Способ опреснения борсодержащих вод

 

Сущность изобретения: электродиализ водных растворов с использованием гомогенной сульфокатионитовой фторуглеродной мембраны при температуре 45°С. Положительный эффект: степень извлечения и концентрирования бора увеличивается в 2,0-2,5 раза. 1 з. п. ф - лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 02 F 1/469

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

:т т

gI а

1 †-3

К ПАТЕНТУ (21) 5003677/26 (22) 15.07.91 (46) 23,08.93. Бюл, ¹ 31 (71) Институт коллоидной химии и химии воды им.A,В.Думанского AH УССР (72) Л.А.Мельник и В,Д.Гребенюк (73) Институт коллоидной химии и химии воды им.A,В.Думанского АН УССР (56) Химия и технология воды, 1988, т.10, ¹

4, с,344 — 346, Изобретение относится к области обработки воды, в частности к опреснению, и может быть использовано для опреснения борсодержащих вод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ опреснения, заключающийся в опреснении воды, имеющей рН более 10, при комнатной температуре в камере обессоливания электродиализного аппарата, образованной гетерогенными мембранами MK-40 и MA-40, до общего солесодержания 200 — 300 мг/дм . При обработке по этому методу воды морского типа (исходное содержание бора менее 4,5 мг/дм ) степень извлечения бора достигает 80,0 — 92,5%.

Однако. нами показано, что при использовании указанного способа для опреснения воды с высоким содержанием бора (40 мг/дмз) степень извлечения бора значительно ниже, Так, содержание бора в диализате и рассо-. ле, получаемых при опреснении по данному методу модельного раствора термальной воды Паужетской ГЕОТЭС. составляет соответственно 32 и 360 — 380 мг/дм при степез ни извлечения бора 20 .

„., Я2„„1836297 А3 (54) СПОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ БОРСОДЕРЖАЩИХ ВОД (57} Сущность изобретения: электроциализ водных растворов с использованием гомогенной сульфокатионитовой фторуглеродной мембраны при температуре 45 С.

Положительный эффект; степень извлечения и концентрирования бора увеличивается в 2,0-2,5 раза. 1 з. и. ф - лы, 1 табл.

Таким образом, недостатком известного способа является низкая эффективность в плане извлечения и концентрирования со- . Б единений бора при опреснении воды с высоким их содержанием.

Повышение степени извлечения и концентрирования соединений бора в процессе опреснения борсодержащих вод является актуальной задачей, решение которой позволит, во-первых, защитить организм человека и животных от отрицательного воздействия рр соединений бора, а, во-вторых, расширить сырьевую базу для производства последних, поскольку рудные запасы бора ограничены.

Сущность изобретения состоит в том, что опреснение борсодержащих вод осуще- О ствляют пропусканием воды с рН больше 10 4 через камеры обессоливания электродиалианото аппарата. обрааоаанные анионито- выми и катионитовыми — фторуглеродными сульфокислотными гомогенными мембранами, При этом процесс опреснения ведут при температуре меньше или равной 45ОC.

Отличительным признаком предложенного способа является использование для опреснения гомогенной фторуглеродной сульфокатионитовой мембраны (МФ-4СК).

1836297

Нами показано, что использование ее для опреснения воды с высоким содержанием бора. позволяет в 2,0-2,5 раза повысить степень извлечения и концентрирования этого элемента. При этом содержание других компонентов в диализате практически не изменяется. а солесодержание рассола увеличивается лишь на 15-170 . Пооведение процесса при повышенной температуре приводит к дополнительному повышению степени концентрирования и извлечения бора.

Способ реализуется следующим образом.

Опыты проводили в пятикамерном электродиализной аппарате, содержащем 2 электродные камеры, 2 камеры обессоливания и 1 камеру концентрирования. Камеры отделены друг от друга чередующимися катионитовыми и анионитовыми мембранами.

