Способ обескремнивания воды

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Кубанский государственный университет и Специализированное конструкторскотехнологическое бюро "Прогресс"(54) СПОСОБ ОБЕСКРЕМНИВАНИЯ ВОДЫ (57) Изобретение относится к прикладной электрохимии, в частности к электромембИзобретение относится к прикладной электрохимии, в частности к электромембранной технологии, и.может быть использовано для получения деионизованной воды из природных вод и производственных растворов с высоким исходным содержанием соединений кремния,Наиболее близким к заявленному по технической сущности является электродиализный способ удаления силикатов, в котором обескремнивание осуществляют в электродиализном аппарате с чередующимися анионообменными и катионообменными мембранами. Для перевода силикатов в анионную форму обрабатываемую воду предварительно подщелачивают до значений рН 9,5-11,5 любыми растворимыми гидроксидами, либо содой.(51)5 С 02 Р. 1/469, В 01 О 61/44 ранкой технологии, и может быть использовано для получения деионизованной воды из природных вод и производственных растворов с высоким исходным содержанием соединений кремния. Целью изобретения является увеличение степени очистки воды от соединений кремния и исключение потребления химреагентов. Способ обескремнивания воды путем электродиализа проводят в электродиализаторе с чередующимися биполярными и анионообменными мембранами, образующими щелочные и кислотные камеры, при плотности тока 0,05- 0,5 А/дм 2, причем обрабатываемую воду подают в щелочные камеры. 2 табл., 1 ил. Недостаток способа заключается в использовании реагентов для поддержания необходимого значения рН воды. Кроме того, способ не позволяет достичь высокой степени очистки воды от соединений крем- О ния. бдЦелью изобретения является увеличе- (ф ние степени очистки- воды от соединений 0 кремния и исключение потребления химреагентов.Указанная цель достигается тем, что в способе обескремнивания воды электродиализом в электродиализаторе с чередующимися ионообменными мембранами, одни из которых - анионообменные, в качестве других мембран используются биполярные мембраны, обращенные анионообменной стороной к аноду с образованием кислотных и щелочных камер, исходную воду подают вщелочные камеры и процесс ведут при плотности тока 0,05-0,5 А/дм .На чертеже представлена схема электродиализатора, используемого для удаления силикатов, состоящего иэ чередующихся анионообменных 1 и биполярных 2 мембран, образующих щелочные 3, кислотные 4, электродные 5, 6 камеры. Катод 7 выполнен из нержавеющей стали Х 18 Н 10 Т, в качестве анода 8 используют оксидный рутениево-титановый электрод. Биполярные мембраны 2 анионитовой стороной обращены к катоду 7.Очищенную воду подают в щелочные камеры 3 электродиализатора. Под действием внешнего постоянного электрического поля в биполярной мембране 2 на границе раздела анионитовой и катионитовой сторон происходит диссоциация молекул воды. Ионы гидроксила переносятся.в щелочную камеру 3 и смещают рН обрабатываемой воды до значений 9,5-11,0, при этом силикаты переходят в анионную форму Н 230 з, 90 з и под действием электрического поля вместе с гидроксил-ионами мигрируют через анионообменную мембрану 1 в кислотную камеру 4. Протоны водорода переносятся из биполярной мембраны 2 в кислотную камеру 4, нейтрализуют появившиеся здесь гидроксил-ионы, а их избыток препятствует нежелательному процессу осадкообразования кремниевой кислоты в этих камерах,П р и м е р. Для обескремнивания воды были собраны два геометрически одинаковых электродиализатора. В аппарате по предлагаемому способу использовали ани.онообменные мембраны МАИ 1 и биполярные мембраны МБ2. В аппарате, собранном по прототипу, вместо биполярных мембран использовали катионообменную мембрану МК, Исходный раствор, содержащий 15 мг/л силиката натрия, подавали в прямоточном режиме в щелочные 3 (для прототипа в обессоливающие) камеры аппаратов с одинаковой объемной скоростью 0,6 л/ч. Раствор, подаваемый в аппарат по прототипу, предварительно подщелачивали до рН 10,5, Кислотные 4 (в прототипе концентрирующие) и электродные камеры 5, 6 исследуемых аппаратов промывали дистиллированной водой с той же объемной скоростью, Процессы электродиализной очистки проводили в гальванос.татическом режиме. При каждом фиксированном токе достигалось стационарное состояние, при котором рН и концентрация силикат-ионов, измеренные с 30 минутным интервалом, отличались не болеечем на 3%,5 Результаты испытаний приведены втабл. 1.Как видно из табл, 1, при одинаковой.плотности тока в предлагаемом способе сбиполярными мембранами удается за про 10 ход вдвое снизить концентрацию силикатов, в то время как в известном способеуменьшение концентрации силикатов непревышает 15%. При этом энергозатраты впредлагаемом способе в несколько раэ15 меньше, чем в известном. Таким образом,применение электродиализатора с биполярными мембранами позволяет эффективно обескремнивать воду без примененияхимреактивов.В табл, 2 приведены результаты испыта 20 ний предлагаемого электродиализатора сцелью определения оптимальной плотноститока.. Как видно из табл,2, при плотности токаменьше 0,05 А/дм степень очистки воды от25 силикатов мала, при плотности тока больше0,5 А/дм значительно увеличиваютсяудельные энергозатраты. Поэтому для проведения процесса обескремнивания выбран оптимальный интервал плотности тока30 от 0,05 А/дм до 0,5 А/дм, позволяющийснизить концентрацию силиката натрия в2-5 раз при небольших энегозатратах. Таким образом, представленные в табл. 1 и 2опытные данные свидетельствуют о достижении поставленной задачи за счет проведения процесса обескремнивания в электродиализаторе с чередующимися биполярными и анионообменными мембранами при плотности тока 0,05-0,5 А/дм,Формула изобретения.Способ обескремнивания воды электродиализом в электродиализаторе с чередующимися ионообменными мембранами, одни 45 из которыханионообменные,отл ича ющи й с я тем, что, с целью увеличения степени обескремнивания и исключения потребления химреагентов, в качестве других мембран используются биполярные мембраны, 50 обращенные анионообменной стороной каноду с образованием кислотных и щелочных камер в электродиалиэаторе, с подачей исходной воды в щелочные камеры и процесс ведут при плотности тока 0,05-0,5 55 А/дм .1726389 Таблица 1 Сравнительная характеристика известного и предлагаемого способов обескремнивания воды с начальной концентрацией силиката натрия 15 мг/лаблиц Зависимость степени очистки и плотности тока в предлагае ергозатрат отм способе1726389фцищйеиюч РфйСоставитель О,Зобнин едактор М.Самерханова Техред М,Моргентал Корректороль Заказ 1243 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Рэушская наб 4/5агарина, 10роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро