Многокамерный электродиализатор фильтрпрессного типа (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК B01D13/02 

Изобретение относится к электрохими. ческой обработке жидкостей-электролитов методом электродиализа и, в частности, к конструкциям многокамерных электродиализаторов фильтрпрессного типа.

Известен многокамерный электродиализатор фильтрпрессного типа, содержащий электродные камеры и расположенные между ними черед)ющиеся камеры концентрирования и денонизации, образованные ионитовыми мембранами с р 1зделяющими их рамками и сетками турбулизаторами, выполненными из диэлектрика, на периферии в рамках и .мембраяач предусмотрены отверстия, Обри-ующпе при совмещении каналы для мрохода исходного раствора, диализата и концентрата, а в рамках прорезипитатели, гидравлически связывающие эти каналы с соответствующими камерами 1.

Однако снижение коэффициента полезного использования мембран, соответственно увеличение габаритов и массы электродиализатора из-за возможного плохого распределения потоков растворов в камерах, а также большое гидравлическое сопротивление может принести к нарушению уплотнений эдектродиализатора .и утечке жидкости наружу.

Известен многокамерный электродиализатор фильтрпрессного типа, включающий электроды, между которыми размещены ионообменные мембраны и нрокладки, в которых выполнены отверстия, образующие при сборке каналы для подачи исходного раствора и вывода диализата и концентрата, причем каждая из прокладок выполнена с прорезью, сообщающейся с каналами для нодачи исходного раствора и вывода диализата или концентрата 2J.

В известном электродиализаторе и предназначенной для него прокладке из-за высокой скорости потока раствора и многократных Изменений направления движения раствора по лабиринту (на 180°) и, вследствие этого, больщого гидравлического сопротивления давление раствора в ка.мерах существенно повыщается в направлении, противоположном движению раствора. По этой причине имеют место нарушения плотности электродиализатора и утечки жидкости наружу и перетоки растворов между камерами концентрирования и деионизации, что приводит к снижению эффективности процесса и надежности работы электродиализатора.

Целью изобретения является повышение надежности работы электродиализатора и эффективности процесса электродиализа.

Поставленная цель достигается тем, что в многокамерном электродиализаторе фильтрпрессного типа, включающем электроды, между которыми размещены иониговые мембраны и прокладки, в которых выполнены отверстия, образуюшие при сборке каналы для подачи исходного раствора и вывода диализата и концентрата, причем

каждая прокладка выполнена с прорезью, сообщающейся с каналами для подачи исходного раствора и вывода диализата или концентрата, отверстия в прокладках и мембранах, образующих при сборке канал для подачи исходного раствора, расположены

в центре, а прорези выполнены в фор.ме спирали Архимеда.

Согласно другому варианту прорезь выполнена в виде спиралеобразной ло.маной линии, включающей прямолинейные участг ки, расположенные под прямым углом по отнощению друг к другу.

На фиг. 1 изображена схема многокамерного электродиализатора; на фиг. 2 - прокладка для первого варианта многокамерного электродиализатора с разрезом А-А;

0 на фиг. 3 - то же, для второго варианта с разрезом Б-Б.

Электродиализатор содержит прижимные плиты 1 и 2 с размещенными в них электродными камерами 3 и электродами 4. Меж, ду электродными камерами расположен пакет чередующихся камер концентрирования и деионизации, ограниченных ионитовыми мембранами 5 и стенками прорезей 6 в прокладках 7. Электродиализатор также содержит канал 8 для подачи исходного

0 раствора и каналы 9 и 10 для вы.хода соответственно диализата и концентрата.

Каналы образованы совмещением отверстий в мембранах и прокладках. Канал 8 для подачи исходного раствора расположен соосно с мембранами 5 и прокладками

5 7, а каналы 9 и 10 для вывода диализата и концентрата - на периферии мембран и прокладок. В прокладках 7 предусмотрены питатели 11, гидравлически связывающие входные отверстия 12 в прокладках,

Q образующие при сборке входной канал 8, с началами прорезей 6, и питатели 13, гидравлически связывающие в чередующихся камерах концы прорезей 6 с выходными отверстия.ми 14 и 15 в г;рок.ладках, образующими при сборке каналы 9 и И) соответственно для выхода диализата и концентрата. В плитах 1 и 2 имеются отверстия 16 и 17 для входа в электродные камеры и выхода из них промывного раствора.

