Способ опреснения борсодержащих вод Советский патент 1993 года по МПК C02F1/469 

Изобретение относится к области обработки воды, в частности к опреснению, и может быть использовано для опреснения борсодержащих вод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ опреснения, заключающийся в опреснении воды, имеющей рН более 10, при комнатной температуре в камере обессиливания электродиализного аппарата, образованной гетерогенными мембранами МК-40 и МА-40, до общего солесо- держания 200-300 мг/дм . При обработке по этому методу воды морского типа (исходное содержание бора менее 4,5 мг/дм3) степень извлечения бора достигает 80,0-92,5%. Однако, нами показано, что при использовании указанного способа для опреснения воды с высоким содержанием бора (40 мг/дм3) степень извлечения бора значительно ниже. Так, содержание бора в диализате и рассоле, получаемых при опреснении поданному методу модельного раствора термальной воды Паужетской ГЕОТЭС. составляет соответственно 32 и 360-380 мг/дм3 при степени извлечения бора 20%.

Таким образом, недостатком известного способа является низкая эффективность в плане извлечения и концентрирования соединений бора при опреснении воды с высоким их содержанием.

Повышение степени извлечения и концентрирования соединений бора в процессе опреснения борсодержащих вод является актуальной задачей, решение которой позволит, во-первых, защитить организм человека и животных от отрицательного воздействия соединений бора, а, во-вторых, расширить сырьевую базу для производства последних, поскольку рудные запасы бора ограничены.

Сущность изобретения состоит в том, что опреснение борсодержащих вод осуществляют пропусканием воды с рН больше 10 через камеры обессоливания электродиа; лизного аппарата, образованные анионито- выми и катионитовыми - фторуглеродными сульфокислотными гомогенными мембранами. При этом процесс опреснения ведут при температуре меньше или равной 45°С.

Отличительным признаком предложен1 ного способа является использование для опреснения гомогенной фторуглеродной сульфокатионитовой мембраны (МФ-4СК).

со

с

со со о to о

VI

00

Нами показано, что использование ее для опреснения воды с высоким содержанием бора позволяет в 2,0-2,5 раза повысить степень извлечения и концентрирования этого элемента. При этом содержание других ком- понентов в диализате практически не изменяется, а солесодержание рассола увеличивается лишь на 15-17%. Проведение процесса при повышенной температуре приводит к дополнительному повышению степени концентрирования и извлечения бора.

Способ реализуется следующим образом.

Опыты проводили в пятикамерном элек- тродиализной аппарате, содержащем 2 электродные камеры, 2 камеры обессолива- ния и 1 камеру концентрирования. Камеры отделены друг от друга чередующимися ка- тионитовыми и анионитовыми мембранами. Рабочая поверхность одной мембраны - 9,7 см2, межмембранное расстояние - 5 мм. В качестве катода и анода применяли платину. Через электродные камеры циркулировал 0,1 М раствор сульфата натрия. В камеры обессоливания подавали модельный борсодержащий раствор. О степени концентрирования бора судили по его концентрации в пробах, периодически отбираемых из камеры концентрирования. Перед началом эксперимента камера концентрирования заполнялась модельным борсодер- жащим раствором. Из верхнего штуцера камеры рассол вытекал самопроизвольно из-за увеличения его объема ввиду электро- осмотического и осмотического переноса воды. Опыты проводили в гальваностатическом режиме. Бор определяли колориметрическим методом с применением кармина.

Характеристики используемых матери- алов и веществ.

Мембрана МФ-4СК, подготовленная по ГОСТ 17553-72 в Н+-форме. Мембрана МА- 40/ТУ 6-05-1203-88). подготовленная по ГОСТ 17553-72 в OH -форме. Натрий серно- кислый чда по ГОСТ 4166-76. Натрий хлористый хч по ГОСТ 4233-77. Борная кислота хч по ГОСТ 18704-78. Калий хлористый чда по ГОСТ 4234-77.

П р и м е р 1. (согласно изобретению). Модельный раствор, содержащий 2473 мг/л NaCI, 164 мг/л KCI, 110 мг/л N32504,220 мг/л НзВОз(40 мг/л по бору), и имеющий рН 10,2, подавался с линейной скоростью 0,02 CM/J в камеры обессоливания, ограничен- ные катионитовыми мембранами МФ-4СК и анионитовыми мембранами МА-40. Камера концентрирования перед началом опыта была заполнена модельным борсодержа- щим раствором с рН 7.8. Нижний штуцер

камеры закрывали кохером. Самопроизвольно вытекающий из верхнего штуцера камеры рассол собирался в мерный цилиндр. Через электродные камеры циркулировало 2 л 0,1 М .раствора Na2SO-j. Плотность электрического тока составляла 0,75 А/дм2. Растворы, подающиеся в камеры, термостатировались в термостате 1ТЖ-0-03 при температуре 25°С. Продолжительность эксперимента - 12,5 часа. Общий объем рассола - 11,8 мл. Концентрация бора в рассоле и диализате составляла 800 и 23 мг/л соответственно. Общее солесодержание рассола и диализата - 111 и 0,25 г/л соответственно.

П р и м е р 2 (по прототипу). Пример выполняется аналогично примеру 1, однако при этом в качестве катионитовой мембраны используется гетерогенная мембрана МК-40. Общий объем рассола - 15,2 мл. Концентрация бора в рассоле и диализате 360 и 33 мг/л соответственно. Общее солесодержание рассола и диализата 96,0 и 0,25 г/л соответственно. Преимущество описываемого способа по сравнению с прототипом подтверждается данными таблицы.

Установлено, что использование гомогенной фторуглеродной сульфокатионито- вой мембраны при опреснении борсодержащих вод с высокой концентрацией бора (40 мг/л) обеспечивает высокую эффективность удаления и концентрирования бора: степень извлечения составляет 41-51%; кратность концентрирования - 19,0-23,8 (содержание бора в рассоле 750- 960 мг/л). Оптимальной температурой проведения процесса является 15-45°С. Повышение температуры выше 45°С приводит к существенному снижению общего со- лесодержания рассола, а также степени концентрирования бора.

Достоинством описываемого способа опреснения борсодержащих вод является то. что достигнутое повышение степени извлечения и концентрирования бора значительно сокращает расход реагентов, применяемых для регенерации борселек- тивных сорбентов, применяемых для кондиционирования диализата по содержанию бора, а также существенно упрощает процесс переработки рассола на борсодержа- щие продукты, что обусловлено возрастанием емкости борселективной смолы при увеличении содержания бора в растворе.

Формула изобретения

1. Способ опреснения борсодержащих вод, включающий подачу опресняемой воды с через камеры обессоливания электродиализатора, образованные катионитовыми и анионитовыми мембранами, о т л ичающийся тем, что в качестве катиони- товой мембраны используют гомогенную фторуглеродную сульфокатионитовую мембрану.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что процесс ведут при температуре меньшей или равной 45°С.

Сущность изобретения: электродиализ водных растворов с использованием гомогенной сульфокатионитовой фторуглерод- ной мембраны при температуре 45°С. Положительный эффект: степень извлечения и концентрирования бора увеличивается в 2,0-2,5 раза. 1 з. п. ф - лы, 1 табл.

К

к