Способ деионизации раствора электролита

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 4 1)5 В 01 Е ПАТЕНТНОЕ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АТЕНТУ. Каджа диализная опресни -25 М, Техническое ия по эксплуатации амбов "Тамбовмаш" СТВОРА трохимитролитов. ита ведут иллюс 1) 5033245/262) 20.04,926) 30.08,93, Бюл. Ит 32) Э. М. Балавадзе, ТИ.М. Цейтлин3) Э. М. Балавадзе6) Установка электроельная ЭОУ-НИИПМписание и инструкцП. 100,17.000 ТП, г. Т980. 4) СПОСОБ ДЕИОНИЗАЦИИ Р Л Е КТРОЛ ИТА 7) Изобретение относится к эле еской обработке растворов алекеионизацию раствора электрол Изобретение относится к области элекрохимической обработки растворов лектролитов методом электродиализа и, частности, к способам их деионизации. зобретение может быть использовано для лубокого обессоливания минерализованой воды, опреснения природных соленых солоноватых вод, деионизации сточных од промышленных производств и может айти применение в других отраслях проышленности, где используются подобные пособы,Задачей настоящего изобретения являтся повышение надежности процесса и упощение конструкции установки.Сущность изобретения поясняется ертежами; на которых для примера осущетвления способа изображена принципильная схема возможного устройства для электродиализом в электрическом поле постоянного тока. Используют электродиализатор с ионоселективными мембранами и выпрямитель С внешней падающей вольтамперной характеристи кой. Причем вол ьтамперные характеристики выпрямителя и электродиализатора имеют общую точку, соответствующую деионизации раствора электролита до заданной конечной концентрации и характеризуемую формулой Ик 3, + О 0/Охх, где 1, Ос - значения тока и напряжения в электродиализаторе придеионизации раствора от исходной до конечной конЦентРаЦии; ,з Охх ток кОРОткого замыкания и напряжения холостого хода выпрямителя с внешней падающей вольтамперной характеристикой. 4 ил 1 табл. реализации способа и графики, трирующие характер процесса,На фиг, 1 представлен один из возможных вариантов принципиальной схемы установки, в которой реализован предлагаемый способ, Установка включает в себя электродиализатор - 1, содержащий ионоселективные мембраны - 2, образующие камеры деионизации - 3 и концентрирования - 4, и электроды - 5, подключенные к питающей сети через выпрямитель - 6, содержащий электрически последовательно включенные конденсаторы - 7 и диодный выпрямительный мост - 8; При таком подключении электрическое сопротивление конденсаторов по переменному току вызывает изменение выходного напряжения от потребляемого тока. обеспечивая при этом обратно-пропорциональную зависимость тока и напря 183795110 15 20 25 30 35 40 45 50 55 жения в цепи нагрузки (в эЛектродиализаторе),На фиг. 2 приведены графики, представляющие внешнюю падающую вольт-амперную характеристику выпрямителя согласно изобретению (1) и вольт-амперн ые характеристики электродиализатора при стабилизированных значениях тока (И) и напряжения (1 И),На фиг, 3 изображен график зависимости тока и напряжения от сопротивления электродиализатора, обусловленного удельной электропроводностью раствора на выходе электродиализатора - степенью деионизации раствора.На фиг, 4 представлен график, иллюстрирующий протекающий процесс деионизации согласно приведенному примеру реализации способа,Способ осуществляется следующим образом,При деионизации минерализованного раствора его прокачивают через камеры деионизации проточного электродиализатора (фиг. 1).Электрическое поле постоянного тока в электродиализаторе, под воздействием которого осуществляют направленный перенос ионов диссоциированных в воде электролитов, создают выпрямителем с внешней падающей вольт-амперной характеристикой, Вид этой зависимости (см. линии 1 на фиг, 2 и 3) обусловленный значениями тока короткого замыкания (1 кз) и напряжением холостого хода (Охх) определяют и устанавливают предварительно, таким образом, чтобы эта зависимость имела с вольт-амперной характеристикой электродиализатора (см, линии И и И на фиг. 2 и 3) общую точку, характеризуемую током (1 о) и напряжением (О,), значения которых необходимы и достаточны для деионизации раствора от исходной концентрации раствора на входе до конечной концентрации раствора на выходе электродиализатора. Затем, задаются одним из параметров - током короткого замыкания (1 к,) или напряжением холостого хода (Ох) выпрямителя, ограничивая его значение принятым предельным значением, и по приведенному в формуле изобретения математическому выражению определяют значение второго параметра вольт-амперной характеристики выпрямителя.