Способ опреснения соленых вод

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (яИ В 01 0 61)44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 . (21) -3686206)26 (22) 03.01.84 (46):15;10.93. Бюл; М 37-38 . (72) В.С. Троянкер (56) Апельцын И.Э., КлячкоВ.А . Опреснеййе воды. М.: Стройиздат, 1968, с, 152-154.

Авторское свидетельство СССР

tk 1163879, ка. 8. 01 G13/:02,,: :07.02.83, (54)(57) СПОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ.СОЛЕНЫХ .

80Д; включакнций циркуляцию последних через электродиализатор с чередующимися кетйонообмемными и. анионообменными мембранами е течение времени опреснения, которое не более. времени переноса тидроксильных ионов через анионообмеи< Я2 И 76481 А1

2 ные мембраны, причем 80-90 времени опреснения процесс ведут, поддерживая скорость циркулй ии.на деполяризованном уровне, о т л и ч а ю щ.ie и с я тем, что, с целью увеличения производительности процесса и снижения потребляемой мощности, процесс ведут при постоянном значеннии произведения где I — сила тока; и — сопротивление злектродиализатщ)а, которое поддерживают изменением силы тока.

1176481

Изобретение относится к технологии опреснения соленых вод методом электродиализа и может быть использована при апреснении морской воды в электродиализных установках.циркуляционнога типа.

Известен способ опреснения валеных вод в злектрадиэлизных установках циркуляционного тина. Этот способ заключается

s рециркуляции гюрции исходной воды через емкость и многокэмерный электродиэлиэатор с чередующимися анионообменными и. катионаобменными: мембранами до получения заданной степени onðåñíåìèÿ, после чего опресненную soду сливают из емкости, заполняют ее новой порцией исходной воды и цикл опреснения повторяют; C«opoc7b циркуляции поддерживают не деполяризэционнам уровне в течение всего цикла опреснения и во избежание развития концентрационной поляризации. вйзываемой загрязнением поверхности энионообменных мембран . коллоидными частицами и органическими. веществами и приводящей к обрээевэнйю осадков в электродиализаторе,:исходную воду подвергают тщательной очистке, Недостатками известного способа опреснения соленых вод являются сравйительно невысокая скорость процесса, которая.ограничена величиной предельной плотноститока, эта«же знэчитеяьйая затрата энергии на циркуляцию потоков жидкости и высокие требовэйия к очистке исходной воды.

Известен способ опреснения соленых вод, включающий циркуляцию последних через электродиалиэатор с анйанообменными и кэтионообменными мембранами до получения необходимой степени опреснения при постоянных напряжении на эле«тродиэлизэторе и скорости циркуляции, которую поддерживают мэ деполяризэционном уровне в течение 80-90$ продолжительности процесса опреснения порции исходной воды, э продолжительность этого процесса поддерживают не более времени пребывания в энионообменных мембранах переносимых через них гидраксильных ионов. Этот способ опреснения соленых вод позволяет снизить знергозатраты на циркуляцию и требования к очистке исходной воды, э также несколько повысить скорость процесса.

Однако воэможность интенсификации процесса в этом способе ограничена снижением рН опресняемой воды, которое является следствием образования водородных и гидро«сильных ионов в течение поляризационного периода работы, составляющего

10-207 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.рН, так как s соответствии с ГОСТом на питьевую воду величина ее рН должна быть не ниже 6,0, а рН морской воды приблизительно равен 8,0,.

Таким образом, предельйо допустимое снижение рн опресняемой воды, равное 2 ед. рн, агранйчивает вазможность интенсификации процесса s известном способе опреснения соленых вад, хотя с точки зрения стабильности. технологического процесса . возможна дальнейшая интенсификация процесса па этому способу.

Другим недостатком этого способа является сравнительно высокая потребляемая мощность при onðåñíåíèè соленых вод. Это связано 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 порции исходной воды в 5-7 раз и.мэксимальная мощность s начале щюцессэ.опреснения, определяющая установочную мощность источника энергопитания, значительно преЭ5 восходит среднюю потребляемую мощность

:Целью изобретения является увеличение производительности процесса.и скижение потребляемой мощности, 40 Поставленная цель достигается в способе опреснения соленых вод, включающем циркуляцию последних через электродиализатор с чередующимися катионообменными и анионообмен нйми"мембранами в течение времени опреснения, которое не более времени переноса тидроксильных ионов через анионообменные мембраны; причем 80: 90 времени опреснеНия процесс ведут, поддерживая скорость циркуляции нэ депо50 ляризационном уровне, при постоянном значении произведения где f — сила тока; и — сопротивление электрадиализатора, которое поддерживают изменением силы тока.

Регулирование тока в зависимости от сопротивления электродиализэтора с поддержанием постоянного значения произве1176481 дения квадрата тока злектродиалиэатора на ставляет 10л, а скорость циркуляции составего сопротивление приводит к тому. что по- ляет 600 n/÷, что обеспечивает линейную требляемая электродиалиэатором мощ- скорость жидкости в камере опреснения ность в течение цикла опреснения не электродиализатора2,3см/с. Потеря напо. меняется и по величине приблизительно со- 5 ра в циркуля ционном контуре не превышает ответствует средней мощности, нотребляе- 1000 мм. мой электродиалиэатором при его работе в Испытания проводили на воде с солесасоответствии с прототипом. Это позволяет держанием 41 r/n, поступающей:в опресниэначительно снизить величину потребляе- . тель после грубой очистки от механических мой мощности по сравнению с прототипом. 10 примесей, в двух режимах: е соответствии с

