Способ автоматического регулирования процесса обессоливания жидкости в электродиализаторе Советский патент 1983 года по МПК B01D13/02 G05D27/00 

Изобретение относится к электрохимической обработке жидкостей-элект ролитов методом электродиализа с использованием ионоселективных мембран и, в частности к способам автоматического регулирования процесса обессоливания жидкости в электродиализаторе . Известен способ автоматического регулирования процесса обёссоливания жидкости в электродиализаторе- циркуляционной опреснительной установки путем поддержания постоянного значения напряжения на электродах электрб диализатора. При этом величина напряжения выбирается таким образом, чтобы плотность тока в электродиалнзаторе к концу цикла обессоливания не превышала предельно допустимого значения, выше которого возникает яв ление концентрационной поляризации.. согласно этому способу напряжение на электродах электродиализатора сохраняется постоянным в течение всего цикла обессоливания порции жидкости ti . Недостаток этого способа заключается в том, что в большей части цикла обессоливания плотность тока в электродиализаторе ниже допустимых значений, чем обусловлена необходимость увеличения габаритов и массы электродиализатора. Наиболее близким к изобретению является.способ автоматического регулирования процесса обессоливания жидкости в электродиализаторе путем корректирования величины- напряжения на . электродиализаторе. Согласно этому способу измеряют величину тока в электродиализаторе и значение солесодержания дилюата и, корректируя величину напряжения, поддерживают заданную зависимость между током и текущим значением солесодержания дилюата, близкую к предельно допустимой . При использовании известного способа автоматического регулирования расчетным путем или экспериментально . определяют граничную зависимость между током в электродиализаторе и текущим значением солесодержания,дилюата при которой.электродиализатор будет работать в деполяризационном режиме в течение всего цикла обессоливания порции жидкости.Затем настраивают регулирующее устройство на поддержание путем корректирования напряжения на электродиализаторе заданной

зависимости тока от текущего значения солесодержания дилюата 2.

Недостатком этого способа является недостаточная его точность, обусловленная тем, что деполяризационное ограничение зависит не только от солесодержания дилюата, изменяющегося в процессе цикла опреснения порций жидкости, но и от других параметров обессоливаемой жидкос ти, которые могут изменяться в эксплуатационных условиях, например скорости движения в камерах электродиализатора из-за колебаний производительности насоса иди качества сборки электродиализатора, температуры и рН обессоливаемой жидкости. Изменения деполяризационного ограничения могут привести к тому, что при поддержании заданной зависимости между током и текущим значением солесодержания дчлюата величина тока в ряде случаев может оказаться ниже фактической предельно допустимой. При этом эффективность способа снизится. Эти изменения могут также привести к тому, что процесс будет происходить в условиях концентрационной поляризации.

Целью изобретения является повыше ние точности автоматического регулирования ,

;Поставленная цель достигается тем что корректирование величины напряжения на электродиализаторе осуществляют по величине первой производной отношения напряжения к току по току поддерживают ее равной нулю,

Нэ, чертеже изображена блок-схема одного из возможных вариантов устройства, реализующего способ.

