Способ опреснения воды Советский патент 1984 года по МПК B01D13/02 

i1 Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано для деминерализации солоноватых вод в промышленности и коммунальном хозяйстве.. Известен способ опреснения жестких вод методом электррдиализа, состоящий в том, что для получения кон центрированного рассола солоноватая вода перед опреснением подвергается глубокому умягчению Cl L. -Хотя этот способ позволяет получить рассолы общим солесодержанием до 150 г/л, он обладает рядом сущесТ венных недостатков: строительство установки требует дополнительных капитальных вложений, создания громозд кого реагентного хозяйства, постоянного снабжения установки реагентами .или организации их производства на месте. ,Известен способ опреснения воды путем электродиализа в электродиализатрре с анионитовыми и катионитовыми мембранами, образуняцими камеры концентрирования и обессоливания с нанесением на катионитовые мембраны а камерах обессоливания вещества с катионными группами. В частности, ис точником катионов может быть амин, соль амина, производное амина или . четвертичного аммония 2. , Известный способ электродиализа обеспечивает преимущественный перенос в рассол однозарядных катионов, что уменьшает вероятность образования осадков-солей жесткости в рассольных камерах и обеспечивает концентрирование более чистого продукта - рассо ла соли с однозарядным катионом, чем при использовании обычных катионитовых мембран. В случае электродиализа морской воды этим продуктом является рассол хлорида натрия, а нежелательными примесями, на уменьшение перено са которых направлено применение спе циальной катионитовой мембраны - соли, содержащие катионы Эф фективность разделения одно- и двухзарядных катионов в известном способе оценивается величиной специфической селективности мембраны. 0 где соответственно концентрация двухзарядных и суммарная кон- ( центрация однозаряд- . ньк катионов в обессоливаемой воде те же величины в рассоле. Концентрации вьфажены в г-экв/л. . Увеличению эффективности разделения ионов при неизменном составе обессоливаемой воды соответствует уменьшение величины отношения Таким образом, более эффективному способу избирательного электродиаллза соответствует меньшая величина P, В известном способе наиболее эфАективное разделение одно- и двухзарядных катионов составляет 0,26.Однако,полученная степень разделения цонов невелика. При обессоливании морской воды и растворов с большим, чем в морской воде содержанием ионов 80 (0,()5 г-экв/л) возможно образование в рассольной камере, осадка су.льфата кальция. Б этой связи при промьшшенном производстве рассола хлорида натрия из морской воды последнюю перед подачей на электродиализные установки необходимо подвергать предочистке от ионов Цель изобретения - повьшгение надежности процесса за счет уменьшения образования осадка на мембранах и увеличение концентрации рассола. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу опреснения воды путем электродиализа в электродиализаторе с анионитовыми и катионитовыми мембранами, образующими камеры концентрирования и обессоливания, с нанесением на катионитовые мембраны в камерах обессоливания.вещества с катионитовыми группами,в воду предварительно вводят полиэлектролит с отрицательно заряженными ионогенными группами. В качестве полиэлектролита используют полиакриламид или альгинат натрия в качестве 0,25-3,0 мг/л. Химизм предлагаемого способа заключается в следующем. Полиэлектролит с отрицательно заряженными группами, сорбируясь на образующихся в диализате.частицах карбоната кальция, коагулирует взвесь, препятствует осаждению частиц СаСО на катионитовой мембране и тем самым уменьшает перенос ионов Са в рассол. Пример 1. Опреснению в лабораторном электродиализаторе при плотности тока 1 А/дм пс11двергают .имитат сточной воды шахты Петровская ПО Донецкуголь. В воду, поступающую на опреснение, вводят полиакриламид (ПАА) до его общей концентра131ии 0,25 мг/л. Опресненная вода с солесодержанием 0,5 г/л содержит 0,2 мг-экв/л ионов Са, 4то соответствует норман на питьевую воду. Концентрация ионов кальция в рассоле с содержанием 83 г/л составляет 10 мг-экв/л. В полученном рассоле концентрации иоио$ Mg, Na составляют соответственно I-lO j; 1,4г-экв/ Определяют значения величин, входящих. в соотношение t). С 9 Ю -экв/л с| 9,4-10 г-экв/л; Г-Ю г-экв/л; сЛ 1,4 г-экв/л. Рассчитьгоают величину Р i l I2li2iiJil2li 0,0075. 