Аппарат для электрохимического умягчения воды

,10 1/46 Й ИЗОБР ПИ Р 13 кий, Н. П. Гнусударственный ун етельство СССР 1/82, 15.06.73 тельство СССР 1/82, 09.07.75 ными мему элек-.ообменЪвйй АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54.)(57) АППАРАТ ДЛЯ ЭЛЕККОГО УМЯГЧЕНИЯ ВОДЬ, включпус со штуцерами входа иды, размещенные в корпусеи насадку иэ ионообменногла,о т л и ч а ю щ и й сс целью повышения проиэводи снижения стоимости аппаВснабжен биполярными ионооббранами, расположенными мтродами и обращенными катной стороной к катоду. РОХИМИЧЕС- ающий кор ыхода воэлектродыматерная тем, что ительности ата, он менИзобретение относится к электрохимической технологии, в частностик электрохимическим устройствам, предназначенным для безреагентного умягчения природных и сточных вод, иможет быть использовано самостоятельно или в качестве одного из звеньев в системах водоподготовки.Известен аппарат для умягчениякарбонатной жесткости воды, представляющий собой электролизер с нераство римыми электродами, периодически за-,"полняемый жесткой водой. Умягчениеводы осуществляется в результатеосаждения на поверхности катода карбоната кальция и гидроокиси магния 15при электролизере 1 ,Недостатком этого аппарата является его малая производительностьпри больших энергозатратах.Известен аппарат для электрохимического умягчения воды, включающий,корпус со штуцерами входа и выходаводы, размещенные в корпусе электроды и насадку из ионообменного материалаАппарат позволяет вести процесс электрохимического умягченияпри непрерывном пропускании черезнего умягчаемой воды и существенноповысить скорость процесса, так какобразование осадка солей жесткостипроисходит как на поверхности катода,таки наповерхности ионообменныхматериалов. Ионообменный материал,используемь;й в качестве насадки, служит для разделения продуктов электродных реакций и удерживания в аппа рате выпадающих в осадок солей жесткости 2 .Недостатками данной конструкцииявляются большой расход дорогостоящих и дефицитных анодньх материалов, 40;как правило металлов платиновой группы, и недостаточно высокая производительность аппарата, так как долярабочего объема аппарата, прилегающая к аноду, непосредственно не участвует в процессе осадкообразованиясолей жесткости.Цель изобретения - повышение производительности и снижение стоимостиаппарата.50Указанная цель достигается тем,что в аппарат для электрохимическогоумягчения воды, включающий корпус соштуцерами входа и выхода воды, размещенные в корпусе электроды и насадкуиз ионообменного материала, снабжен 55биполярными ионообменными мембрана-ми, расположенными между электродамии обращенными катионОобменной стороной к катоду,На чертеже изображен аппарат для 60элзктрохимического умягчения воды,сечение плоскостью, нормальной кповерхности биполярных мембран.Аппарат состоит из корпуса 1, нерастворимых катода 2 и анода 3, вход.65 ного 4 и выходного 5 в туцеров, биполярных мембран б и насадки 7 из ионообменного материала,Исходную жесткую воду годают во входной штуцер 4, а лишенную солей жесткости, т.е. умягченную, вьводят из выходного штуцера 5. При прохождении воды через аппарат и пропускании электрического тока на катоде 2 происходит разложение воды с выделением щелочи и газообразного водорода, на аноде 3 - электролиз воды с выделением кислоты и газообразного кислорода. Биполярные мембраны б, ориентированные катионообменной стороной к катоду и соответственно ионообменной стороной к аноду, генерируют из воды ионы водорода и гидроксила, так что у анионообменной стороны биполярной мембраны происходитподщелачивание раствора, а у катионообменной стороны биполярной мембраны - подкисление раствора. В результате подщелачивания раствора вприкатодном пространстве аппарата,а также в слоях раствора, прилегающих к анионообменной стороне биполярных мембран, происходит смещениекислотно-основного и углекислотногоравновесия и выпадает твердая фазасолей жесткости главным образомкарбонатов и гидроокисей кальция имагния). В прианодном пространстве,а также в слоях раствора, прилегающих к катионообменной стороне биполярных мембран в результате подкисления происходит декарбонизация раствора, Насадка 7 из ионообменного ма"териала служит для пространственногоразделения кислоты и щелочи и удержания твердой фазы солей жесткости. П р и м е р, Испытания проводят на четырехкамерном аппарате, состоящем из винипластового корпуса, катода из нержавеющей стали, титанового анода, покрытого окисью рутения(ОРТРУД Площадь каждого электрода 4 10 м2 2 Между электродами на расстоянии 0,02 м друг от друга помешают биполярные ионообменные мембраны МБ, образующие камеры, которые заполняют катионообменной смолой КУ, Процесс проводят при скорости протока воды 0,03 м/ч, плотности тока 0,5 А/дм , напряжении 100 В. Исходное содержачие ионов железа в умягчаемой воде 4,5 мг экв/л, конечное 0,5-0,4 мг экв/л.В разбавленных растворах, какими являются поверхностнь 1 е и подземные природные воды и некоторые промышленные стоки, содержашие соли жесткости, выход по току на современных биполярных мембранах в расчете на щелочь и кислоту близок к единице, а падение напряжения при рабочей плотности тока 1-2 А/дм 2 не превы1010019 Удельнье ьэнергоэ атраты,к В т. ч ос ажденг-зкв ных солей Удельная производительность Тип аппарата г-экв г-эквч:м объема аппа ч м 2 плошади рата анода Прототип без биполярных мембран0,08 0,20 4,2 Предлагаемый1(,с биполярными мембранами ) 0,03 0,82 16,9 Составитель Т. ГуменюкТехред М.Коштура Корректор Л, БокшанРедактор Т. Веселова Тираж 939ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 2393/8 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 шает 1,5 В, т.е. в этих условияхбиполярная мембрана генерирует шелочь, необходимую для умягчения воды практически с такой же эффективностью как и металлический катод.Однако в отличие от катодного процесса процесс разложения воды на кислоту и щелочь биполярной мембраной Использование предлагаемой конструкции позволяет в 4 раза повысить производительность аппарата и значительно снизить расход анодных материалов, так как размещение между катодом и анодом серии бипо.не сопровождается образованием побочных газообразных продуктов водорода и кислорода,й таблице приведены результатыиспытаний предлагаемого аппарата дляэлектрохимического умягчения воды всравнении с прототипом. лярных мембран увелйчивает коли.чество щелочи, электрохимическигенерируемой в аппарате в единицу времени, а следовательно, 30 скорость осаждения солей жесткости.