Способ опреснения воды

аа (1 И СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН зсьИТЕТ СССРИОТйЪТИй ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ БРЕТ ТВ(71) Инст мин воды (53) 621, (56) 1. Г Журнал В 6. с,2. Па .кл. С 7 эффект иль ал 0,25 ЕНИЯ ВОДЫектродиали(54)(57) путем зл 1 СПОСОБ ОПРЕС ктродиализа в э ПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ 783/23-.261.821.84, Бюл, У 43Пономарев, О,Р. Шендрик,енюк, Ю,А, Антонов,ов и В,И. Писарукитут коллоидной химии и хиим. А.В. Думанского351(088. 8)ребенюк В.Д. и др. Электро-.ягченной шахтной воды.рикладной химии , 1979, 52,262-1266.ент Великобритании У 1487271,1 опублик, 1976,эаторе с анионитовыми и катионитовыми мембранами, образующими камеры концентрирования и обессоливания, с нанесением на катионитовые мембраны в камерах обессоливания вещества с катионными группами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности процесса за счет уменьшения образования осадка на мем бранах и увеличения концентрации рас сола, в воду предварительно вводят полиэлектролит с отрицательно заряжен ными ионогенными группами,2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве полиролита используют полиакриламидьгинат натрия в количестве 3,0 мг/л.)электрохимии и может быть использо- вано для деминерализации солоноватых вод в промьппленности и коммунальном хозяйстве.,5Извествн способ опреснения жестких вод методом электродиализа, состоящий в том, что для получения концентрированного рассола солоноватая вода перед опреснением подвергается глубокому умягчению Г 1 3..Хотя этот способ позволяет получить рассолы общим солесодержанием до 150 г/л, он обладает рядом существенных недостатков: строительство 15 установки требует дополнительных капитальных вложений, создания громозд кого реагентного хозяйства, постоян. ного снабжения устансвки реагентами ,или организации их производства на . - 2 р месте.,Известен способ опреснения воды путем электродиализа в электродиализаторе с анионитовыми и катионитовыми мембранами, образующими камеры 25 концентрирования и обессоливания с нанесением на катионитовые мембраны в камерах обессоливания вещества с катионными группами. В частности, источником катионов может быть амин, соль амина, производное амина или, четвертичного аммония 2 . Известный способ электродиализа обеспечиваетпреимуществеиный перенос З 5 в рассол однозарядных катионов, что уменьшает вероятность образования осадков солей жесткости в рассольных камерах и обеспечивает концентрирование более чистого продукта - рассола соли с однозарядным катионом, чем при использовании обычных катионитовых мембран. В случае электродиализа. морской воды этим продуктом является рассол хлорида натрия, а нежелатель нымн примесями, на уменьшение перено:са которых направлено применение специальной катионитовой мембраны - соли, содержащие катионы Са+и Мдфф Эффективность разделения одно- и двух зарядных катионов в известном спосо-, бе оценивается величиной специфической селективности мембраны. 00 2где Ск ик - соответственно конР Рцентрация двухзарядных и суммарная кон-,центрация однозаряд" .ных катионов в обессоливаемой воде;С и С -. те же величины в расР Рсоле. Концентрациивыражены в г-экв/л.Увеличению эффективности разделения ионов при неизменном составе обессоливаемой воды соответствует уменьшение величины отношения СР /СТаким образом, более эффективномуспособу избирательного электродиализакЧ 2соответствует меньшая величина Рк,В известном способе наиболее эффективное разделение одно- и двухзарядныхкатионов составляет 0,26,Однако,полученная степень разделения ионов невелика. При обессоливании морскойводы и растворов с большим, чем в2=морской воде содержанием ионов 30(0,05 г-экв/л) возможно образованиев рассольной камере осадка сульфатакальция. В этой связи при промышленном производстве рассола хлорида натрия из морской воды последнюю передподачей на электродиализные установкинеобходимо подвергать предочистке отионов Саф,Цель изобретения - повышение надежности процесса за счет уменьшенияобразования осадка на мембранах иувеличение концентрации рассола.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу опреснения водыпутем электродиализа в электродиализаторе с анионитовыми и катионитовыми мембранами, образующими камерыконцентрирования и обессоливания, снанесением на катионитовые мембраныв камерах обессоливания.вещества скатионитовыми группами, в воду предварительно вводят полиэлектролит с отрицательно заряженными ионогеннымигруппами. В качестве полиэлектролита используют полиакриламид или альгинат натрия в качестве 0,25-3,0 мг/л.Химизм предлагаемого способа заключается в следующем.