Способ получения деионизованной воды

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 91 (11 29619 1 Р 130 фГ ;фъ. рИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и хим- Киев: ОНИЗОобл ь чистоту ть произГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт коллоидной химииводы им. А. В. Думанского(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕИВАННОЙ ВОДЫ(57) Изобретение относится кочистки воды и позволяет повыситдеионизованной воды и увеличиводительность при уменьшении электроэнергии. Способ получения деионизованной воды включает обработку последней в электродиализаторе с чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами, образующими камеры концентрирования и обессоливания. В последних размещен ионообменный наполнитель, выполненный в виде смеси катионообменной и анионообменной смол, содержащих дивинилбензол, причем содержание дивинилбензола в смеси катионообменной и анионообменной смол составляет 8 - 16 мас.%. Соотношение содержания дивинилбензола в катионообменной смоле и содержания дивинилбензола в анионообменной смоле 1: (0,5 - 2,0) .1 з. п. ф-лы, 1 табл.5 1 О 1520 что использование в качестве ионообменного напол интел я смеси кати онита и ан ион ита с содержанием ДВБ 12 - 16 мас. о/о приводит к снижению расхода электроэнергии на обессоливание, улучшению качества деионизованной воды и увеличению производительности электродиализатора.Это объясняется следующим образом.В системе смешанный слой ионитов раствор можно выделить две наиболее существенные для проведения процесса деионизации воды в электрическом поле границы контакта катиона и анионообменных гранул: К - А и А - К (К-катионит, А-анионит). Электрическое сопротивление указанных границ можно представить в виде последовательно включенных сопротивлений. Так электрическое сопротивление К - А (стрелкой указано направление электрического поля) можно представить как К+ + р + И, а электрическое сопротивление А - К - как К + К-д + К, где Кк д соп отивление воды на границе контакта К - А; Ь=. сопротивление воды на границе контакта А - К.При наложении внешнего электрического поля на систему смешанный слой ионитов - раствор на границах контакта А - К происходит интенсивное обессоливание и удельное сопротивление воды на этих границах контакта гранул возрастает, приближаясь к максимально возможному значению (22 Ом см). На границах К - А в этих же условиях происходит выброс сорбированных гранулами ионов из фазы ионита в раствор, Удельное сопротивление воды на этих границах интенсивно падает, приближаясь к величине удельного сопротивления ионитов (30 кОм см) Поэтому величина сопротивления воды на границе контакта А - 7. (К,-,) 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к очистке воды, в частности к получению деионизованной воды, и может быть использовано в химической промышленности и микроэлектронике.Цель изобретения - повышение качества деионизованной воды и увеличение производительности электродиализатора при уменьшении расхода электроэнергии.Согласно предлагаемому способу используют ионообменные смолы с содержанием ДВБ 2 - 16 мас, о/о.Как следует из теоретических основ электрохимии ионитов, при увеличении содержания ДВБ в ионите должно наблюдаться повышение электрического сопротивления системы смешанный слой ионитов - раствор в связи с уменьшением электропровод- ности ионитов. Это должно привести к увеличению расхода электроэнергии на обессоливание, снижению качества деионизованной воды и уменьшению производительностиэлектродиализатора.Однако экспериментально установлено значительно (на 3 порядка) больше сопротивления воды на границе контакта К:7 (Кд). Увеличение содержания ДВБ в ионитах с 8 до 12 - 16 мас. /о приводит к повышению электрического сопротивления последних приблизительно в два раза. При этом во столько же раз возрастает электрическое сопротивление границы контакта К - А, поскольку оно определяется сопротивлением анионита К и сопротивлением катионита К, а удельное сопротивление воды на этой границе контакта (К.) соизмерено с К и К. Электрическое сопротивление границы контакта А - К при этом существенно не изменяется, так как оно определяется величиной удельного сопротивления воды на этой границе (Р-), которая по своему значению несравненно выше, чем удельное сопротивление катиони. та (К) и анионита (КА) при стандартном (8 мас. г), а также при повышенном (12 - 16 мас. Я) содержании ДВБ. Таким образом, при повышении содержания ДВБ в ионитах происходит преимущественное (относительное) увеличение электрического сопротивления границ контакта К - А, на которых происходит выброс сорбированных ионов из ионита в раствор, ухудшающий качество деионизованной воды, по сравнению с электрическим сопротивлением границ контакта А - К, на которых осуществляется процесс деионизации воды. Изменение соотношения между электрическим сопротивлением К - А и АК приводит к перераспределению величины токов, протекающих через указанные границы, таким образом, что уменьшается доля тока, протекающего через границы К - А. Несмотря на общее увеличение электрического сопротивления системы при увеличении содержания ДВБ в ионитах до 12 - 16 мас, /о, величина расхода электроэнергии на обессоливание воды снижается в 2,5 раза, а производительность электродиализатора возрастает в 2,5 раза.