Способ обессоливания воды электродиализом Советский патент 1993 года по МПК B01D61/42 

Изобретение относится к области элек- трфхимической обработки растворов электролитов электродиализом с использо- ва ием ион осел ктивных мембран.

Цель изобретения - снижение удельных эн ргозатрат на процесс электродиализа и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в звестном способе обессоливания воды элсктродиализом, заключающемся в предварительном умягчении воды фильтрованием через катионит в натрий-форме и ре енерацией катионита концентратом, приучаемым в процессе электродиализа, по, дергаемую электродиализу воду дополни гельно десульфатируют фильтрованием через сильноосновный анионит в хлор-форме а анионит регенерируют упомянутым концентратом.

Прием десульфатации обессоливаемой воДы во взаимодействии с другими признаками заявляемого способа обнаруживает, каг показали проведенные исследования, и ноше технические свойства - при злек- трэдиализе десульфатированной воды зышается электропроводность ионосе- ле стивных мембран и, кроме того, при глубоком обессоливании воды повышается выход по току.

Положительный эффект, достигаемый в связи с этими свойствами заявленной совокупности признаков, состоит в снижении удельных энергозатрат на процесс электро- дмализа.

Способ осуществляется следующим образом.

При обессоливании воды, например, природной соленой воды, воду сначала фильтруют через катионит в натрий-форме. При этом, содержащиеся в воде катионы щелочноземельных металлов - кальция и магния, способные образовывать при электродиализе нерастворимые осадки на поверхности ионоселективных мембран, обмениваются на ионы натрия. Затем эту умягченную воду фильтруют через анионит в хлор-Форме. Содержащиеся в воде сульфат-ионы, обмениваются на ионы хлора. Умягченную и десульфатированную воду, представляющую собой раствор хлористого натрия, подвергают обессоливанию электродиализом с использованием ионоселективных мембран. По мере истощения обменной емкости катионит и анионит реге(А

С

00

со 1 ю к о

00

нерируют, пропуская через него образовавшийся при электродиализе концентрат - раствор хлористого натрия, для приготовления которого используют только воду, элек- троосмотически перенесенную через ионоселективные мембраны.

Пример. Воду, содержащую Na+-4,1; Са2+ .7; 1.6; СГ - 3,9; 3,9; НСОз - 2,6 мгэ/л, с сухим остатком 742 мг/л и рН 7,6 последовательно фильтровали через сильнокислотный катионит КУ-2 в натрий-форме и через сильноосновный анионит АВ-17 в хлор-форме. Обработанную таким образом воду, не содержащую ионов жесткости, сульфат- и бикарбонат- ионов и представляющую собой раствор хлористого натрия обессоливали электродиализом с использованием ионоселектив- ных мембран МА-40 и МК-40 до удельной электропроводности 2, (со- лесодержание до 2 мгэ/л. рН 4.5). Регенерацию катионита и анионита производили раствором хлористого натрия, при приготовлении которого использовали получаемый в ходе процесса электродиалиэа концентрат. Отсутствие в обессоливаемой воде ионов жесткости позволило снизить расход воды на промывку камер концентрирования, а затем и исключить его. Концентрат представлял собой раствор хлористого натрия в воде, поступившей из обессоливаемой воды через мембраны вследствие электроосмотического переноса.

Для получения сравнительных данных проводилась обработка той же воды известным способом путем фильтрования воды че0

5

0

5

0

5

рез катионит КУ-2 в натрий-форме и последующего обессоливания электродиализом также до удельной электропроводности 2,90 м .. Регенерацию катионита КУ-2 производили раствором хлористого натрия, при приготовлении которого использовали полученный в процессе электродиализа концентрат, содержащий сульфаты и бикарбонаты. Характеристики процессов обессоливания воды в установке производительностью 100 м /ч обессоленной воды приведены в таблице.

При использовании способа, таким образом, создается положительный эффект, выражающийся в снижении удельных энергозатрат на процесс электродиализа. Кроме того, повышается надежность процесса, благодаря предотвращению образования в массе катионита нерастворимых осадков, сокращается расход мембран, объем сточных вод и трудоемкость обслуживания.

Формула из обретения Способ обессоливания воды электродиализом, включающий предварительное умягчение исходной воды фильтрованием через катионит в натрий-форме, регенерацию катионита концентратом, образующимся при электродиализе, отличающий- с я тем, что, с целью снижения удельных энергозатрат и повышения надежности способа, воду дополнительно подвергают де- сульфатированию фильтрованием через сильноосновный анионит в хлор-форме и регенерацию анионита осуществляют концентратом.

Сущность изобретения: исходную воду предварительно умягчают на катионите в Na-форме и десульфируют фильтрованием на анионите в хлор-форме. Очищенную воду подают в электродиализатор, на выходе получают концентрат и обессоленную воду. Анионит и катионит регенерируют полученным концентратом. 1 табл.

Характеристика

Масса ионита, кг

-катионита КУ-2

-анионита АВ-17

Эффективная площадь мембран в электродио

ализаторах, м (шт.)

Эксплуатационный.расход ионитов, кг/год

-катионита КУ-2:

-анионита АВ-17

Расход реагентов (в пересчете на 100% концентрацию) для регенерации ионитов, т/год

-хлористый натрий Объем сточных вод, м3/год

Количество комплектов рабочих ячеек (мембран, рамок, сепараторов), подлежащих замене при регламентных переработках электродиализаторов, компл/год

Заявляемый способ

Прототип

5780

1872 (2500)

460

715 109200

277 136500

135

540

Характеристика

Трудоемкость регламентных работ, связанных с

переборками электродиализаторов, чел. ч/год

Напряжение на электродах, В

Ток, А

Выход по току

Удельная электропроводность анионоселективных мембран, измеренная по окончании

1О

эксперимента, Ом см

Годовая продолжительность работы (с учетом затрат времени на регламентные работы), ч/год

Годовая производительность установки, м3/год

i Годовое удаление солей, г.экв/год Годовые энергозатраты, МВт.ч/год Удельные (по удаленной Соли) энергозатраты, кВт.ч/г.экв

Продолжение таблицы

Заявляемый способ

Прототип

1728 420 127 0.79

0,068

0.053

8184

818400

436

0,064