Способ получения деионизованной воды Советский патент 1987 года по МПК B01D13/02 

Изобретение относится к очистке воды, в частности к получению деионизованной воды, и может быть использовано в химической промышленности и микроэлектронике.

Цель изобретения - повышение качества деионизованной воды и увеличение производительности электродиализатора при уменьшении расхода электроэнергии.

Согласно предлагаемому способу используют ионообменные смолы с содержанием ДВБ 12-16 мае. /0.

Как следует из теоретических основ электрохимии ионитов, при увеличении содержания ДВБ в ионите должно наблюдаться повышение электрического сопротивления

значительно (на 3 порядка) больше сопротивления воды на границе контакта К--А (). Увеличение содержания ДВБ в иони- тах с 8 до 12-16 мае. % приводит к пог вышению электрического сопротивления последних приблизительно в два раза. При этом во столько же раз возрастает электрическое сопротивление границы контакта К-А, поскольку оно определяется сопротивлением анионита R, и сопротивлением

катионита R , а удельное сопротивление воды на этой границе контакта (Rjf) соизмерено с Rji и Кд. Электрическое сопротивление границы контакта А-К при этом существенно не изменяется, так как оно

системы смешанный слой ионитов - раст- jj определяется величиной удельного сопротивления воды на этой границе (), которая по своему значению несравненно выше, чем удельное сопротивление катионита (RK) и анионита (RA) при стандартном (8 мае.%), а также при повышенном 20 (12-16 мае. %) содержании ДВБ. Таким образом, при повышении содержания ДВБ в ионитах происходит преимущественное (относительное) увеличение электрического сопротивления границ контакта К-А, на

вор в связи с уменьшением электропроводности ионитов. Это должно привести к увеличению расхода электроэнергии на обессо- ливание, снижению качества деионизованной воды и уменьшению производительности электродиализатора.

Однако экспериментально установлено что использование в качестве ионообменного наполнителя смеси катионита и анионита с содержанием ДВБ 12-16 мае. % приводит к снижению расхода электроэнергии на 25 которых происходит выброс сорбированных обессоливание, улучшению качества деио-ионов из ионита в раствор, ухудш,ающий

низованной воды и увеличению производи-качество деионизованной воды, по сравнетельности электродиализатора.нию с элект идеским сопротивлением границ

Это объясняется следующим образом.контакта А-К, на которых осуществляется

В системе смешанный слой ионитов -процесс деионизаци и воды. Изменение соотраствор можно выделить две наиболее су- 30 цощения ежду э лектрическим сопротивле- щественные для проведения процесса деио-нием К-А и А-К приводит к riepepacnpeделению величины токов, протекающих через указанные границы, таким образом, что уменьшается ддля тока, протекающего через границы К-А. Несмотря на общее увеличение электрического сопротивления системы при увеличении содержания ДВБ Б ионитах до 12-16 мае. %, величина расхода электроэнергии на обессоливание воды снижается в 2,5 раза, а производительность

±( + RH , 3 электрическое сопротивление 40 электродиализатора возрастает в 2,5 раза. - как R + Rx;5( + RX- f R AПример. Деионизации подвергали водосоп2ртивление воды на границе контактапроводную воду г. Киева, имеющую удельное сопротивление 1,7 кО.м-см. В качестве ионообменного наполнителя использовали

низации воды в электрическом поле границы контакта катиона и анионообменных гранул: К-А и А-К (К-катионит, А-анио- нит). Электрическое сопротивление указанных границ можно представить в виде последовательно включенных сопротивлени|. Так электрическое сопротивление К-А (стрелкой указано направление электрического поля) можно представить как Rx +

35

К-А; Нл сопротивление воды на границе контакта А-К.

При наложении внешнего электрического поля на систему смещанный слой ионитов - раствор на границах контакта А-К происходит интенсивное обессоливание и удельное сопротивление воды на этих границах контакта гранул возрастает, приближаясь к

45

катионит (16 мае. % ДВБ) и анионит (16 мае. °/о ДВБ). При плотности тока 0,4 А/дм и скорости потока воды в межмембранном пространстве 0,16 мс/с получена деионизованная вода с удельным сопротивлением ПО кОм-см при производительмаксимально возможному значению (22 50 ности электродиализатора 3,4 л/ч и расхоОм см). На границах К-А в этих же условиях происходит выброс сорбированных гранулами ионов из фазы ионита в раствор. Удельное сопротивление воды на этих границах интенсивно падает, приближаясь к величине удельного сопротивления ионитов (30 кОм-см) Поэтому величина сопротивления воды на границе контакта А -К ()

де электроэнергии 8,9 Вт-ч/л.

Для определения граничных значений содержания ДВБ в катионите и анионите, а также соотношения содержания ДВБ в катионите и анионите были осуществлены 55 опыты идентично указанному примеру. Деионизации подвергали дистиллированную воду с удельным сопротивлением 200 кОм-см.

