Способ деионизации раствора электролита

Способ деионизации раствора электролита

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 01 D 61/44

НОЕ ПАТЕНТНОЕ

ССР

СР) :<, 4

АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

»

1) 5033245/26

2) 20.04.92

6) 30.08.93, Бюл. N 32

2) Э. M. Балавадзе, Т. А. Каджая

И. M. Цейтлин

3) Э. M. Балавадзе

6) Установка электродиализная опресниельная ЭОУ-НИИПМ-25М, Техническое писание и инструкция по эксплуатации.

П. 100.17.000ТП, г. Тамбов "Тамбовмаш", 980.

4) СПОСОБ ДЕИОНИЗАЦИИ РАСТВОРА

Л Е КТРОЛ ИТА

7) Изобретение относится к электрохимиеской обработке растворов электролитов. еионизацию раствора электролита ведут!

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

„„5U „„1837951 А3 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 .1о/!кз. + Up/Uxх, ГДЕ !о, Up - ЗНаЧЕНИЯ ТОКа * и напряжения в электродиализаторе придеионизации раствора от исходной до конечной концентрации; 1,, Uxx ток короткого замыкания и напряжения холостого хода выпрямителя с внешней падающей вольтамперной характеристикой. 4 ил., 1 табл. реализации способа и графики, иллюстрирующие 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 напря1837951

35

55 жения в цепи нагрузки (B эЛектродиализаторе), На фиг. 2 приведены графики, представляющие внешнюю падающую вольт-амперную характеристику выпрямителя согласно изобретению (i) и вольт-амперн ые характеристики электродиализатора при стабилизированных значениях тока ((1) и напряжения (111), 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 п римеру 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 (U»} определяют и устанавливают предварительно, таким образом, чтобы эта зависимость имела с вольт-амперной характеристикой электродиализатора (см, линии II u III на фиг. 2 и 3) общую точку, характеризуемую током (1 ) и напряжением (1.4), 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 (1к,) или напряжением холостого хода (U«) выпрямителя, ограничивая его значение принятым предельным значением, и по приведенному в формуле изобретения математическому выражению определяют значение второго параметра вольт-амперной характеристики выпрямителя.

B начальный период времени при вводе установки в действие электродиализатор полностью заполнен раствором с исходной концентрацией и поэтому его электрическое сопротивление минимально-возмо>кное 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 электропроводность, 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 (Ip) и напряжения (Up) 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 пони>кается 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 RoBblLUBBTcsl 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 "1О" и "11О", раствор соответственно достигнет более глубокой деионизации или не достигнет заданного значения конечной концентрации, Пример, Природную минерализованную воду с расходом 530 л/ч и общим солесодер>канием 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 дости>кима при параметрах электропитания электродеионизатора Up = 798 В и

Ip = 1,68 А. Процесс ведут при текущих параметрах электропитания заданных видом внешней r адающей характеристики выпрямителя с током короткого замыкания

1к =5,5 А и напря>кением холостого хода Uxx.

= 1150 В, определенными с помощью приведенного в формуле изобретения равенства. Зависимости электродиализатора и выпрямителя имеют общую точку с указанным BblLlje током (Ip) и напряжением (Up).

Экспериментальные даннь е. характеризу1837951 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 надежность 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 t0 теризуемой формулой

1о + Uo кз. - хк с к с

Ф

15 где Io, Uo — значения тока и напряжения в электродиалиэаторе при деионизации раствора от начальной до конечной концентрации;

A/3, Окк — значение тока короткого за20 мыкания и напряжение холостого хода выпрямителя 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 выпрямиНапрявение, 1 Ток„ 1 Электрическое оопро« I Удельная электроВ ... I Я I.тивление электродиа- I провоанооть на

Х I лиэатора, Ом 1 выходе электродиI I 1 алиэатора„ Смlм

Вреив, I мин 1

1 р с и т о н н т д о и

8

1И

1л

j 4

16

18

2О л ю C.

24.

26

I8

3И тл

ЭС

34

Х >58

1 414

469

1 498.:6О

Х 7В2

1 7И8

- .14

X 753

Г 778

1 785

I 789

798

I 799

798

I 799

798

1 798 " 9<;

X 3,8О X

I 3„46 X

I 3241

1 3.И9 r

X 2.79 X ,, x:2,1п.1I 2 12 I

I 2,e8 I

1 1 97 1

r 1„82 х х 1.74 -r

1 1.72 I .

1 1 68 I

I 1„67 I

Х 1,68 X

1167I

1 1.68 I

I 1 ° 68 I

Х 1 60 1.9, 119. I

144,8

161 ° 2

2ОО, 7. 328ЮО .

334,О

348 ° 1 г8л л

427 5

451, 1

458 ° 7

475,В

478 4

475 О

478, 4

475 И

475, О

475,Е.

I

1

Х

I

1

I

I

I

I

1.Й „11.-.7

О„1131

В,1ВЗО

О,В795

О И ;4О

О, 0254

Окоо63

О, ОО1 7

И,88149

И, ИО126

О ОО113

О„ОО1И9

И„О01О2

9,,88899 а,вв1в

О ОВО99 а„во1е о. ИО1е о„ва1о

1837951

Фиг. 2

1837951

7 16

6 600

5 5GO

О 100 200 300 400 Sae ИО 700 800 900 ОООО

Фцб. 3

1200

g ноо аооа

9D0 и, бо

2.А 900

3,5

z.s

200

150

<оа

0.5

0

О 2

СССР

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

24 U,S

40 10О0

9 900

8 800

Ф 400

Ъ MO

2 200

4 100

О 0

8 ао f2 34 аб а8 20 23 24 28 20 3D 32 34 33 38

Яааг.9

7, мин. р P.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5