Устройство для контроля процесса обессоливания жтдкости в электродиализаторе

Устройство для контроля процесса обессоливания жтдкости в электродиализаторе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И C А Н--И- ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистичеосих

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 18.03.77 (21} 2463551/23 — 26

Р (51} M. Кл. с присоединением заявки №

В 01 0 13/02

G 05 0 27/00 (23) Приоритет

Гооударотеенный комитат

СССР оо делам нэобретеннй н отнрытнй

Опуеликовано 05.10.79, Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 05,10,79 (53) УДК66. 012.-52 (088.8) (72) Авторы изобретении

И. М. Цейтлин, Б. А. Плигин, P. Г. Мнловидов, Э. М. Балавадзе, Н. А. Алексеев и В. П. Харитонов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ОБЕССОЛИВАНИЯ

ЖИДКОСТИ В ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОРЕ

Изобретение относится к устройствам для эбессоливания жидкостей методом электродищиза с использованием ионоселективных мемб. ран и, в частности, к устройствам для контроля процесса обессоливания жидкости в электродиализаторе и может быть использовано в электродиализных установках для обессоливания жидкостей с постоянной исходной концентрацией, работающих в условиях изменяющихся в процессе эксплуатации параметров — расхода обессоливаемой жидкости (днлюата), напряжения питающей электросети и др.

Известно устройство для контроля процесса обессоливания жидкости (природной соленой воды) в электродиализаторе опреснительной установки с электропитанием от ветроагрегата, содержащее датчик солесодержания дилюата и измерительный прибор (т1.

Прн работе укаэанного устройства контроля работы опреснительной установки. изменение скорости ветра вызывает изменение в широких пределах параметров вырабатываемой ветроагрегатом электроэнергии (напряжения, частоты); в связи с этим изменяются расход дилюата, зависящий от колебаний производительности насоса, и плотность тока в электродиализаторе, что в ряде случаев может создать условия для возникновения концентрационной поляризации; данное устройство не может обеспечить контроль параметров процесса обессоливания и возникновения режима концентрационной поляризацэпт.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для контроля. процесса обессоливания жидкости в электродиациэаторе,, содержащее датчик расхода дилюата, датчик величины тока, источник питания электродиалиэатора, датчик солесодернсания, дилюата и измерительный прибор (2).

При использовании этого устройства для контроля процесса обессоливания и для обеспе чения работы электродиализатора в деполяризационном режиме обслуживающему персоналу необходимо систематически проверять показания измерительных приборов и расчетным путем определять характер протекающего в электродиализаторе процесса.

689700

Цель настоящего изобретения — повышение точности и снижение трудоемкости контроля.

Это достигается тем, что устройство дополнительно снабжено блоком деления, блоком возведения в степень, блоком умножения, корректором и блоком сравнения, причем входы блока деления соединены с выходами датчика величины тока и датчика солесодержання дилюата, а выход — через блок воздействия в степень — с первым входом блока умножения, второй вход которого связан с корректором, входы блока сравнения соединены с выходами датчика расхода дилюата и блока умножения, а выход — с измерительным прибором.

Принципиальная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство для контроля процесса обессоливания жидкости в электродиализаторе 1 содержит датчик 2 расхода дилюата и датчик

3 солесодержания дилюата, установленные в трубопроводе 4 дилюата на выходе их электродиализатора 1, датчик 5 величины тока, источник 6 питания электродиализатора, блок 7 деления, блок 8 возведения в степень, корректор 9, блок 10. умножения, блок 11 сравнения и измерительный прибор 12. К входу электродиализатора 1 присоединен трубопровод 13 обессоливаемой жидкости и трубопровод 14 промывки рассольных и электродных камер, а к выходам — трубопровод 15 сброса рассола и промывной жидкости из камер концентрирования и электродных камер и трубопровод 4 дилюата.

Устройство для контроля процесса обессоливания жидкости работает следующим образом.

В электродиализаторе 1 жидкость из трубопровода 14 поступает на промывку электродных камер и камер концентрирования, после чего сбрась;.вается по трубопроводу 15. Жидкость из трубопровода 13 поступает в дилюатные камеры, пройдя электрохимическую обработку, обессоливается и по трубопроводу 4 подается потребителям, Обессоливание осуществляется при прохождении постоянного электрического тока между электродами, подключенными к источнику 6 питания электродиализатора через чередующиеся, разделенные ионоселективными мембранами, дилюатные камеры и камеры концентрирования электродиализатора I.

При помощи датчика 3 измеряют концентрацию солей в дилюате и при помощи датчика 5 — величину тока в электродиализаторе.

Выходные сигналы этих датчиков поступают на входы блока 7 деления, который формирует сигнал, пропорциональный отношению плотности тока к солесодержанню дилюата и подает его через блок 8 возведения в степень на первый вход блока 10 умножения. На вто1О

40 рой вход блока 10 умножения поступает сигнал корректора 9. При помощи датчика 2 измеряют расход дилюата. Выходные сигналы датчика 2 и блока 10 поступают на вход блока 11, в котором формируется их разность, подаваемая на вход измерительного прибора

12. Измерительный прибор 12 может быть ,показывающим и сигнализируюшим.