Прорезь 6 в прокладках 7 выполнена 0 в. первом варианте э; ектродиализатора в форме спирали (фиг. 2), а во втором варианте электродиализатора - в форме прямолинейных участков, каждый из которых смыкается с последующим под угло.м. делающих ряд увеличивающихся по размерам оборотов вокруг канала 8 для подачи .исходного раствора (фиг. 3). По длине прорези б ее стенки соединены поперечными перемычками 18, высота которых меньше высоты прокладки. Пакет мембран с прокладками сжат с помощью прижимных плит 1 и 2. В прижимных плитах (в данном примере в прижимной плите 1) имеются отверстия 19-21 для ввода исходного раствора, отвода диализата и концентрата. Эти отверстия совмещены с соответствующими каналами 8-10 в пакете электродиализатора При работе электродиализатора исходный раствор подается через отверстие .19 и далее по входному каналу 8 через питатели 11 в камеры деионизации и концентрирования. Прошедщий камеры раствор отводится по каналам 9 и 10 через отверстия 20 и 21. Часть раствора через отверстия 16 поступает на промывку электродных камер 3 и удаляется из них через отверстия 17 в прижимных плитах 1 и 2. После прдачи на электроды напряжения постоянного тока происходит перенос ионов электролита через ионитовые мембраны из камер деионизации в камеры концентрирования. Обессоленный .диализат по каналу .9 и через отверстие 20 направляется к потребителю, а концентрат по каналу 10 и через отверстие 21, а также раствор, прошедший электродные камеры, направляют на сброс; При этом электропроводность диализата в связи с обессоливанием снижается по мере удаления от входного отверстия, т.е. от оси электродиализатора к его периферии. В связи с этим при подаче на электроды 4 напряжения постоянного тока процесс деионизации происходит при повышении в центральной части электродиализатора плотности тока, плавно понижающейся по мере удаления от оси к периферии, не превышая при этом предельно-допустимого значения, обуславливающего возникновение в электродиализаторе явления концентрационной поляризации. Использование изобретения позволит снизить гидравлическое сопротивление прорезей в прокладках и вести процесс при повышенной плотности тока, постепенно понижающейся по мере удаления от входного канала к периферии электродиализатора, тем самым повысить эффективность процесса электродиализа за счет снижения расхода энергии на перекачку обрабатываемого раствора и увеличения производительности электродиализатора. Кроме того, повышается надежность работы электродиализатора за счет обеспечения минимальных перепадов давлений раствора между камерами деионизации и концентрирования по всей длине прорези и между его смежными участками, разделенными ее стенкой в пределах одной камеры. Одновременно с этим Давление среды на все периферийные внешние поверхности уплотнения электродиализатора минимально возможное, что снижает возможность утечек среды. Экономический эффект от использования изобретения в электродиализной установке производительностью 50 т/сут предназначенной.для опреснения солоноватой воды, составляет ориентировочно 3500 руб. в год.

1. Многокамерный электродиализатор фильтрпрессного типа, включающий электроДы, между которыми размещены ионитовые мембраны и прокладки, в которых выполнены отверстия, образующие при сборке каналы для подачи исходного раствора и вывода диализатора и концентрата, причем каждая прокладка выполнена с прорезью, сообщающейся с каналами для подачи исходного раствора и вывода диализата или концентрата, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы электродиализатора и эффективности процесса электродиализа, отверстия в прокладках и мембранах, образующие при сборке канал для подачи исходного раствора, расположены в центре, а прорезь выполнена в форме спирали. Архимеда. 2. Многокамерный электродиализатор фильтрпрессного типа, включающий электроды, между которыми размещены ионитовые мембраны и прокладки, в которых выполнены отверстия, образующие при сборке каналы для подачи исходного раствора и вывода диализата и концентрата, причем каждая из прокладок выполнена с прорезью, сообщающейся с каналами для подачи исходного раствора и вывода диализата или концентрата, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы электродиализатора и эффективности процесса сЛ электродиализа, отверстия в прокладках и мембранах, образующие при сборке канал для подачи исходного, раствора, расположены в центре, а прорезь выполнена в виде спиралеобразной ломаной линии, включающей прямолинейные участки, расположенные под прямым углом по отношению друг к другу.Ьо ОО сл 4

7 74 7 J

фуг. 2 rff /cf

i

/J

76

7 Г

- ff 72 I I

Фиг.

6-ff

Г8 ff

I I