Способ обессоливания природных вод

 

Изобретение относится к способам обессоливания воды и позволяет повысить надежность способа за счет более полного предотвращения осадкообразования. Способ обессоливания природных вод ведут электродиализом с подачей анолита в катодную камеру электродиализатора. Электродиализ ведут при циркуляции анолита через катодную и анодную камеры и соотношении катодной и анодной плотностей тока (7,5-15):1. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1430055 A 1 (511 4 В 01 D 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4151554/23-26 (22) 26.11.86 (46) 15.10.88. Бюл. № 38 (71) Дагестанский филиал АН СССР (72) Т. А. Шахназаров и М. -Ш. Э. Бабаев (53) 661.957.3 (088.8) (56) Гребенюк В. Д. Электродиализ. Киев.:

Техника, 1976, с. 92. (54) СПОСОБ ОБЕССОЛИВАНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД (57) Изобретение относится к способам обессоливания воды и позволяет повысить надежность способа за счет более полного предотвращения осадкообразования. Способ обессоливания природных вод ведут электродиализом с подачей анолита в катодную камеру электродиализатора. Электродиализ ведут при циркуляции анолита через катодную и анодную камеры и соотношении катодной и анодной плотностей тока (7,5 — 15): I.

1 табл.

1430055

55 (5) Изобретение относится к электрохимическим производствам и может быть применеnо при электродиализном обессоливаии и концентрировании природных вод и .ехнологических растворов.

Цель изобретения — повышение надежности способа за счет более полного предотвращения осадкообразования.

Пример. Г1риродная вода с исходной мийерализацией 10 г)л и содержанием ионов альция — 0,710 г)л, ионов магния ,,053 г(л подвергалась обессоливанию в многокамерном электродиализаторе с мембра нами МК вЂ” 40, МА — 40. Католит и анолит

ièçoëèðoâàëèñü от основных потоков и меж ду электродными камерами обеспечивалась ! непрерывная циркуляция раствора. Напря,жение на электродиализаторе составляло ,35 В, ток 1 А, площадь анода 0,7 дм,, исходная площадь катода 0,7 дм . В процес;се проведения экспериментов плошадь като,да уменьшали и обеспечивали соотношение катодной и анодной плотности тока 1:1; 2,5:1

: 5:1; 7,5:1; 10:1; 12,5:1; 15:1; 17,5:1 и более.

Появление осадка контролировалось по повышению электрического сопротивления аппарата и понижению величины тока при неизменном подаваемом напряжении.

Наиболее характерные результаты экспериментов представлены в таблице.

Как показали результаты экспериментов при соотношении плотностей катодного и анодного тока 7,5:1 и более обеспечиваются неизменное электрическое сопротивление аппарата и устойчивое протекание процесса обессоливания без осадкообразования. При увеличении соотношения плотностей тока более 15:1 независимо от продолжительности процесса начинает проявляться повышение электрического сопротивления аппарата изза значительного уменьшения площади катода.

Таким образом, эффективность предлагаемого способа обессоливания природных вод, содержащих ион жесткости, обеспечивается при циркуляции раствора между электродными камерами и соотношении плотностей катодного и анодного тока (7,5 — 15):!).

Г1ри электродиализе природных вод, содержащих ионы жесткости (когда приходится иметь дело с нейтральными и кисльгми растворами), на аноде происходит разряд ионов хлора и молекул воды

2Cf. — — 2е ÑÅ (1)

2НаО 4е Ой+ 4Н (2)

На катоде основным процессом является выделение газообразного водорода и образование щелочи

2Н,О+ 2еН +2ОН (3)

При смешении продуктов анодной и катодной реакции хлор взаимодействует с щелочью с образованием гипохлорита натрия

С .+Н О вЂ” НС10+НС1 (4)

НС1+ НС10+ 2ОН -2НО+

+Cl +С10

40 и ионы водорода с гидроксильными ионами с образованием воды

Н + ОН" — Н О (6)

Процессы, протекающие на аноде и катоде, обеспечивают баланс между количеством образующихся гидроксильных ионов и продуктами для их нейтрализации. Таким образом для предотвращения осадкообразования необходимо лишь обеспечить циркуляцию раствора между электродными камерами.

