Способ очистки воздуха от углекислого газа Советский патент 1986 года по МПК B01D13/02 

Изобретение относится к технике и технологии очистки ГЭЗОБ от примесей кислых газов, конкретно для очистки воздуха от примесей углекислого газа, и может быть использовано в системах жизнеобеспечения и для поддержания санитарных норм воздуха в производственных помещениях некоторых отраслей промышленности.

Цель изобрения - снижение энергозатрат и повышение удельной производительности.

На чертеже показана схема электродиализной технологии очистки воздуха от углекислого газа по предлагаемому способу.

Схема включает электродиализатор 1, буферную емкость 2 .с растворами карбонатов щелочных металлов (карбонатный б уфер), служащих для увлажнения очищаемого воздуха; раз-, делительную емкость 3, служащую для разделения сконцентрированного углекислого газа и воды. Насос 4 обеспечивает циркуляцию -увлажняющего раствора. Электродиализатор 1 состоит из чередующихся биполярных 5 и ани- онообменных 6 мембран, образующих камеры 7 сорбции, заполненные ани- онообменной насадкой 8, и камеры 9 концентрирования, заполненные кати- онообменной нагсадкой 10. Очищаемый от углекислого газа воздух подают в камеры 7 сорбции электродиализатора 1 , заполненные анионообменной смолой 8. Камеры 7 сорбции непрерывно увлажняют раствором карбонатов щелочных металлов, поступающим из буферной емкости 2. Под действием электрического поля на биполярной мембране 5 происходит разложение воды, при этом генерированные ионы водорода направляются непосредственно в камеры 9 концентрирования, а анионы гидроксила мигрируют через ионообменную насадку 8, замещая в анионообменной смоле ионы НСО на ионы ОН и осуществляя тем самым их непрерывную регенерацию. Вытесненные из анионита 8 бикарбонатные ионы через анионообменную мембрану ,6 мигрируют в камеру 9 концентрирования, где рекомбинируют с ионами водорода. Очищенный от углекислого газа воздух с раствором карбонатов щелочных металлов направляют в буферную емкость 2 и после отделения от жидкой фазы подают потребителю. Сконцентрирован10

1250318 .

ный углекислый газ и перенесенный электроосмотически в камеры 9 концентрирования раствор направляют в разделительную емкость 3.

После газожидкостного разделения углекислый газ выводят из схемы или подают на дальнейшую переработку в кислород. Жидкие .фазы с буферной 2 и разделительной 3 емкостей смешивают и с помощью жидкостного насоса 4 подают на увлажнение камер 7 сорбции электродиализатора 1.

Присутствие карбонатного буфера в камере 7 сорбции электродиализатора 1 с концентрацией карбоната щелочного металла 0,01-0,5 н. позволяет изменить.ионньш состав анионообменной смолы в сторону увеличения содержания в ней карбонатных ионов и уменьшения содержания гидроксильных ионов. Это приводит к увеличению числа переноса

15

20

25

30

35

40

карбонатного иона, выхода СО по току и как следствие, повышению производительности и снижению удельных энергозатрат на процесс газоочистки. .

Пример. Смесь воздуха с 0,5% углекислого газа и раствор карбоната калия с концентрацией 0,005-1,0 N подают в камеры 7 сорбции электродиализатора 1, заполненные анионообменной насадкой 8 АВ-17. Камеры 9 концентрирования заполнены катионообмен- ной насадкой 10 КУ-2. Насадку ионообменных смол 8 и 10 в камерах 7 сорбции и в камерах 9 концентрирования располагают в виде монослоя (слоем толщиной в одно зерно). На электродиализный аппарат 1 подают электрический ток плотностью 10 - 55 А/м . В качестве биполярных мембран 5 используют отечественные мембраны МБ-3, в качестве анионообмен- ных мембран 6 - сильноосновные ани- онообменные мембраны МА-41. Камеры

45 9 концентрирования вьшолнены непроточными: раствор и газы извне в них не подаются. Температуру поддерживают постоянной и равной 25°С. Использование в качестве буфера кар50 боната калия обусловлено следующими причинами. В ряду щелочных металлов Li, Na, К, Rb, Cs активность металлов и электропроводность карбонатов увеличивается, но так как

и Cs-CO являются редкими

55

и дорогостоящими солями,была выбрана соль . как более распространенная в промышленности.

карбонатного иона, выхода СО по току и как следствие, повышению производительности и снижению удельных энергозатрат на процесс газоочистки. .

Пример. Смесь воздуха с 0,5% углекислого газа и раствор карбоната калия с концентрацией 0,005-1,0 N подают в камеры 7 сорбции электродиализатора 1, заполненные анионообменной насадкой 8 АВ-17. Камеры 9 концентрирования заполнены катионообмен- ной насадкой 10 КУ-2. Насадку ионообменных смол 8 и 10 в камерах 7 сорбции и в камерах 9 концентрирования располагают в виде монослоя (слоем толщиной в одно зерно). На электродиализный аппарат 1 подают электрический ток плотностью 10 - 55 А/м . В качестве биполярных мембран 5 используют отечественные мембраны МБ-3, в качестве анионообмен- ных мембран 6 - сильноосновные ани- онообменные мембраны МА-41. Камеры

45 9 концентрирования вьшолнены непроточными: раствор и газы извне в них не подаются. Температуру поддерживают постоянной и равной 25°С. Использование в качестве буфера кар50 боната калия обусловлено следующими причинами. В ряду щелочных металлов Li, Na, К, Rb, Cs активность металлов и электропроводность карбонатов увеличивается, но так как

и Cs-CO являются редкими

55

и дорогостоящими солями,была выбрана соль . как более распространенная в промышленности.

В таблице представлены характерисПродолжение таблицы

$ 12503186

чены при наложении на аппарат элек-току углекислого, газа из камеры контрического тока плотностью 20 -центрирования электродиализного ап40 А/м .парата.

Так, например, при концентрации5 При уменьшений концентрации кар- карбоната калия 0,05 N и токебоната калия ниже 0,01 N и повьшенич 20 А/м удельные энергозатраты рав-его концентрации вьше 0,5 N происхо- ны согласно предлагаемому способудит снижение производительности ап- 4,6 Вт-ч/л, а по прототипупарата, выхода по току СО . Этот 31,6 Вт-ч/л, производительность рав-10 эффект вызван уменьшением числа пена 2,22 и 0,18 л/ч соответственно.реноса карбонатного иона в фазе

При уменьшении плотности тока ни-анионообменной насадки, как следстже 20 А/м и повьшении большевие, увеличивается проскок гидрок40 А/м возрастают энергозатратысильных ионов, не встзшивших в реаки уменьшается производительность15 цию с карбонат - ионом, в камеры

аппарата за счет снижения выхода поконцентрирования.

Составитель О.Зобнин Редактор М.Петрова Техред В.Кадар Корректор С.Шекмар

Заказ 4359/8 Тираж 663Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4