Способ деминерализации воды

О П И САН И Е 1 ч 793598ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Дополнительное к ав свпд-ву -(23) Приоритет - (43) Опубликовано 1. Бюллетень ЛЪ тп пса и пи 07.01.81 3) 1 г(1, 1,21 150 т(088,8) по лолам изюбрете и открытий(71) Заявитель Н. Н. Зубец и А. А. Мазоонежский ордена Ленина государствеингяйуниверситет имени Ленинского комсомола МИ НЕРАЛ 54 И И ВОДЫ лизации де:1 - объем воды, подверодиалпзу;1 ю - исходньш объем воС - заданная конечнаясоли;Сюконцентр ацп я со.растворе;С, - концентрация солсоответствующая мнего сопротивлешра, электродиализцснтрацпп соли,аемои элект ы;онцентрав исходнок и в шим я д веду при дилюате, му сред- тализатодо кон- которой Изобретение относится к области электродиализной обработки жидкостей, а именно к электродиализной демииерализацииводы.Применение электродиализа для деминерализации воды широко известно. Дляосуществления этого процесса деминералпзуемая вода помещается в так называемыедилюатные камеры специальной электролизной ванны-электродпализатора, Эти ка г,меры со стороны анода ограничены анионопроницаемыми мембранами, а со стороныкатода - катионопроницаемыми. Под действием электрического поля деминерализусмая вода освобождается от ионов, которые 15переходят в специальные рассольные камеры.Известен спосб деминерализации водыэлектродиализом 11,Согласно этому способу обрабатывается 20весь объем воды, подлежащей деминералпзации, и концентрация соли в дилюате доводится до заданной. Соли из дилюатныхкамер переходят в рассольные камеры. Напрактике объем рассола в рассольных камерах меньше объема дилюата, вследствиечего концентрация в рассоле возрастаетбыстрее, чем убывает в дилюате. Соответственно этому электрическое сопротивлениеэлектродиализатора сначала уменьшается, 80 а затем при значительной дсминера, дилюата возрастает,2.Таким образом, при некоторой концентрации соли в дилюате и рассоле достигается минимальное сопротивление аппарата.Целью изобретения является у величение производительности процесса и сокращение энергозатрат в случае, когда заданная концентрация дилюата больше, чем соответствующая минимуму среднего сопротивления электродиализатора.Поставленная цель достигается тем, что электродиалпзу подвергают часть исходного ооъема воды, вычисленную по формуле:1 - (ю 1,- С,С,среднее сопротивление диализатора минимальное и полученный дилюат смешивают с оставшейся частью исходной воды,При деминерализации сравнительно плохо проводящей ток солоноватой воды с исходной концентрацией меньше 40 мг/экв/л основное электрическое сопротивление электродиализатора с толщиной камер 1 - 2 мм будет определяться сопротивлением растворов. В этом случае, исходя из электропроводностей растворов, можно рассчитать при какой степени деминерализации должен наступить минимум среднего сопротивления, (от величины соотношения объемов дилюата и рассола для солоноватой воды при проведении процесса с посто. яи напряжением). Концентрация дается в долях от исходного значения. Эти данные получены путем расчета.Пример. 50 л раствора хлористого натрия обессоливают от 300 мг/л (С,) до 270 мгл (С) известным и предложенным способами. Для этогоиспользовали лабораторный электродиализатор, содержащий четыре дилюатные, четыре рассольные и двс электродные камеры. Объем рассола составляет 15% от объема дилюата. Рассол и дилюат циркулируют через соответствуюгцис камеры с линейной скоростью 7 см/сек. Напряжение на электродах аппарата поддерживают постоянным, равным 10,5 В, при этом начальный ток равнялся 2 А. В процессе электродиализа ток возрастает и достигает максимального значения 2,39 А за 35,2 мин; при этом концентрация дилюата равняется 255 мг/л, Максимальная величина среднего тока равняется 2,30 А и достигает прп концентрации дилюата (С ) 198 мг/л. Заданная концентрация 270 мг/л достигает по известному способу за 24,1 мип прп среднем токе 2,14 А. При работе по предложенному способу процесс проводят до концентрации 198 мг/л. Объем обрабатываемого дилюата находят по формуле: 1 - 270 - / 300 Ч=50 л = 14,7 л. 1 - 198 - /300 -/ л 1-1 апряжение, а следовательно, и начальный ток, остаются прежп 11 м 1 ь В данном случае па обессоливанис затрачивалось 23,0 мин. Таким образом, производительность процссса увеличивается на 4,6% . На столько жс сокраща 1 отся расходы по перскачиваншо растворов. Прп этом энсргозатраты на процесс электродиализа пе возрастают, так как напрюкенис и количество перенссенного заряда остаются прежними.Эффект, получаемый от использования настоящсго изобретения, определяется в основном двумя факторами. Во-первых, сокращение объемов рабочих растворов обс 793510520 25 30 35 40 4550 98спе швает чисто технологические удобства, связанные с отказом от больших рабочих емкостей. Второй и основной фактор - это сникение среднего электрического сопротивлспия электродиализатора, За счет него возможно повышать производительность аппарата при тех же затратах энергии или с ннжать энергозатраты без сокращения производительности. Общий экономический эффект примерно пропорционален доле снижения сопротивления. Для солоноватых вод такое снижение может составить 6 - 7%, что в условиях крупнотоннажного производства обеспечит заметный экономический эффект. При обработке соленых вод, когда применяются более высокие плотности тока, сопротивление электродиализатора уменьшается еще и вследствие разогревания растворов, причем это уменьшение может быть гораздо более значительным. Соответственно значительнее может быть и экономический эффект от применения данного изобретения. Внедрение данного изобретения не связано с какими-либо доработками существующих установок, оно целесообразно на предприятиях радиоэлектронной промышленносги и на тепловых электростанциях, т. е. там, где в больших количествах используется и производится обессоленная вода. 55 60 65 Источники информации,принятые во внимание прп экспертизе1, Деминералпзация методом электродиализа. М., Госатомиздат, 1963, с. 208 (прототип).2. Зубец Н. Н., Воронцов Е. С. и Шаталов А. Я, Условия возрастания тока при порционной электродиализной деминерализации, Сб, Материаловедение, ВПИ, Воронеж, 1976. с. 36 - 50. Формула изобретенияСпособ деминерализации воды электродиализом, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса и сокращения энергозатрат, электродиализу подвергают часть исходного объема воды, вычисленную по формуле: где Ъо - исходный объем воды, Ч - объем воды, подвергаемой электродиализу, Со - концентрация соли в исходном растворе, С - заданная конечная концентрация соли. С- концентрация соли в дилюате, соответствующая минимуму среднего сопротивления диализатора, электродиализ ведут до концентрации соли, прп которой среднее сопротивление диализатора минимальное, и полученный дилюат смешивают с оставшейся частью исходной воды.