Полиэлектролит с отрицательно заряженными группами, сорбируясь на образующихся в диализате,частицах карбоната кальция, коагулирует взвесь, препятствует осаждению частиц СаС 05 на катионитовой мембране и тем са11250 25 Эмым уменьшает перенос ионов Саг врассол.П р и м е р . 1. Опреснению в лабораторном электродиализаторе приплотности тока 1 А/дм подвергают;имитат сточной воды шахты Петров-ская ПО "Донецкуголь". В воду, поступающую на опреснение, вводят полиакриламид (ПАА) о его общей концентрации 0,25 мг/л. Опресненная вода с солесодержанием 0,5 г/л содержит0,2 мг-экв/л ионов Са , что соответг+ствует нормам на питьевую воду. Концентрация ионов кальция в рассоле ссодержанием 83 г/л составляет10 мг-экв/л.В полученном рассоле концентрацииионоВ ИЯг, Са+и Наф составляют соответственно 1 101 ф 10 г и 1,4 г-экв/л,Определяют значения величин, входящих. 20в соотношение ( 1). С =, 9 10 г-экв/л;С= 9,410 г-экв/л; СД.=оо110 гг-экв/л; СР = 1,4 г-.экв/л,сц 2Рассчитывают величину РСс 1 10 9 д 4 1014 ф 910Э2+Концентрация ионов Са в рассолеи значение специфической селективности при иных концентрациях ПАА и30без введения ПАА приведены в табл.1.Таким образом, введение ПАА вопресняемую воду уменьшает величинуС+2Р увеличивая тем самым избирательЕкность электродиализа, Сопоставляя 35лучшие значения специфической селективности для известного 0,26 и,предлагаемого способа 0,075 (в табл. 1величина указана с точностью до 0,01),можно прийти к выводу, что предлагаемый способ электродиализа позволяет в 0,26:0,075 = 3,5 раза увеличитьизбирательность электродиализа. Приидентичном составе обессоливаемой воды это эквивалентно снижению переноса 45в рассоле ионов Сагаев 3,5 раза, чтопозволяет утверждать, что вероятноотьобразования осадка на мембране уменьшается.П р и.м е р 2. Опреснению в лабо раторном электродиализаторепри плотности тока 1 А/дМ подвергают имитатсточной воды шахты Петровская. Условия проведения процесса идентичны описанным в примере 1, 55В воду, поступающую на опреснение,вводят альгинат натрия в количестве,обеспечивающем его общую концентра 00 4цию в опресняемой вбде 1 мг/л. В результате опреснения получают рассолс солесодержанием 106 г/л, в которомконцентрация ионов Са составляет14,7 мг-экв/л. Т.е. перенос ионовСав рассол в 6,6 раз меньше, чем визвестном способе (97 мг-экв/л). Врезультате опреснения получают рассол,содержащий 2 г-экв/л ионов Яаф иг+,14, мг-экв/л ионов Са ВеличинаРс"составляет 0,077.При различном содержании ПАА вели 2.+чины концентрации ионов Са в рассоле представлены в табл. 2.Таким образом, введение ПАЛ вопресняемую воду уменьшает переносионов Сагаев рассол в 7-10 раз по сравнению с известным способом 97 мг-экв/л ).При концентрациях ПАА меньших0,25 мг/л увеличивается перенос ионовСа в рассол и тем самим уменьшаетсяпредельно допустимая концентрация рассола, которая может быть полученав процессе электродиализа. При кон"центрации ПАА 0,25 мг/л и более перенос Сагаев рассол практически неменяется и верхний предел концентрации ПАА определяется экономическимипоказателями процесса и назначением опресняемой воды. Так, еслиопресняемую воду чредполагаетсяиспользовать для питьевых целей, концентрация в ней ПАА не должна превы-.шать 2 мг/л. В этой связи количествовводимого ПАА составляет 0,253,0 мг/л.Как видно из приведенных данныхпредлагаемый способ опреснения жестких вод электродиализом в присутствииполиэлектролита с отрицательно заряженными ионогенными группами позволяет увеличить концентрацию получаемого рассола в 2,8-3,4 раза. посравнению с известным способом, прикотором концентрация рассола не дол-жна превышать 33-35 г/л. Так какдля дальнейшей переработки рассолапоследний должен доупариваться до300. г/л, затраты на утилизацию рассола уменьшаются в 2,8-3,4 раза. Кроме того, нредлагаемыи способ позволя.1ет предотвратить осадкообразованиена ионообменных мембранах и обеспечить надежную работу электродиализатора. указанные преимущества предлагаемого способа. достигаются за счетуменьшения в 5-10 раз переноса ионовг+Са в рассол по сравнению с иэвестньдм способом.1125000 Таблица 1 Концентрация ПАА в опресняемой воде, мг/л 0,25 0 0,1 0,5 1,0 100 22 0,55 0,16 ФКонцентрация иона Ка в рассоле составляет от 1,9 г-экв/л.Т а б л и ц а 2 0,5 0,25 1,0 0,1. 14 10 Редактор Н. Яцола Тираж 681 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 8351/6 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Концентрация ионовСафаев рассоле,мг"экв/л. Са-"Рк Концентрация ПААв опресняемой воде,мг/л Концентрация ионовСа 2 ФВ рассоле,мг/экв/л 10 14 120)08 О, 100,09 Составитель О, ЗобнинТехред Л, Коцюбняк Корректор О. Тигор,