Способ опреснения соленых вод — SU 1176481 (original) (raw)
(505 В 01 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИ К АВТО ныемембраны,пр реснения процесс рость циркулеи .уровне, отл ич целью увеличения цесса и снижения процесс ведут и произведения где - сила тока; й - сопрродиализатора. которое поменением силы тока. вленйе злектерживаат иэГОСУДАРСТВЕННОЕ ЙАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Апельцын И,Э., Клячко В.А, Опреснеййе воды. М.: Стройиздат, 1968, с, 152-154.Авторское свидетельство СССР 1 Ф 1163879, кв. В. 01 О 13/02, 07,02,83, (54)(57) СЙОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ.СОЛЕНЫХ. ВОД; включакнций циркуляцию последних через электродиализатор с чередующимися: кетйонообменнымй и. анионообменными мембранами в .щчение времени опреснения, которое не более.времени переноса тидроксильных ионов через анионообмен гичем 80-90 времени опведут, поддержиаая ско. на деполяризованном ю щ.й Й с я тем,что,с роизводительности проотребляемой мощности, и постоянном значеннииИзобретение относится к технологииопреснения соленых вод методом электродиализа и может быть использовано приопреснении морской воды в электродиализных установках.циркуляционного типа,Известен способ опреснения соленыхвод в злектродиэлизных установках циркуляционного типа. Этот способ заключаетсяв рециркуляции гюрции исходной воды через емкость и многокамерный электродиэлиэатор с чередующимисяанионообменными и катионообменными:мембранами до получения заданной степени опреснения, после чего опресненную воду сливают из емкости, заполняют ее новойпорцией исходной воды и цикл опресненияповторяю. Скорость циркуляции поддерживают не деполяризэционном уровне в течение всего цикла опреснения и воизбежание развития концентрационной поляризации, вызываемой загрязнением поверхности энионообменных мембран. коллоидными частицами и органическими.веществами и приводящей к обраэевэнйюосадков в электродиализаторе,:исходнуюводу подвергают тщательной очистке,Недостатками известного способа опреснения соленых вод являются сравйительно невысокая скорость процесса,которэя,ограничена величиной предельнойплотноститока, этаже значительйэя затрата энергии нэ циркуляциЮ потоков жидкости и высокие требовэйия к очисткеисходной воды,Известен способ опреснения соленыхвод, включающий циркуляцию последнихчерез электродиэлиэатор с анйонообменными и катионаобменными мембранами дополучения необходимой степени опреснения при постоянных напряжении на электродиэлизэторе и скорости циркуляции,которую поддерживают мэ деполяризэционном уровне в течение 80-90 продолжительности процесса опреснения порцииисходной воды, э продолжительность этогопроцесса поддерживают не более временипребывания в анионообменных мембранахпереносимых через них гидросильныхионов. Этот способ опреснения соленых водпозволяет снизить знергозатраты на циркуляцию и требования к очистке исходной.воды, э также несколько повысить скоростьпроцесса.Однако воэможность интенсификациипроцесса в этом способе ограничена снижением рН опресняемой воды, которое является следствием образования водородных игидросильных ионов в течение поляризационного рериода работы, составляющего 10-20 от продолжительности процесса опреснения, В то же время, использование опресненной воды в качестве питьевой требует, чтобы снижение величины рН морской воды не превышало 2 ед.рй, так как в соответствии с ГОСТом на питьевую воду величина ее рн должна быть не ниже 6,0, а рНморской воды приблизительно равен 8,0,.Таким образом, предельйо допустимое снижение рн опресняемой воды, равное 2 ед.рн, огранйчивает возможность интенсификации процесса в известном способе опреснения соленых вод, хотя с точки зрениястабильности. технологического процесса. возможна дальнейшая интенсификацияпроцесса по этому способу,Другим недостатком этого способа является сравнительно высокая потребляемая мощность при опреснении соленых вод, Этосвязано с увеличением сопротивления электродиализэтора в процессе опреснения порции исходной воды и поддержании в известном способе постоянного напряжения нэ электродиалйзаторе, В результате при опреснении морской воды мощность, потребляемая электродиализэтором, умень;0 шается в процессе опреснения порцииисходной воды в 5-7 раз и.максимальнаямощность в начале процесса. опреснения,определяющая установочную мощность источнглка энергопитания, значительно преЭ 5 восходит среднюю потребляемуюмощность:Целью изобретения является увеличение производительности процесса.и скижение потребляемой мощности,40 Поставленная цель достигается в способе опреснения соленье вод, включэощем циркуляцию посл.едних через электродизлизатор с чередующимися катионообменными и анионообмен ными"мембранами в течение времени опреснения, которое не более времени переноса тидроксильных ионов черезанионообменные мембраны; причем 80- : 90% времени опреснейия процесс ведут, поддерживая скорость циркуляции на депо 50 ляризационном уровне, при постоянном значении произведения где 1 - сила тока; й - сопротивление электродиализатора, которое поддерживают изменением силы тока.Регулирование тока в зависимости отсопротивления электродиализэтора с поддержанием постоянного значения произведения квадрата тока злектродиалиэатора на ставляет 10 л, а скорость циркуляции составего сопротивление приводит к тому, что по- ляет 600 л/ч, что обеспечивает линейнуютребляемая злектродиалиэатором мощ- скорость жидкости в камере опресненияность в течение цикла опреснения не электродиализатора 2,3 см/с, Потеря напо. меняется и по величине приблизительно со ра в циркуля ционном контуре не превышаетответствует средней мощности, вотребляе мм.