Электродиализатор противоточного типа

(19) 011 сосз ссветснихсоциАлистичвжихРЕСПУБЛИК 3 а В 01 О 13/02ФЪ- .. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ госудю ственнцй комитет сссРпО делАм изОБРетений и ОТНРытий(71) Южный филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им, Ф. Э. Дзержинского53) 663.63.087(088.8)( 56) 1. Смагин В. Н. и др. Электро диалиэные установки производительностью 50 мз/ч для ТЭС и АЭС. - "Электрические станции", 1981, 9 11, с. 2527.2. Гребенюк В. Д, Электродиализ. Киев, фтехника", 1976, с. 100-101.(54) (57) ЭДБКТРОДИАПИЗАТОР ПРОТИВОТОЧНОГО ТИПА, включающий электроды,между которыми размещены ионообменные мембраны и прокладки, в противоположных сторонах которых выполненыотверстия, образующие в сборе каналы для подачи исходного раствораи вывода;диалиэата, и концентрата,о т л и ч .а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения надежности работыэлектродиализатора и эффективностипроцесса электродиализа, он снабженпластинами иэ диэлектрического материала, размещенными в отверстияходной нз мембран.Изобретение относится к оборудованию для переработки водных растворов электролиТов методом электродиализа и может быть использовано, например, для концентрирования отработанных регенерационных растворов натрий-катионитовых фильтров в водо- подготовке, морской воды, а также для очистки сточных вод.Известны электродиализные аппараты для обессоливания и концентриро вания водных растворов с односторонним подводом и отводом обессоливаемой воды и концентрата 13.Недостатком таких аппаратов яв" ляется то, что при увеличении толщи ны пакета мембран и прокладок значительно повышается неравномерность распределения потоков обрабатываемых растворов между камерами. Вследствие разных скоростей протекания воды в камерах нарушаются условия их работы, в камерах с меньшим расходом воды появляются застойные зоны, ухудшается теплоотвод, постепенно накапливаются осадки. В результате такие аппараты не позволяют получить высокую степень концентрирования сблей при приемлемой производительности.Известен также электродиализатор противоточного типа, включающий элект- О роды, между которыми размещены ионообменные мембраны и прокладки, в про тивоположных сторонах которых выполнены отверстия, образующие в сборе каналы для подачи. исходного раствора и вывода диализата и концентрата Г 23.Недостатком этого электроднали-затора является то,что при концентрировании солей в таких аппаратах наблюдается разогрев и прожог прокладок и мембран со стороны электродных 40 блоков вокруг распределительных и сборных коллекторов концентрата, Это приводит к выходу из строя электродиализных аппаратов Причиной разогрева и прожога мембран и проклацок 45 в указанных местах является то, что при повьзаении концентрации солей увеличиваются утечки тока через распределительные и сборные коллекторы, а следовательно, и количество тепла:, выделяемого при его прохождении. Ускорение отвода избыточного тепла в я данном случае возможно в основном только путем увеличения скорости про-. качки вода, что не всегда возможно и целесообразно.Кроме того, вследствие утечек тока снижается доля полезного использования тока, цротеканеего через электродиализный аппарат.Целью изобретения является новы шение надежности работы электродиализатора и эффективности процесса электродиализа.Поставленная цель достигается тем, что электродиализатор противо точного типа, включающий электроды, между которыми размещены ионообменные мембРаны и прокладки, в противоположных сторонах которых выполнены отверстия, образующие в сборе каналы для подачи исходного раствора и вывода диалнзата и концентрата, снабжен пластинами из диэлектрического материала, размещенными в отверстиях одной из мембран.На фиг. 1 показан электродиализатор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 на Фиг. 3 - вид Б на Фиг. 1 на Фиг. 4 - мембрана; на фиг. 5 - прокладка; на фиг. б мембрана) на фиг. 7 - пластина.