Электродиализатор для обессоливания воды Советский патент 1982 года по МПК C02F1/469 C02F103/02 

(54) ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР ДЛЯ ОБЕССОЛИВАНИЯ

ВОДЫ

1

Изобретение относится к области получения обессоленной воды и может быть использовано для деминерализации природных вод методом электродиализа в различных отраслях промышленности, например атомной, электронной, медицинской, фармацевтической, химической, пищевой.

Известно устройство для получения обессоленной воды, содержащее параллельно рас. положенные плоские профилированные чередующейся полярности, мембраны соприкасающиеся верщинами профиля 1.

Недостаток указанного устройства заключается в том, что пакет мембран имеет больщое гидравлическое сопротивление, и рабочее напряжение, что вызывает брльщие энергозатраты, необходимые для создания оптимальной плотности тока.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электродиализатор для обессоливания воды, содержащий корпус, ионообменные мембраны в- форме труб, внутри которых коаксиально размещены электроды, выполненные в виде прутков, и оси трубчатых мембран образуют правильные щестиугольники, прилегающие друг к другу.

Под действием постоянного электрического тока, подводимого к электродам, происходит электромиграция ионов солей из обрабатываемой воды через мембраны в электродные камеры, непрерывно промываемые исходной водой 2.

Недостаток указанного диализатора заключается в низком качестве обессоленной воды.

Цель изобретения - повышение степени обессоливания воды.

Указанная цель достигается тем, что электродиализатор для получения обессоленной воды, содержащий корпус, ионообменные мембраны в форме трубок, внутри которых коаксиально размещены электроды, выполненные в виде прутков, а оси трубчатых мембран расположены в верщинах правильных шестиугольников, прилегающи}( друг к другу, снабжен стержнями из диэлектрического материала, расположенными в центрах щестиугольников, поверхность мембран выполнена зубчатой и верщины зубьев каждой мембраны соприкасаются с зубьями соседних мембран и со стержнями.

Стержни, расположенные в центрах шестиугольников, в верщинах которых находятся трубчатые профилированные мембраны, ликвидируют застойные явления процессов электромиграции ионов в центрах шестиугольников. Выполнение мембран профилированными увеличивает их поверхность за счет того, что, во-первых, увеличивается общая площадь мембран и, во-вторых, вся она является рабочей, так как исчезает необходимость опор из перфорированных труб, на которые надеваются мембраны. Это интенсифицирует процесс обессоливания, способствует отсутствию застойных зон и повыщению качества фильтрата.

Расположение мембран соприкасающимися вершинами профилей друг с другом и со стержнями обеспечивает постоянное и невысокое электрическое сопротивление аппарата независимо от степени обессоливания исходной водопроводной воды. Гидравлическое сопротивление предлагаемой конструкции также минимальное, так как просвет в наиболее широкой части зон обессоливания достигает 5-6 мм.

На фиг. I изображен общий вид предлагаемого устройства, разрез, на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Электродиализатор для получения обессоленной воды содержит корпус 1 в виде трубы из любого диэлектрического не загрязняющего обессоленную воду материала, внутри которой вплотную друг к другу в виде гексаэдра по вершинам правильного шестиугольника (в сечении) расположены катионитовые 2 и анионитовые 3 мембраны трубчатого типа с зубчатым профилем (диа. метр трубы 12-18 мм, высота профиля 2-3 мм, шаг 5-6 мм). В центре каждого шестиугольника вплотную к мембранам помешен пластмассовый стержень 4, имеющий по торцам вдоль оси 5 глубиной 10-15 мм, диаметром отверстия б-9 мм, QT которых идут по щесть боковых отверстий 6 диаметром 2 мм, служащих для ввода снизу исходной воды и вывода сверху деминерализованной. Верхняя 7 и нижняя 8 крышки из любого диэлектрического материала, не загрязняющего деионизованную воду с прокладками 9 из вакуумной резины, стягиваются для уплотнения всей системы с помощью электродов, выполненных в виде прутков и проходящих по оси каждой трубчатой мембраны 2 и 3. Крышки снабжены коллекторами 10-12 одновременно на них установлены коллекторы для ввода исходной воды, вывода деминерализованной 13 и рассола 14 и 15. Для; этого в обеих крышках напротив каждой трубчатой мембраны и пластмассового стержня высверлены на соответствующую глубину отверстия 16 диаметром 8-12 мм. С помощью поперечно просверленных в крышках отверстий образуются шесть отделенных коллекторов; в нижней крышке - для ввода исходной воды 10, воды в анодные камеры Пив катодные камеры 12; в верхней крышке - для

выхода деминерализованной воды 13, рассола из анодных камер 14 и рассола из катодных камер 15. Катоды 17 в виде прутков диаметром 3-5 мм изготавливаются из титана или нержавеющей стали, аноды 18 в

виде прутков диаметром. 1 -1,5 мм - из платинированного титана.

Электродиализатор для получения обессоленной ВОДЬ работает следуюш,им образом. Исходная водопроводная вода поступает через коллектор 10, находящийся в нижней крь1шке, затем через распределительные отверстия 6 в нижней торцовой части пластмассовых стержней 4 воды равномерно распределяется в узких каналах, образованных в каждом случае катионитовой 2, анионитовой 3 мембранами и пластмассовым стержнем 4. За время прохождения обессоливаемой воды до верхних собирающих отверстий 6 анионы солей под действием постоянного электрического тока мигрируют через анионитовые трубчатые мембраны 3 внутрь трубок, выполняющих роль рассольно-электродных камер 19, а катионы - соответственно через катионитовые трубчатые мембраны 2 в рассольно-электродные камеры 20, откуда через коллекторы 14 и 15, находящиеся

внутри верхней крыщки, рассол сбрасывается.

Деминерализованная вода собирается в коллекторе 13 верхней крышки, откуда подается потребителю.

Для получения деминерализованной воды с удельным сопротивлением 1-2 МОм на известных ионообменных установках необходимо исходную водопроводную воду подвергнуть обработке на механическом фильтре, катионитовом фильтре, Дегазаторе и (с помощью насоса) на анионитовом

фильтре.

Стоимость 1 м деминерализованной воды такого качества составляет 0,7-0,8 руб. Чтобы получить деминерализованную воду

такого же качества (I-2 МОм) с помощью предлагаемого электродиализатора, необходимо обработать исходную воду на механическом фильтре и на предложенном электродиализаторе, т. е. отпадает необходимость в катионитовом фильтре, дегазаторе,

анионитовом фильтре, перекачке насосом, а также в реагентном хозяйстве для регенерации ионообменных фильтров.

Таким образом, потребность в производственных площадях сокращается в 6-7 раз

по сравнению с площадями, занятыми используемыми в настоящее время ионообменными установками аналогичного назначения. Отпадает также необходимость в катионитовой и анионитовой ионообменных смолах, соляной кислоте и щелочи для их регенерации. Обработка воды на механическом фильтре, загруженном дробленным антрацитом, не требует расхода кислот, щелочей, электроэнергии.

Формула изобретения

Электродиализатор для обессоливания воды, содержащий корпус, ионообменные мембраны в форме труб, внутри которых коаксиально размещены электроды, выполненные в виде прутков, и оси трубчатых мембран образуют правильные щестиугольники, прилегающие друг к другу, отличающийся тем, что, с целью повышения степени обессоливания, он снабжен стержнями из диэлектрического материала, расположенными в центрах шестиугольников, поверхность мембран выполнена зубчатой и вершины зубьев каждой мембраны соприкасаются с зубьями соседних мембран и со стержнями. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Фиг. 2