В начальный период времени при вводе установки в действие электродиализатор полностью заполнен раствором с исходной концентрацией и поэтому его электрическое сопротивление минимально-возмокное в условиях эксплуатации, Вследствие этого в соответствии с видом внешней падающей характеристики выпрямителя в этот период процесс деионизации ведут при минимальном значении напряжения и максимальном - тока. По мере деионизации раствора понижается его удельная электропровод- ность, соответственно возрастает электрическое сопротивление электродиализатора,и процесс деионизации ведут при плавно повышающемся напряжении и понижающемся токе, Достижение заданной конечной концентрации деионизированного раствора происходит при значениях тока (1) и напряжения (О) соответствующих упомянутой точке пересечения вольт-амперных характеристик выпрямителя и электродиализатора, Дальнейшее понижение концентрации раствора невозможно, так как с его понижением и ростом электрического сопротивления электродиализатора поникается и значение выходного тока выпрямителя, что явно недостаточно для более глубокой деионизации раствора, Вследствие эффекта саморегулирования процесса восстанавливается заданное значение концентрации раствора, Повышение концентрации также невозможно, так как при соответствующем понижении электрического сопротивления повышается значение выходного тока выпрямителя, что приводит к восстановлению заданной концентрации раствора. В тех случаях, когда будет нарушено указанное в формуле изобретения условие и внешняя падающая характеристика выпрямителя пройдет выше или ниже точки с координатами "о" и "Оо", раствор соответственно достигнет более глубокой деионизации или не достигнет заданного значения конечной концентрации,П р и м е р, Природную минерализованную воду с расходом 530 л/ч и общим солесодерканием 596 мг/л и температурой 20 град. С и удельной электропроводностью 0,1157 Смlм деионизируют в проточной электродиализной установке до конечной концентрации электропроводности 0,001 См/м. Заданная степень деионизации достикима при параметрах электропитания электродеионизатора О = 798 В и 1 о = 1,68 А, Процесс ведут при текущих параметрах электропитания заданных видом внешней падающей характеристики выпрямителя с током короткого замыканиякз = 5,5 А и напрякением холостого хода Охх =1150 В, определенными с помощью приведенного в формуле изобретения равенства., Зависимости электродиализатора и выпрямителя имеют общую точку с указанным выше током (1) и напряжением (Оо) Экспериментальные даннь е. характеризу183795 щие процесс деиониэации приведены в блице и на фиг. 4,При использовании способа, таким обзом, создается положительный техничеий результат,. заключающийся в том, что и сравнительно простой конструкции усновки с нерегулируемым выпрямителем еспечивается надежный вывод установки рабочий режим, характеризуемый заданй степенью деионизации исходного расора и поддержанием этой степени ионизации в процессе работы установки. следствие использования предложенного особа упрощается конструкция установ, повышается надежндсть ее работы и ижается трудоемкость обслуживания. теля и проведение процесса до заданной конечной концентрации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что электрическое поле постоянного тока накладывают выпрямителем с 5 внешней падающей вольт-амперной характеристикой, и процесс ведут до заданной конечной концентрации, соответствующей общей точке вольт-амперных характеристик выпрямителя и электродиализатора и харак теризуемой формулой) кз. Охх с к с р15 где 1 о, Оо - значения тока и напряжения вэлектродиалиэаторе при деионизации раствора от начальной до конечной концентрации;)к 3, Охх - значение тока короткого за мыкания и напряжение холостого ходавыпрямителя с внешней падающей вольтамперной характеристикой. Формула изобретения Способ деионизации раствора электрота, включающий его подачу в пространстмежду ионоселективными мембранами ектродиализатора при наложении электческого поля постоянного тока выпрямил в 1 Удельно эле1 проворность1 выкаре элект1 алиэатсра. Вреия,1 Напрйаение мин 1 В 1 ТОку 1 Злехтрич 1 .Я 1 тиеление1 лиэатора 1 тронаское оопро электрориа Ом сри- Смlм 418 л 14 11618 1. 4587 475,8 4784 475,8 478,4 4758 475,6 475 О 58 р с и о н н т д 414 469 498 568 782 788 7 ъ 4 75.э 778 785 789 798 799 798 799 798 798 798 1 ,88 11 З 46 11 З.24 11 5,891 2,79 11: 2.,14.1.12 12 11 2 88 11 197 1118211 1 74 11 1.72 1 .1 168 11 167 111681116711 1.68 11 16811 1.68 1заю ма зао еоа тоа цг И, 900 000 ЙОО 1199и ибо в1837951 И,б 0 уф,ш,оо ооа ооо 5,5 2 оа гоо в юо а Ю 4 Е 26 3 54 зо ЗВ 7, мим. дственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Про 40 10 ао 9 900 400 ЪОО 200 00 ава З 00 ДОО ЬОД аОО Чоа 800 3035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/