Электродиализатор противоточного типа

Электродиализатор противоточного типа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(!9) (Н) соки советсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИК

3Ю0 В 01 0 13/02

V 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ госудм ственный комитет сссР пО делАм изОБРетений и ОТНРытий (21) 3398041/23-26 (22) 19.02.82 (46) .23.05.83. Вюл. 9 19 (72) С. П. Высоцкий, В., С. Парыкин и С. A. Власова (71) Южный филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф. Э. Дзержинского (53) 663.63.087(-088.8) (56) 1. Смагин B. И. 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, "Техника", 1976, с. 100-101. (54) (57) ЭДБКТРОДИАПИЗАТОР ПРОТИВОТОЧНОГО ТИПА, включающий электроды, между которыми размещены ионообменные мембраны и прокладки, в противоположных сторонах которых выполнены отверстия, образующие s сборе каналы для подачи исходного раствора и вывода;диалиэата, и концентрата, о т л и ч .а ю щ-и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы электродиализатора и эффективности процесса электродиализа, он снабжен пластинами иэ диэлектрического материала, размещенными в отверстиях одной нз мембран.

1018678

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 водоподготовке, морской воды, а также для очистки сточных вод.

Известны электродиализные аппараты для обессоливания и концентриро- 10 вания водных растворов с односторонним подводом и отводом обессОливаемой воды и концентрата f1 ).

Недостатком таких аппаратов является то, что при увеличении толщи- 35 ны пакета мембран и прокладок значи тельно 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

I теплоотвод, постепенно накапливаются осадки. В результате такие аппараты не позволяют получить высокую степень концентрирования солей при приемлемой производительности.

Известен также электрадиализатор 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 диали эата и концент рата (2 >

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 прокладок 45 в указанных местах является то, что при повыаении 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 воды, что не всегда возможно и целесообразно.

Кроме того, вследствие утечек тока снижается доля полезного использования тока, цротеканв его через электродиализный аппарат.

Целью изобретения является новы- 6О шение надежности работы электродиализатора и эффективности процесса электродиализа.

Поставленная цель достигается тем, что электродиализатор противо- 65 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 A-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 н 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 соответствующие 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 6, 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.

Вкдочение 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 мембраны, непроизводительный перенос ионов Н+ и ОН, нагрев раствора и утечки через коллекторы. При подаче напряжения на электроды в. предлагаемом электродиализном аппарате утечки тока через коллекторы значительно ниже, чем в известном электродиализном аппарате, так как коллекторы перекрыты пластинами из неэлектропроводного материала. Перекрытие коллек.

1018678 тороэ пластинами из неэлектропровод- 4,6, Cl — 2,1; SO+ — 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 r/ë, через мембраны. Масса переносимых Электроднализные аппараты имели 5 солей g ионов Н+ и 08 за единицу рабочих ячеек, рабочая поверхность времени и нагрев водй в камерах при одной ячейки 600 см, расстояние меж— одном и том же напряжении, подаваемом . ду мембранамю. 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 въше, 10 электроднализных аппаратов оценивачем s 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 без

Сравнительные 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, ряжения в отводящих коллекторах. мг-зкв/л: Жо - 7,7; Na+- 4,6; И - . Результаты приведены в таблице.

Известный электроди-, ализный аппарат падение напряжения.в кол лекторе, В

Предлагаемый электродиалиэный аппарат

Характеристика водного раствора

Напряжение .

В/яч. течка тока, A ток, A

ТОК, ВЫХОД

А по току, Ъ выход .падение по . напряжетоку, ния в

Ъ коллекторе, В, 1,0 0,25 80 Ок38

1 5 . 0,42 84 0 57

2ю0 Ою60 82 Ою87

0 25 80 0 21 0

0,44 60 0,31 0,02

0,65 76 0 44 0,05

Водопроводная вода

0t82 . 74

0,92 72

0,97 70

0,99 70

0,55 82

215 79

5 75

0,59 0,08

2 5 0 74 82 1 13

0,12

83 1,47

80 1,85

3,0 0,80

3, 5 О, 85

0,73

0 12

0,17

0,87

4,0 0,82 84 2 с24

0,96

0,5 О, 42 94 0,04

Раствор

ÍÓ04,. концентрацией

21,4 г/л

0,13

0,6

90 0,32

85 0,72

96 - 0,96

92 1,2

1,0 1,9

4,4

0,08

0,16

1,5

0,6

0,24

1,6

7 6, 76

10 4 77

13 6 75

16 78

19 75 1,9. 85

3,2 85

6,6 82

2,0

6,0

2,5 8,0

2,4

0,29

10 ю6 96 1 е56

14,0 89 1,83

17780522

3,0

0,34

3,0

3,5

2,0

0,38

4,0

0,44

1,3

Раствор

Маф 0" концентрациейей

50 г/л

0,8

Оу.11 . 0 58

0,18 1,05, 0,29

2,62 98

5,55 97

1,0

0,57

1,5

1018678

Продолжение таблицы

Напря жение

В/яч.

Предлагаемый электроди ализный аппарат Известный злектроди-... ализный аппарат

Характеристика водного раствора

Утечка тока, А выход по току, Ъ,ток, A падение напряжения в коллекторе, В ток

А выход по току, Ъ

0,22

1,05

0,26

1 1

0132

1,2

0,36

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.

2,0 9,40 89 0,93

2,5 13,3 87 1р11

3 0 17 1 86 1 38

3,5 20,8 88 5 1,62

4,0 24,7 83 1,92

Как Видно из таблицы, перекрытие распределительных и сборных коллекторов пластинами из неэлектропроводно-, го материала повышает электрическое сопротивление коллекторов, позволяет значительно снизить непроизводитель10,45 80

14,4 80

18,3 80

22,2 80

26 79

inадение напряже ния в коллекторе, В. 10М678

1018678

Составитель В. Банников

Редактор A. Иандср Техред И»Гайду Корректор A. Ференц

Ю ° феей е .Заказ 3580/5 Тирам 688 Подписное .. ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Рауюаская наб», д. 4/5

Ф Фв ев в

Филиал ППП "Патент, r. Уигород, ул. Проектнан, 5