1,А 19-10 Концентрация ионов Са в рассоле и значение специфической селективности при иных концентрациях ПАА и без введения. ПАА приведены в табл.1. Таким образом, введение ПАА в опресняемую воду уменьшает величину Р увеличивая тем самым избирательность электродиализа. Сопоставляя лучшие значения специфической селек тивности для известного 0,26 и. предлагаемого способа 0,075 (в табл. 1 величина указана с точностью до 0,01 можно прийти к выводу, что предлагаемый способ электродиализа позволя ет в 0,26:0,075 3,5 раза увеличить избирательность электродиализа. При идентичном составе обессоливаемой во ды это эквивалентно снижению переноса в рассоле ионов 3,5 раза, что . позволяет утверждать, что вероятност образования осадка на мембране умень шается . Пример 2. Опреснению в лабо раторном электродиализаторе при плот ности тока 1 А/дК подвергают имитат сточной воды шахты Петровская. Условия проведения процесса идентичны оп санным в примере 1. В воду, поступакщую на опреснение вводят альгинат натрия в количестве, обеспечивающем его общую концентрацию в опресняемой воде 1 мг/1т. В результате опреснения получают рассол с солесодержаннем 106 г/л, в котором концентрация ионов Са составляет 14,7 мг-экв/л. Т.е. перенос ионов рассол в 6,6 раз меньше, чем в известном способе (97 мг-экк/л). В : результате опреснения получают рассол, содержаш 1й 2 г-экв/л ионов Na и 14,7 мг-экв/л ионов Са.-Величина Р составляет 0,077. При различном содержании ПАА величины концентрации ионов Са в рассоде представлены в табл. 2. Таким образом, введение ПАА в опресняемую воду уменьшает перенос ионов Са в рассол в 7-10 paj по сравнению с известным способом(97мг-экв7л . При концентрациях ПАА меньших 0,25 мг/л увеличивается перенос ионов Са в рассол и тем уменьшается предельно допустимая концентрация рассола, которая может быть получена в процессе электродиализа. При концентрации ПАА 0,25 мг/л и более перенос рассол практически не меняется и верхний предел концентрации ПАА определяется экономическими показателями процесса и назначением опресняемой воды. Так, если опресняемую воду предполагается использовать для питьевьк целей, концентрация в ней ПАА не должна превышать 2 мг/л. В этой связи количество вводимого ПАА составляет 0,253,0 мг/л. Как видно из приведенных данных предлагаемый способ опреснения жестких вод электродиализом в присутствии полиэлектролита с отрицательно ряженными ионогенными группами по- ; зволяет увеличить концентрацию получаемого рассола в 2,8-3,4 раза, по сравнению с известным способом, при котором концентрация рассола не дол-жна превышать 33-35 г/л. Так как для дальнейшей переработки рассола последний должен доупариваться до 300. г/л, затраты на утилизацию рассола уменьшаются в 2,8-3,4 раза. Кроме того, предлагаемый способ позволя ет предотвратить осадкообразование на ионообменных мембранах и обеспечить надежную работу электродиали-затора. Указанные преимущества пред,-..лагаемого способа достигаются за счетуменьшения в 5-10 раз переноса ионов рассол по сравнению с известньтм способом. Концентрация ПАА в опресняемой воде, мг/л Концентрация ионов рассоле, мг-экв/л 10022 .„С«2 0,55 0,16 Концентрация иона Na в рассоле составляет

Концентрация ПАА в опресняемой воде, мг/л

Концентрация ионов рассоле, мг/эКв/л

Таблица 1

1,0

0,25 0,5

14

12

10 0,250,5 101412 0,080,10 0,09 от 1,9 г-экв/л. Таблица 2

1. СПОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ путем электродиализа в электродиалиэаторе с анионитовыми и катионитовыми мембранами, образующими камеры концентрирования и обеесоливания, с нанесением на катионитовые мембраны в камерах обеесоливания вещества с катионными группами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности процесса за счет : уменьшения образования осадка на мем.бранах и увеличения концентрации рассола, в воду предварительно вводят полиэлектролит с отрицательно заряжен ными ионогенными группами. - , .2. CnocoR по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полиэйектролита используют полиакриламид или альгинат натрия в количестве (Л 0,25-3,0 мг/л.