Устройство содержит датчик 1 тока и датчик 2 напряжения, блоки 3 и 4 деления, блоки 5 и 6 дифференцирования и регулятор 7, Причем блок 3 деления подключен своими входами к выходам датчиков 1 и 2 тока и напряжения , а выходом через блок 6 дифферен цирования подключен, к первому входу блока 4 деления. Блок 5 дифференцирования подключен своим входом к выходу датчика 1 тока, а выходом - к второму входу блока 4 деления, выход которого подключен к регулятору 7. Питание постоянным током электродиализатора 8 опреснительной установки 9 осуществляется от регулируемого преобразователя 10 тока, подключенного к электродам электродиализатора 8, Регулятор 7 подключен к управляющему входу регулируемого преобразователя 10 тока. Датчик 1 и 2 тока и напряжения включены в цепь питания электродиализатора 3. Практически, деполяризационные ограничения, зависящие от физико-химических свойств обессоливаемой жидкости и гидродинамических условий в камерах электролиализатора 8, могут быть определены зависимостью электрического сопротивления электродиализатора от тока в нем. Электрическое сопротивление в данном случае определяется отношением падения напряжения на элект }родиализаторе и тока в нем, измеряемых датчиками 1 и 2 тока и напряжения. Сигналы этих датчиков преобразуются в .блоке 3 деления в сигнал, пропорциональный отношению напряжения и тока. Зависимость электрического сопротивления электродиализатора, измеренного описанным способом, от тока имеет экстремальный характер электрическое сопротивление снижается с увеличением тока, достигает минимума при предельно допустимом для данных конкретных условий значении тока и при дальнейшем увеличении тока возрастает из-за возникновения концентрационной поляризации. Таким образом, деполяризационное ограничение характеризуется экстремальной зависимостью с экстремумом при предельно допустимом значении тока. Для автоматического поддержания предельно допустимых значений тока при изменяющихся параметрах процесса обессоливания жидкости в блоке 4 деления в блоках 5 и 6 дифференцирования формируют сигнал, зависящий от первой производной отношения напряжения к току по току. Для этого в блоках 5 и б осуществляют дифференцирование по времени соответственно тока и отношения напряжения к току. Оба эти сигнала поступают на входы блока 4 деления, с выхода которого сигнал, зависящий от первой производной отношения напряжения к току по току, поступает на вход регулятора 7, В ре гуляторе 7 поданный на его вход сигнал сравнивается с опорньм сигналом настройки и при его неравенстве нулю вследствие разбаланса измерительной схемы, на выходе регулятора 7 формируется выходной сигнал определенной величины. Выходной сигнал регулятора 7 поступает на управляющий вход преобразователя 10 тока, вызывая изменение напряжения на электродиализаторе 8 до тех пор, пока измеряемые датчиками 1 и 2 ток и напряжение не достигнут значений, при которьох сформированный в регулирующем устройстве и поданный на вход регулятора 7 сиг.нал, зависящий от первой производной отношения напряжения к току по току, станет равным нулю. Измерительная схема регулятора 7 сбалансируется при этом и электродиализатор будет работать при достигнутых значениях тока и напряжения, С течением времени солесодержание циркулирующей через электродиализатор 8 жидкости понижается. Одновременно могут измениться условия протекания процесса (например, может несколько повыситься температура жидкости). По этим причинам изменяется экстремальная зависимость и величина.тока, соответствующая экстремуму. При этом изменитjCH электрическое сопротивление аппарата, измеряемое датчиками 1 и 2 тока и напряжения, и сигнал, зависящий от первой производной отношения напряжения к току по току, также изменится и перестанет быть равным нулю. Вследствие этого возникает разбаланс измерительной схемы регулятора, управляющий сигнал которого обусловит изменение выходного напряжения преобразователя 10 тока. Иэмерительная схема регулятора 7 сбалансируется только при изменении напряжения и, вследствие этого, тока до величин, при которых сигнал, поступающий на вход регулятора, достигнет вновь нулевого значения. Устройство обеспечивает ведение процесса обессоливания жидкости при предельно допустимых значениях тока в электрбдиализаторе, соответствующих фактическим режимам работы электродиализатора и поддерживаемых до изменения хотя бы одного из указанных параметров процесса, влияющего на деполяризационное ограничение и, соответственно, на предельно допустимое значение тока, В этом случае устройство осуществит автоматический поиск экстремума и установление нового предельно допустимого значения тока, оптимального для нового режима работы электродиализатора. .

Использование изобретения обеспечит повышение точности автоматического регулирования процесса обессоливания жидкости в электродиализаторе путем автоматического поиска депоЛяризационного ограничения при изменении в процессе эксплуа тации физикохимических свойств обессоливаемой жидкости и гидродинамических условий в камерах электродиализатора. При этом также осуществляется самонастройка на поддержание предельно допустимых значений тока в электродиализатоРе.

Изобретение может быть использовано при исследовании процесса обессоливания жидкости в элейтродиализаторе, связанном с экспериментальным определением предельно допустимых значений тока, и при оптимизации конструкции электродиализатора и процес5са обессоливания жидкости в ,нем, существенно снижая при этом трудоемкость исследовательских работ.

20

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса обессоливания жидкости в электродиализаторе путем корректи25рования величины напряжения на электродиализаторе, отличающийс я тем, что, с целью повышения точ- ности регулирования, корректирование величины напряжения на-электродиали30заторе осуществляют по величине, первой производной отношения напряжения к току по току и поддерживают ее равной нулю.

Источники информации, 35 принятые во внимание при экспертизе

1.Bulletin of the Society of Sea Water Science. Japan, v,22, 1968j

N 1, p. 26-31.

2.Сб. Опреснение и обессоливание 40 воды. Сборник М,, 1976, с. 97-102,

rXJ

9

-

.

/

rvy