Но в реальных условиях из-за участия слабодисоциированной хлорноватистой кислоты в процессах взаимодействия хлора с. гидроксильными ионами (реакции 4 и 5) эти процессы протекают недостаточно эффективно. В растворе появляются области, обогащенные гидроксильными ионами и наблюдается выпадение осадка. Образующийся осадок постепенно покрывает поверхность катода и приводит к существенному возрастанию электрического сопротивления аппарата.

Одновременно с рассматренными пррцессами, обеспечивающими балансное получение взаимодействующих продуктов, в растворе протекают процессы химического образования хлоратов

2HCfO+CfO CfOj +2Cf +2H (7)

НС fO+ 2С fO — С Оз + 2С f + Н (8)

Эти процессы обеспечивают дополнительное подкисление раствора и предотвращение осадкообразования. Но процессы химического образования хлоратов могут нарушаться восстановлением гипохлорит-ионов на катоде

ClO +HaO+2e — Сl +2ОН (9)

При больших концентрациях хлористого натрия в растворе (85 — 110 г(л), когда обеспечивается образование значительного избытка гипохлорит-ионов, этот процесс не столь заметно отражается на предотвращении осадкообразования, что позволяет в отдельных случаях предотвращать осадкообразование только за счет эффективной циркуляции раствора между электродными камерами.

Изменение соотношения плотностей тока на катоде и аноде осуществлялось за счет уменьшения рабочей поверхности катода.

При этом плотность тока, проходящего через мембраны (и на аноде), оставалась неизменной и соответствовала выбранной оптимальной плотности тока процесса обессоливания, т.е. характеристики процесса обессоливания не изменялись.

Образующийся в катодной камере осадок весьма трудно растворим. его не удается полностью удалить (так чтобы восстановить электрическое сопротивление аппарата) и длительной промывкой специально приготовленным 10 — 15 /ц-ным раствором кислоты.

Поэтому предлагаемый способ основан на предотвращении образования осадка. Периодическая задержка циркуляции (даже кратковременная) приводит к необратимому

1430055

Форл1ула изобретения!

15 30 45 60

240

195 210 225

165

150

120 135

90 105

Изменение смлм токе

1, 18 1, 18 1, 16 . 1, 14

1, 15 1, 16 1, 17 1, 18

l,05 1, 1О 1, 12 1, 13 1, 13 1, 13 1, 14 1, 15 1,15 1, 14 1, 13 1,12 1 ° 10 1,10 1,10 1,09

1,08

0,98 0,98 0,98 0 98 0,98

О ° 96 0196 О ° 97 0 ° 9те Оэ98 оэ98 Оэ98 0 ° 98 ОэЧР 0198 0 ° 98 0 98

0,93 О ° 95 0>98 1,00 1,02 1,02 1,02 1,02 1,02 1,02 1,02 1,02

7,5:1

1,02 1,02 1,02 1,02

1,о2

15:1

Составитель О. Зобнин

Редактор М. Товтин Техред И. Верес Корректор О. Кравнова

Заказ 5169/6 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 85, Раушская наб.. д. 4,5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з процессу образования осадка, который накапливается при повторении задержек и приводит.к остановке процесса.

При использовании в электродных камерах любого другого раствора, отличного по 5 составу от исходного, со временем в нем будет происходить накопление ионов солей, присутствующих в исходной воде, и в таком растворе начнут протекать те же процессы, что и в данном примере использования исходной воды в электродных камерах. Применение ионообменных мембран для предотвращения накопления ионов солей из исходной воды неэффективно, так как задержка ионов противоположного знака (котионов) промышленными мембранами далека от стопроцентной.

Способ обессоли вания при родных вод, содержащих ионы жесткости, электродиализом с подачей анолита в катодную камеру электродиализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности способа за счет более полного предотвращения осадкообразования, электродиализ ведут при циркуляции анолита через катодную и анодную камеры и соотношении катодной и анодной плотностей тока (7,5 — 15):1.

1,10 1 ° 09 1,05 1,00 0,96 0,95 0,92 0,90 0,86