сборных коллекторов - 15 мм. Эффективность работы электродиализных аппаратов оценивалась путем расчета выхода по току на основании данных изменения состава воды при прохождении ее через аппараты и силы тока, протекающего в цепях аппаратов, величин утечек тока, определяемых по разности величин силы тока, протекающего через аппарат без перекрь тия коллекторов и с перекрыти.ем их пластинами. Дополнительно в o6o|tx случаях измерялось падение напряжения в отводящих коллекторах. Результаты приведены в таблице.

Продолжение таблицы

I Как видно из таблицы, перекрытие распределительных и сборных коллекторов пластинами из неэлектропроводно-, го материала повышает электрическое сопротивление коллекторов,, позволяет значительно Снизить непроизводительные утечки тока, что повышает выход .по току на 4-20%. Кроме того, повышается надежность работы распределительных и сборных коллекторов концентрата, раствор меньше нагревается.

7

, 5

W,

фиг.6

ФтЛ