Электродиализный аппарат состоит из электродных блоков 1 с электродами 2, пакета мембран и прокладок 3, штуцеров для подвода и вывода обессоливаемой воды и концентрата 4. Прокладки 5 и мембраны б имеют отверстия 7, при совмещении которых образуются распределительные и сборные коллекторы 8. Коллекторы 8 в центре сборки пакета перекрыты пластинами 9 из неэлектропроводного материала . Для этого в мембране 10, расположенной в центре пакета 3, выполнены со. ответствующие отверстия 11, в которые вставлены пластины 9, Толщина пластины 9 выбирается таким образом, чтобы при размещении ее в отверстии 11 она не выступала над поверхностью мембраны 10. Величина отверстия 11 в мембране 10 больше, чем величина отверстия 7 в прокладках 5 и мембранах б, а форма его выбирается таким образом, чтобы пластина 9 не смещалась в коллекторе. 8 при случайных колебаниях давления воды в нем, Стяжка пакета осуществляется шпильками 12.С другой стороны можно выполнить одну из прокладок цельной и тогда не будет необходимости в установке пластин в отверстиях мембран, так как перекрытие коллекторов будет осуществляться за счет целостности прокладки.Включение предлагаемого электродиализного аппарата в схему концентрирования и обессоливания водных растворов не отличается от включения известного электродиализного аппарата противоточного типа. В известном электродиализном аппарате ток, протекающий через него, в основном расходуется на перенос солей через мем. браны, непроизводительный перенос ионов Н+ и ОН , нагрев раствора и утечки через коллекторы, При подаче напряжения на электроды в. предлагаемом электродиализном аппарате утечкитока через коллекторы значительно ниже, чем в известном электродиализном аппарате, так как коллекторы перекрыты пластинами из неэлектропроводного материала. Перекрытие коллек1018678 тороэ пластинами из неэлектропровод,6, С 1" - 2,7; 50 т - 5,0; водных ного материала не изменяет кинетику, растворов сульфата натрия в этой вон механизм процесса переноса солей де концентрацией 21,4 г/л и 50 г/л, через мембраны. Масса переносимых Электроднализные аппараты имели 5 солей и ионов Н+ и ОН за единьщу рабочих ячеек, рабочая поверхность времени и нагрев водй в камерах при одной ячейки 600 см, расстояние меж - одном и том же напряжении, подаваемом . ду мембранаьв, 1,5 мм, расход .воды на .электроды предлагаемого и извест.- через аппарат - 150 л/ч, диаметр расного электродиализного аппарата, пределительных и сборных коллектоодни и те же. Однако выход по току ров - 15 мм. Эффективность работы солей в предлагаемом аппарате вьше, 1 О электроднализных аппаратов оценивачем в известном, так как в нем значи лась путем расчета выхода по току на тельно меиыае непроизводительные ио основании данных изменения состава тери тока через коллекторы. Снижение воды при прохождении ее через аппараутечек тока через коллекторы позволя- ты и силы тока, протекающего в цепях ет также избежать локального нагрева 15 аппаратов, величин утечек тока, опстенок коллекторов и выхода пакета ределяемых по разности величин силы прокладок и мембран из строя. тока, протекающего через аппарат безСравнительные испытания предлага перекрытия коллекторов и с перекрытиемого и известного злектродиализных ем их пластинами. дополнйтельно в аппаратов проводились с использовани-у обонх случаях измерялось падение наем .водопроводной воды, имеющей состав, нряжения в отводящих коллекторах, мг-зкв/л: Жо - 7,7; йз+- 4,6; И - , Результаты приведены в таблице. Известный электроди-,ализный аппарат ток, падение А напряжения.в кол Ъ лекторе,ВРХарактеристика водного раствора течка тока, А1018678 Продолжение таблицы Напря жение В/яч,Предлагаемый электроди ализный аппаратХарактеристика водного раствора Утечкатока, А выходпотоку,Ъ,ток,А падениенапряжения вколлекторе, В токА выходпотоку,Ъ 2,0 9,40 89 0,93 2,5 13,3 87 1 р 11 3,0 17,1 86 1,38 0,22 1,05 0,26 1,1 0,32 1 с 2 3,5 20,8 88,5 1,62 0,36 4,0 24,7 83 1,92 1,3 0,4 ные утечки тока, что повышает выход по току на 4-20. Кроме того, повышается надежность работы распределительных и сборных коллекторов концентрата, раствор меньше нагревается. 11 Как Видно из таблицы, перекрытиераспределительных и сборных коллекторов пластинами из неэлектропроводного материала повидает электрическое сопротивление коллекторов, позволяет значительно снизить непроизводитель 10,45 80 14,4 80 18,3 80 22,280 26 79 падениенапряжения вколлекторе,Воставнтель В. Банниехред И.Гайду 88 Подписноеенного комитета СССРретеиий и открытий5, Рауюская наб , д. 4/5 Тираи суд арс аи иэо ква, й т" огород, ул,тная, 5 Редактор А. ИандсрЮе ев фЗаказ 3580/5ВНИИПИ Гьло дел113035, ИосФ Ю Ф ю ю юЬфилиал ППП фПат орректор А. Ферен