Электродиализатор Советский патент 1993 года по МПК B01D61/46 

Изобретение относится к устройствам для электрохимической обработки растворов электролитов методом электродиализа и, в частности, к конструкциям электродиализаторов для глубокого обессоливания природных соленых вод.

Цель изобретения - повышение надежности и снижение энергозатрат путем предотвращения осадкообразования.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого электродиализатора.

Электродиализатор содержит катодную камеру 1 с расположенным в ней катодом 2 и анодную камеру 3 с расположенным в ней анодом 4, между которыми размещены чередующиеся камеры 5 и 6 обессоливания и концентрирования соответственно. Камеры

5 и 6 разделены между собой анионоселек- тивными и катионоселективными мембранами 7 и 8. Вход 9 исходной воды гидравлически связан с камерами 5 обессоливания первой со стороны, например, катода 2 секции параллельно включенных рабочих камер. Секции параллельно включенных камер соединены между собой гидравлически последовательно и последняя, граничащая, например, с анодом 4 секция сзязана выходом камер 5 обессоливания с выходом 10 обессоленной воды из электродиализатора и с гидравлически последовательно подключенными камерами б концентрирования. Камеры 6 концентрирования последней по ходу раствора, т.е. граничащей с анодной камерой 3, секцией своим выходом связаны с дренажным «ыхо00

ю

ел ел

ы

дом 11 концентрата из электродиализатора. Количество камер обессиливания в каждой из гидравлически последовательно соединенных секций определяется зависимостями, приведенными в формуле Изобретения. Контур промывки электродных камер 1 и 3 на чертеже не показан.

Электродиализатор работает следующим образом.

Электродиализатор содержит катодную камеру 1 и анодную 3.

Исходная минерализованная вода поступает на вход 9 и далее по тракту обессо- ливания через камеры 5 обессоливания, с выхода которых обессоленная вода поступает на выход 10 электродиализатора и частично на промывку камер 6 концентрирования.

Концентрат из первой по ходу обессоливаемого раствора, т.е. прикатодной секции, поступает на выход 11 электродиализатора и через него в дренаж. При подаче напряжения на электроды 2 и 4 электродиализатора и наложении, вследствие этого, на поток исходной воды электрического поля постоянного тока происходит миграция ионов растворенных в воде солей из камер 5 обессоливания через мембраны 7 и 8 в камеры 6 концентрирования. Как сказано выше, камеры 6 концентрирования промываются встречным потоком глубокообессоленной воды.

Пример 1. Природную минерализованную воду с общим солесодержанием 6000 мг/л пропускают через камеры обессоливания электродиализаторов предложенной конструкции, в которых количество параллельно включенных камер обессоливания в гидравлически последовательно включенных секциях определяется предложенной зависимостью при различных значениях эмпирического коэффициента К, равных 0,6; 1; 1,22; 1,26; 1,32; 1,5 и 2,0. Расход воды через камеры обессоливания составляет 130 л/ч, причем около м л/ч обессоленной воды пропускают через камеры концентрирования. Солесодержание обессоленной воды составляет не более 30 мг/л. Электродиализатор содержит 180 пар камер.

Пример 2. Природную минерализованную воду обессоливают в электродили- заторе, собранном по схеме прототипа, снижая ее солесодержание с 6000 мг/л до 30 мг/л. Расходы воды через камеры обессоливания и концентрирования составляют по 130 л /ч. Электродиалиэатор содержит 180 пар камер, включенных гидравлически параллельно-последовательно.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

Результаты экспериментов позволяют сделать вывод о том, что при использовании

предложенных конструкций электродиалй- затора при указанных в формуле изобретения предпочтительных пределах значений коэффициента К в наибольшей мере повышается надежность и экономичность процесса. При понижении значений коэффициента К увеличивается количество последовательно включенных секций, гидравлическое сопротивление электродиализатора и расход энергии на прокачивание

растворов, а при увеличении значений коэффициента К сокращается количество секций при увеличении в каждой из них количества параллельно включенных камер, снижаются скорости потоков сред и создаются предпосылки для возникновения концентрацион- ной поляр.изации, приводящие к интенсификации отложений, снижению эффективности процесса и повышению напряжения и расхода электроэнергии на процесс

электродиализа, а также снижению ресурса

электродиализатора до его разборки с целью очистки камер и регенерации мембран.

Форму л а изобретени я

Электродиализатор для глубокого обессоливания воды, содержащий анодную и катодную камеры и расположенные между ними чередующиеся камеры обессоливания и концентрирования, разделенные анионоселективными и катионоселективными мембранами и гидравлически параллельно соединенные в секции, связанные между собой гидравлически последовательно, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения

надежности и снижения энергозатрат путем предотвращения осадкообразования, вход камер концентрирования гидравлически последовательно подключен к выходу камер обессоливания, а отношение количества камер обессоливания в каждой секции к количеству камер обессоливания в последней по ходу раствора секции определяется выражением

(щ)макс-2°

гдеМгЫ, 1(ТСТгщ);

I - порядковый номер секции, считая от последней по ходу раствора секции: NI, NI - количество камер обессоливания в последней и t-й секциях соответственно;

,22-1,32 - эмпирический коэффициент, характеризующий качество гидравлического режима в камерах обессоливания.

Изобретение позволяет надежно и эффективно глубоко обессоливать природную минерализованную воду. В электродиализаторе вход камер концентрирования гидравлически последовательно подключен к выходу камер обессоливания, а отношение количества камер обессоливания в каждой секции к количеству камер обессоливания в последней по ходу раствора секции определяется выражением (Ni/Ni)maxc4 20, где ( К ч + InNr; i - порядковый номер секции, считая от последней по ходу раствора секции; Ni, NI - количество камер обессоливания в последней и 1-й секциях соответственно; ,22-1,32 -эмпирический коэффициент, характеризующий качество гидравлического режима в камерах обессоливания. 1 ил., 1 табл.