мой электродиалиэатором при его работе в Испытания проводили на воде с солесосоответствии с прототипом. Это позволяет держанием 41 г/я, поступающей:в опреснизначительно снизить величину потребляе- . тель после грубой очистки от механическихмой мощности по сравнению с прототипом. 10 примесей, в двух режимах: в соответствии сИепользование предложенного спосо- прототипом.в в соответствии с предлагаеба, кроме того, обеслечивает ври одинако- мым способом. В.обоих случаях солесодервой с прототипои средней скорости жание опресненной воды было около 700процесса пониженную по сравнению с про- мг/л.тотипом скорость процесса в начале цикла 15Опреснитель реботал следующим обраопреснения и значителыво более высокую- эом, Порцию исходной воды многократнов конце цикла опреснения. рециркулировали в циркуляционных контуПоддержание более высокой скорости рах опресняемого и концентрируемого попроцесса в конце цикла опреснения, когда токов, образованных соответствующимиперепад концентраций на мембранах до- камерами электродиааизатора, емкостями.,стигает максимальных значений, уменьОеа- насосами и трубопроводами. После снижеет неблагоприятное влияние диффузии ния солесодержания опресняемой водысоли:из камер концентрирования на выход приблизительно до 700 мг/л циркуляционпо току, что сокращает прадолжительность 25 ные контуры опорожнялись, затеи заполня-поляриэационйого периода работы и соот- лись новой порцией исходной воды и циклветственйо - общее время опреснения пор-. опреснения повторялся.ции исходнойводы, Кроме того, В процессе испытаний а режиме гтротоподдержание во время поляризационного типа на электродиализаторе поддерживалипериода повышенной скорости процесса З 0 напряжение 32-34.8, чтообеспечивалоснинриеодит к отйосительному уменьшению. жение величины рН. Опресненной воды наколичества образующихся водородных и 1,2-1,8 ед., т.е. снижение. рН, близкое к прегидроксильных ионов, Б результате количе- дельному с точки зрения требований, предьство водородных и тидроксильных ионов, являемых к качеству питьевой воды.образующихся в период поляриэационйой -З 5 При испытаниях е соответствий с предработы, сокращается,.что уменьшает сниже- лагаемым способом ток электродиализатониерН опресненной воды, перенос гидро- ра регулировали в зависимости отксильных ионов в камеры сопротивления .электродиализатора по законцентрирования и позволяет повысить кону .Й - сопвт, гдеи Й - соответственногскорость предлагаемого процесса по срав текущие значения тока и сопротивлениянению с прототипом. электродиалиэатора. Изменения тока и наПроведены испытания опытного образ- пряжения электродиализвтора втечениеодца электродиализного опреснителя на ре- ного из характерных циклов опресненияальной морской воде. Злектродиализный представлены в.таблЛ.опреснитель включает в себя многокамер Продолжительность деполяризационный электродиализатор с анионообменны- ного периода работы при испытаниях в обоми мембранами МАи их режимах. была около 30 от:общейкатионообменными мембранами МАО, продолжительности процесса опреснения.емкости и циркуляционные насосы. Злект- . В табл,2 представлены результаты исродиализатор содержит 50 рабочих ячеек 50 пытаний опытното образца опреснителя а(каждая ячейка состоит иэ двух мембран и соответствии с предлагаемым способом идвух рабочих рамок прокладочного типа прототипом,размером 200 Х 450 мм. Расстояние между Из табл;2 видно, что при работе опресмембранами 2 мм, Активная площадь ячей- нителя в соответствии с предлагаемйм спо 2ки 560 см, В качествесепарвторовисполь-, собом производительность может бытьзован перфорированный и гофрированный увеличена в 1.6 раза по сравнению с протовинипласт, в в качестве электРодов - листы типом без чрезмерного снижекия рН опресиэ платинированного титана. Обьем цирку- няемой воды. Это обеспечивает. получениеляционного контура опресняемой воды со- .воды, соответствующей требованиям,предьявляемым к питьевой воде, При этом скорость жидкости в ячейках электродиализатора у-предлагаемого способа и прототипа одинакова, что делает одинаковыми затраты мощности на циркуляцию, а макси- б мальная мощность злектрбдиалиэатора в предлагаемом способе на 30 ниже, чем у . прототипа.ПолученнЫ 6 результаты свидетельствуют, что предложенный способ позволяет су- О щественно повцсить скорость процесса и снизить потребляемЯО ЮОЩНОсть без ухуд" шения ачестеа опреснейной воды.использоваюе предлагаемого способа опреснения соленых вод обеспечивает по фф сравнению с используемыми в настоящее время способами, основанными на поддержании постоянного напряжения иа злектродиализаторе, следующие преимущества: Условия работы Нвпряжение элВктродиализатора, 8 Ток электродиализатора, АОбъем сливаемой порции оп ресненной воды, лнижения рН опресняемойОДЫ За ЦИКЛ ОПР 6 СН 6 НИЯ,ед. рй Средняя за цикл опрвснени мощность электродиалиэатооэ,.ВТМаксимальная мощность элеатродиализатора, Вт Й изво ельность, лч обеспечивается возможность интенсификации процесса, что позволяет значительно повысиь производительность электродиализных установок без ухудшения их массо- габаритных характеристик и качества опресненной воды; обеспечивается снижение мощности, потребляемой установкой.Использование предложенного спасо- ба ва предпрйятии-заявителе при разработке электродиэлизного опреснителя позволит приблизительно в 3 3 раза увеличить его производительностьбез ухудшения массогабаритных.характеристик и без увеличения потребляемой мощности.