Иепользование предложенйого спосо- прототипом м в соответствии с предлагаеба, кроме. того, обеслечивает лри одинако- мым способом. В.обоих случаях солесодервой с прототипои средней скорости жание опресненной воды было около 700 процесса пониженную по сравнению с яре- мг/л. тотипом скорость процесса в начале цикла "5 ... Опреснитель реботал следующим обраопресненияи-значительиоболее высокую- эом. Порцию исходной воды многократно в конце цикла опреснения. рециркулировали в циркуляционных контуПоддержание более высокой скорости рах опресняемого и концентрируемого попроцесса в конце цикла опреснения, когда токов, образованных соответствующими перепад концентраций на мембранах до- . камерами электродиааизатора, емкостями, стигает максимальных значений, уменьШа- насосами и трубопроводами. После снижеет неблагоприятное влияние диффузии ния солесодержания опресняемой воды соли:иэ камер концентрирования на выход приблизительно до 700 мг/л циркуляционпо току, что сокращает продолжительность 25 ные контуры опорожнялись, затеи заполня-

-поляриэационйо«о периода работы и соот- лись новой порцией исходной воды и цикл ветственйо — общее время опреснения пор-. опреснения повторялся. ции исходной воды. Кроме -того, В процессе испытаний s режиме гтротоподдержание во время поляризационного типа на электродиалиэаторе поддерживали периода- повышенной скорости процесса 30 напряжение.32-34.8, что обеспечивало снинриводит к отйосительному уменьшению. жение величины рН. Опресненной воды на количества образующихся водородных и . 1.,2-1,8 ед., т.е. снижение. рН, близкое к «грегидроксильных ионов. В результате количе-. дельному с точки зрения требований, предьство водородных и тидроксильных ионов, являемых к качеству питьевой воды. образующихся s пеРиод поляриэационной -35 При испытаниях е соотеетствий с предрзботй, сокращается,.что уменьшает сниже- лагаемым способом ток электродиализатоние рН опресненной воды, перенос гидро- ра регулировали в зависимости от ксильных ионов в камеры сопротивления .электродиалиэатора по законцентрирования и позволяет повысить кону! Я - const, где и  — соответственно г скорость предлагаемого процесса по срав- 40 текущие значения тока и сопротивления нению с прототипом. электродиалиэатора. Изменения. тока и наПроведены испытания опытного образ- пряжения электродиализвтора втечениеодца электродиализного опреснителя íà ре- ного из характерных циклов опреснения альной морской воде. Злектродиализный представлены в.таблЛ. опреснитель включает в себя многокамер- 45 Продолжительность деполяризационный электродиализатор с анионообменны- ного периода работы при испытаниях в обоми мембранами МА-40 и их режимах. была около 30 от:общей катионообменными мембранами MA-40, продолжительности процесса опреснения. емкости и циркуляционные насосы. Злект- . В табл.2 представлены результаты исродиализатор содержит 50 рабочих ячеек - 0 пытаний опытного образца опреснителя а (каждая ячейка состоит иэ двух мембран и соответствии с предлагаемым способом и двух рабочих рамок прокладочного wna$ 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 спо2 ки560см. В качествесепарвторовисполь-, собом производительность может быть зован перфорированный и гофрированный увеличена в 1,6 раза по сравнению с протовинипласт, в в. качестве электродов — листы типом без черезмерного снижения pH опресиэ алатинированного титана. Обьем цирку- няемой воды. 3m обеспечивает. получение ляционного контура опресняемой воды со- .воды, соответствующей требованиям, Таблица t абли а 2

Показатель

Условия работы

Й лагэеммй способ

1 Й =coAct тотип

U - совзт

Й

32

Начало цикла 23.8

Конец цикла 57,4

Начало цикла 6,3

Конец цикла:2 5

7,5

t,2

7,5

2,3

2,3

I предъявляемым к питьевой воде, Ари этом скорость жидкости в ячейках злектродиализатора у-предлагаемого способа и прототипа одинакова, что делает одинаковыми затраты мощности на циркуляцию, а макси- б мальная мощность злектродизлиэатора в предлагаемом способе на ЗО ниже, чем у . прототипа.

Полученные результаты свидетельствуют, что предложенный способ позволяет су- >О щественно повцсить скорость щюцессэ и снизить потребляемЯО мОЩиость б63 ухудшения «эчестеа опреснейной воды.

Использование предлагаемого способа опреснения соленых вод обеспечивает по б сравнению с используемыми s настоящее время способами, основанными на поддержании постоянного напряжения иа электродиализаторе, следующие преимущества:

Нвпряжение злектродиэлиза тора, 8

Ток злектродиэлизаторэ, А

Объем сливаемой: порции опресненной воды, л

С«орость жидкости в камерах опреснения, cafe

Продолжительиость цикла опреснения, ч

Снижению рН опресняемой абды за цикл опреснения, ед. рй

Средняя за цикл опреснения мощность электродиэлиэатоas..Вт: факсимальная мощность электродиализэтора, Вт

Й изво ельность, л!ч обеспечивается возможность интенсификации процесса, что позволяет значительно повыси ь производительность злектродиализиых установок без ухудшения их массогабаритных характеристик и качества опресненной воды; обеспечиваешься снижение мощности. потребляемой установкой.

Использование предложенного спасоба ва предпрйятии-заявителе при разработке злектродивлизного опреснителя позволит: приблизительно в 3 5 раза увеличить его производительностьбез ухудшения массогэбаритных характеристик и без увеличения потребляемой мощности. фб) Апельцын И.Э., Клячко 8;А. Опреснение воды. М;: Стройиздат, 3968; с. 352-154.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ И63879, кл. 8 М О 33 02, 87.02.83.