Пример. Деионизации подвергали водопроводную воду г. Киева, имеющую удельное сопротивление 1,7 кОм см. В качестве ионообменного наполнителя использовали катионит (16 мас. /о ДВБ) и анионит (16 мас. о/о ДВБ). При плотности тока 0,4 А/дм и скорости потока воды в межмембранном пространстве 0,16 мс/с получена деионизованная вода с удельным сопротивлением 110 кОм см при производительностиэлектродиализатора 3,4 л/ч и расходе электроэнергии 8,9 Вт.ч/л.Для определения граничных значений содержания ДВБ в катионите и анионите, а также соотношения содержания ДВБ в катионите и анионите были осуществлены опыты идентично указанному примеру. Деионизации подвергали дистиллированную воду с удельным сопротивлением 200 кОм см.1296196 СоотношениеДВБ в катионите и аниоСодержание ДВБв ионитах Удельное сопротивление, мОм см Расход электроэнергии,Вт ч/л Производительность электролизатора, л/ч Емас. ните Предложенный способ 1:2,66 16 9,1 2,04 0,88 16 0,95 1:2 14,2 1,2 14 1:1,751:1,6 1, 13 12, 1 1,05 10 1610 14 12 16 13,6 1,02 1, 15 1:1,4 13,8 0,99 1, 16 1: 1,33 0,73 15,7 1,59 14 12 14,8 1: 1, 17 0,80 1,39 12 12 13,3 0,87 1,38 1:1,14 14 16 16, 1 0,71 1,47 0,76 14 15,3 1,42 14 1,40 1:0,86 14,5 0,81 14 12 0,66 16 1,8 17,0 1,50 16,2 0,73 1,47 16 15,5 0,71 12 16 10 16 8 18 8 13,8 1,05 14,9 0,78 1,3 10,2 0,93 2,15 Зависимость качества деионизованной воды (Ю, мОм см), производительности электродиализатора (Я, л/ч) и расхода электроэнергии на деионизацию (%, Вт.ч/л) от содержания ДВБ в ионитах и их соотношения представлены в таблице.Как видно из представленных данных, если содержание ДВБ в катионите либо в анионите ниже указанного предела, например 6 мас. о, (при этом соотношение ДВБ в смеси ионитов превышает верхний предел), то снижается качество деионизованной воды, производительность электродиализатора и увеличивается расход электроэнергии на деионизацию. Если содержание ДВБ в катионите либо анионите выше пред лагаемого предела, например 18 мас. о/О, то при этом характеристики процесса деиони 1:0,871:0,75 1:0,625 1:0,5 1:0,445 зации (Д, Я, Ж) также ухудшаются. Если содержание ДВБ в катионите или анионите находится в пределах 10 - 14 мас. %, то соотношение между ними составляет 1: (0,86 - 1,6). Наивысший эффект достигается в случае одновременного увеличения содержания ДВБ в катионите и анионите до 16 мас. %. При этом удельное сопротивление деионизатора 17 мОм см, производительность электродиализатора 1,8 л/ч, а затраты электроэнергии 0,66 Вт ч /л.Предлагаемый способ получения деионизованной воды позволяет повысить удельное сопротивление воды в 2,24 - 2,8 раза, увеличить производительность электродиализатора в 2,5 - 2,6 раз и уменьшить затраты электроэнергии на деионизацию в 2,5 - 2,77 раза по сравнению с прототипом.1296196 Продолжение таблицы Производительность Расход электроэнергии,Втч/л Удельное сопротивление, мОм см СоотношениеДВБ в катионите и аниоСодержание ДВБв ионитах электролизатора, л/ч 7. мас ните Известный способ 1,83 0,70 1:0,5 5,0 2,33 0,5 1:2 2,36 0,47 формула изобретения Составитель Л. ВальковРедактор М. Дылын Техред И. Верес Корректор Н. КорольЗаказ 637/9 Тираж 657 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1. Способ получения деионизованной воды, включающий обработку последней в электродиализаторе с чередующими катионообменными и анионообменными мембранами, образующими камеры концентрирования и обессоливания, в последних размещен ионообменный наполнитель, выполненный в виде смеси катионообменной и анионообменной смолы, содержащей дивинилбензол, отличающийся тем, что, с целью повыщения чистоты деионизованной воды и увеличения производительности электродиали затора при уменьшении расхода электроэнергии, содержание дивинилбензола в смеси катионообменной и анионообменной смолы составляет 8 - 16 мас. %. 2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение содержания дивинилбензола в катионообменной смоле к содержанию дивинилбензола в анионообменной смоле составляет 1:(0,5 - 2,0).