Рабочая поверхность одной мембраны — 9,7 см, межмем бра н ное расстояние — 5 мм. В качестве катода и анода применяли платину. Через электродные камеры циркулировал 0,1 М раствор сульфата натрия. В камеры обессоливания подавали модельный борсодержащий раствор. О степени концентрирования бора судили по его концентрации в пробах, периодически отбираемых из камеры концентрирования. Перед началом эксперимента камера концентрирования заполнялась модельным борсодержащим раствором. Из верхнего штуцера камеры рассол вытекал самопроизвольно из-за увеличения его объема ввиду электроосмотического и осмотического переноса воды, Опыты проводили в гальваностатическом режиме. Бор on ределяли колориметрическим методом с применением кармина, Характеристики используемых материалов и веществ.

Мембрана МФ-4СК, подготовленная по

ГОСТ 17553-72 в Н -форме. Мембрана МА40/ТУ 6-05-1203-88), подготовленная по

ГОСТ 17553-72 в ОН=форме. Натрий сернокислый "чда" по ГОСТ 4166-76. Натрий хлористый "хч" по ГОСТ 4233-77, Борная кислота "хч" по ГОСТ 18704-78. Калий хлористый "чда" по ГОСТ 4234-77.

Пример 1. (согласно изобретению).

Модельный раствор, содержащий 2473 мг/л

NaCl, 164 мг/л КО, 110 мг/л Na2S04,220 мг/л НзВОз(40 мг/л по бору), и имеющий рН

10,2, подавался с линейной скоростью 0,02 см, . в камеры обессоливания, ограниченные катионитовыми мембранами МФ-4СК и анионитовыми мембранами MA-40. Камера концентрирования перед началом опыта была заполнена модельным борсодержащим раствором с рН 7.8. Нижний штуцер

50 камеры закрывали кохером, Самопроизвольно вытекающий из верхнего штуцера камеры рассол собирался в мерный цилиндр, Через электродные камеры циркулировало 2 л 0.1 M,ðào Tîoðà NagS04, Плотность электрического тока составляла

0,75 А/дм . Растворы, подающиеся в камеры, термостатировались в термостате ТЖ-0-03 при температуре 25 С. Продолжительность эксперимента — 12,5 часа, Общий объем рассола — 11,8 мл, Концентрация бора в рассоле и диализате составляла 800 и 23 мг/л соответственно. Общее солесодержание рассола и диализата — 111 и 0,25 г/л соответственно.

Пример 2 (по прототипу). Пример выполняется аналогично примеру 1, однако при этом в качестве катионитовой мембраны используется гетерогенная мембрана

МК-40. Общий объем рассола — 15,2 мл, Концентрация бора в рассоле и диализате 360 и

33 мг/л соответственно. Общее солесодержание рассола и диализата 96,0 и 0,25 г/л соответственно. Преимущество описываемого способа по сравнению с прототипом подтверждается данными таблицы.

Установлено, что использование гомогенной фторуглеродной сульфокатионитовой мембраны при опреснении борсодержащих вод с высокой концентрацией бора (40 мг/л) обеспечивает высокую эффективность удаления и концентрирования бора; степень извлечения составляет

41 — 51 ; кратность концентрирования—

19,0-23,8 (содержание бора в рассоле 750—

960 мг/л). Оптимальной температурой проведения процесса является 15 — 45 С.

Повышение температуры выше 45 С приводит к существенному снижению общего солесодержания рассола, а также степени концентрирования бора, Достоинством описываемого способа опреснения борсодержащих вод является то, что достигнутое повышение степени извлечения и концентрирования бора значительно сокращает расход реагентов, применяемых для регенерации борселективных сорбентов, применяемых для кондиционирования диализата по содержанию бора, а также существенно упрощает процесс переработки рассола на борсодержащие продукты, что обусловлено возрастанием емкости борселективной смолы при увеличении содержания бора в растворе.

Формула изобретения

1. Способ опреснения борсодержащих вод, включающий подачу опресняемой воды с рН>10 через камеры обессоливания электродиализатора, образованные катионитовыми и анионитовыми мембранами. о т л и1836297

Составитель Л.Мельник

Техред М.Моргентал Корректор С Патрушева

Редактор

Заказ 3001 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ч а ю шийся тем, что в качестве катионитовой мембраны используют гомогенную фторуглеродную сульфокатионитовую мембрану.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут при температуре меньшей или равной 45 С,