При обессоливании электролитов методом электродиализа расход дилюата, солесодержание и величина тока в электродиализаторе определяют характер процесса..

Величина предельной плотности тока, соответствующая возникновению на поверхность ионоселективных мембран концентрационной поляризации, вызывающей нежелательный перенос через мембраны продуктов диссоциации воды и приводящей к образованию на мембранах осадков в виде гидроокисей и карбонатов, прямо пропорциональна концентрации раствора в дилюатном тракте и обратно пропорциональна толщине диффузионного слоя на поверхности мембран. Коэффициенты пропорциональности указанных зависимостей зависят от свойств применяемых ионоселективных мембран, состава и температуры обрабатываемой жидкости.

В свою очередь толщина диффузионного слоя зависит: оТ гидродинамических условий течения жидкости в рабочей камере электродиализатора и пропорциональна скорости движения жидкости в камере, возведенной в степень и. При этом значение показателя степени (— 0,3(A(— 1) зависит от геометрии пространственного материала, заложенного в канале (в камерах электродиализаторов такими материалами являются турбулизаторы потока, расположенные между ионоселективными мембранами) . Коэффициенты пропорциональности в этом случае зависят от физических свойств растворов электролитов — вязкости, плотности. и др.

Для ведения процесса обессоливания в условиях, исключающих возникновение концентрационной поляризации, необходимо поддержание оптимального гидродинамического режима течения жидкости в камерах электродиализатора, чтобы исключить превышение величины рабочей плотности тока над ее предельным значением, соответствующим солесодержанию дилюата. Солесодержание характеризуется величиной сигнала, пропорциональной значению отношения - -,возведенному в степень (— 1н умнос Yl ) жениому на величину сигнала корректора 9.

Здесь 3 — величина тока, определяемая величиной сигнала датчика 5, с — солесодержанне дилюата, определяемой величиной .сигнала

689700 датчика 3. Сигнал корректора 9 обобщенно учитывает характеристику мембранных прокладок-турбулизаторов, вязкость и плотность жидкости, свойства ионоселективных мембран и т. д.

Таким образом, устройство позволяет контролировать, протекает ли процесс обессоливания в деполяризационных условиях, при которых сигнал датчика 3 должен нревышать.ве-. личину выходного сигнала блока 10. Изменение в процессе эксплуатации величины протекающего через электродиализатор 1 тока или изменение расхода обессоливаемой жидкости в трубопроводе 13, вызванные например изменением напряжения и частоты вырабатываемого ветроагрегатом тока, понижение величины солесодержания диализата при изменении параметров процесса могут привести в ряде случаев к возникновению в электродиалиэаторе концентрационной поляризации, о чем можно судить по показаниям измерительного прибора 12.

Использование предложенного изобретения позволяет осуществлять автоматический контроль за работой электродиалиэатора в деполяризационном режиме при изменяющихся B процессе эксплуатации параметрах. По показаниям измерительного прибора можно получить инфор мацию о возникновении концентрационной поляризации или о воэможности интенсификации процесса обессоливания (эа счет увеличения величины тока, расхода и др.) путем приближения параметров процесса к предельно-допустимым значениям. Контроль осуществляется с помощью имеющихся датчиков расхода и солесодержания дилюата и датчика величины тока, наличие которых необходимо для ведения процесса обессоливания. Таким образом снижается трубоемкость и повышается точность контроля.

Формула изобретения

Устройство для контроля процесса обессолнвания жидкости в электродиализаторе, содержащее датчик расхода дилюата, датчик величины тока, источник питания электродиализатора, датчик солесодержания дилюата и измерительный прибор, о т л и ч а ю ш е eс я тем, что, с целью повышения точности и снижения трубоемкости контроля, устройство дополнительно снабжено блоком деления, блоком возведения в степень, блоком умножения, корректором и блоком сравнения, причем входы блока деления соединены с выходами датчика величины тока и датчика солесодержания дилюата, а выход — через блок возведения в степень с первым входом блока умножения, второй вход которого связы с корректором, 25 входы блока сравнения соединены с выходами .датчика расхода дилюата и блока умножения, а выход — с измерительным прибором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Машин В. М. и др. Электрохимическое обессоливание морской и минерализованных вод. М., 1976, с. 56-59.

2. Салдадзе К. М. и др. Ионообменные мембраны в электродиалиэе. Л., Изд-во "Химия", 1970, с. 145-155 (прототип) .

689700

Заказ 5847/4

Тираж 877 Падпиное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Состанитепь 3. Склярский

Р Ф. СеРебРЯнский ТехРед Л.АлфеРова Ко Н С ектор Н. Стец