значительно (на 3 порядка) больше сопротивления воды на границе контакта К--А (). Увеличение содержания ДВБ в иони- тах с 8 до 12-16 мае. % приводит к повышению электрического сопротивления последних приблизительно в два раза. При этом во столько же раз возрастает электрическое сопротивление границы контакта К-А, поскольку оно определяется сопротивлением анионита R, и сопротивлением

катионита R , а удельное сопротивление воды на этой границе контакта (Rjf) соизмерено с Rji и Кд. Электрическое сопротивление границы контакта А-К при этом существенно не изменяется, так как оно

тивления воды на этой границе (), которая по своему значению несравненно выше, чем удельное сопротивление катионита (RK) и анионита (RA) при стандартном (8 мае.%), а также при повышенном (12-16 мае. %) содержании ДВБ. Таким образом, при повышении содержания ДВБ в ионитах происходит преимущественное (относительное) увеличение электрического сопротивления границ контакта К-А, на

которых происходит выброс сорбированных ионов из ионита в раствор, ухудш,ающий

катионит (16 мае. % ДВБ) и анионит (16 мае. °/о ДВБ). При плотности тока 0,4 А/дм и скорости потока воды в межмембранном пространстве 0,16 мс/с получена деионизованная вода с удельным сопротивлением ПО кОм-см при производительности электродиализатора 3,4 л/ч и расходе электроэнергии 8,9 Вт-ч/л.

Для определения граничных значений содержания ДВБ в катионите и анионите, а также соотношения содержания ДВБ в катионите и анионите были осуществлены опыты идентично указанному примеру. Деионизации подвергали дистиллированную воду с удельным сопротивлением 200 кОм-см.

Зависимость качества деионизованнойзации (f , Q, W) также ухудшаются. Если

|оды {S , мОм-см), производительностисодержание ДВБ в катионите или аниониэлектродиализатора (Q, л/ч) и расходате находится в пределах 10-14 мае. %, то

электроэнергии на деионизацию (W, Вт-ч/л)соотношение между ними составляет от содержания ДВБ в ионитах и их соотно- с 1:(0,86-1,6). Наивысший эффект достишения представлены в таблице.гается в случае одновременного увеличения

Как видно из представленных данных,содержания ДВБ в катионите и анионите если содержание ДВБ в катионите либо вдо 16 мае. %. При этом удельное со против- анионите ниже указанного предела, напри-ление деионизатора 17 мОм-см, производи- мер 6 мае. % (при этом соотношениетельность электродиализатора 1,8 л/ч, а ДВБ в смеси ионитов превышает верхнийзатраты электроэнергии 0,66 Вт-ч /л. предел), то снижается качество деионизо-Предлагаемый способ получения деиони- ванной воды, производительность электро-зованной воды позволяет повысить удельное диализатора и увеличивается расход элект-сопротивление воды в 2,24-2,8 раза, уве- роэнергии на деионизацию. Если содержаниеличить производительность электродиали- ДВБ в катионите либо анионнте выше пред- t5 затора в 2,5-2,6 раз и уменьшить затраты лагаемого предела, наприме 18 мае. /о, тоэлектроэнергии на деионизацию в 2,5-2,77 при этом характеристики процесса деиони-раза по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

1. Способ получения деионизованной воды, включающий обработку последней в электродиализаторе с чередующими катио- нообменными и анионообменными мембранами, образующими камеры концентрирования и обессоливания, в последних размещен ионообменный наполнитель, выполненный в виде смеси катионообменной и анионо- обменной смолы, содержащей дивинилбен- зол, отличающийся тем, что, с целью повыПродолжение таблицы

шения чистоты деионизованной воды и увеличения производительности электродиализатора при уменьшении расхода электроэнергии, содержание дивинилбензола в смеси катионообменной и анионообменной смолы составляет 8-16 мае. %.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение содержания дивинилбензола в катионообменной смоле к -содержанию дивинилбензола в анионообменной смоле составляет 1:(0,5-2,0).

Изобретение относится к области очистки воды и позволяет повысить чистоту деионизованной воды и увеличить производительность при уменьшении расхода электроэнергии. Способ получения деионизованной воды включает обработку последней в электродиализаторе с чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами, образующими камеры концентрирования и обессоливания. В последних размещен ионообменный наполнитель, выполненный в виде смеси катионообменной и анио- нообменной смол, содержащих дивинилбен- зол, причем содержание дивинилбензола в смеси катионообменной и анионообменной смол составляет 8-16 мас.%. Соотношение содержания дивинилбензола в катионообменной смоле и содержания дивинилбензола в анионообменной смоле 1:(0,5-2,0). 1 3. п. ф-лы, 1 табл. ГС о О5 СО О)