ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Опреснение воды электродиализом из "Водоподготовка " Опреснение воды электродиализом основано на том, что в электрическом поле катионы растворенных в воде солей движутся к погруженному в опресняемую воду катоду, а анионы — к аноду. При этом электрический ток в растворе переносится ионами, которые разряжаются на аноде и катоде. [c.563] Если сосуд с опресняемой водой, в который погружены катод и анод, разделить проницаемыми для катионов и анионов перегородками на три части (катодную, рабочую и анодную) и включить постоянный ток, то постепенно большая часть катионов, растворенных в воде солей, будет перенесена электрическими токами в катодное, а анионов — в анодное пространство. Находящаяся в рабочем пространстве электродиализато-Ра вода опресняется. [c.563] Селективность ионитовых мембран обусловлена наличием в них фиксированных ионогенных групп, электрическое поле которых препятствует прохождению через мембрану ионов с зарядом того же знака, что и заряд иона, фиксированного в полимерной матрице мембраны. Ионитовые мембраны изготовляются из ионообменных смол — ионитов, представляющих собой нерастворимые в воде органические высокомолекулярные кислоты (катиониты) или основания (аниониты), активные группы которых способны к ионному обмену в растворах. Чем больше в единице объема или массы ионита содержится фиксированных активных групп, тем больше обменная способность ионита и тем труднее проникнуть внутрь ионита с зарядом, одноименным заряду фиксированных групп. Поэтому, чем выше удельная обменная способность материала ионитовой мембраны, тем выше ее селективность. [c.564] В многокамерном электродиализном аппарате (рис. 21.13) опресняемая вода поступает в четные камеры аппарата, через нечетные камеры происходит циркуляция рассола. При пропуске через такой аппарат постоянного электрического тока катионы растворенных солей в четных камерах двигаются направо и проходят через катионоактивную мембрану, отделяющую справа четную камеру от нечетной. Анионы двигаются налево к аноду и легко проходят в нечетную камеру через анионоактивную мембрану, отделяющую четную камеру от нечетной. Из нечетных камер ни анионы, ни катионы в соседние камеры не проникают, так как на пути движения они встречают препятствия в виде непроницаемых для катионов анионоактивных мембран справа и непроницаемых для анионов катионоактивных мембран слева. Соли переносятся током из чет ных камгр в нечетные, вода в четных опресняется, в нечетных рассольных камерах накапливаются соли. [c.564] Когда включается постоянное электрическое поле, все катионы устремляются к отрицательному полюсу. Если первая мембрана на пути катиона является катионной, катион проходит через нее в соседний водяной отсек, где происходит концентрация катионов, а первый отсек частично опресняется. Если ее первая мембрана на пути катиона является анионной, то катион не может через нее пройти и остается в первом отсеке, который становится концентрирующим отсеком. Из рис. 21.13 видно, что анионы ведут себя аналогично, но движутся в противоположном направлении, так как их притягивает положительный полюс. [c.566] В ЭД-батарее, где анионные и катионные мембраны чередуются, каждый ион либо остается в своем отсеке, либо переходит в соседний отсек, где он задерживается мембраной противоположного свойства. В результате этих ионных перемещений опресняющие отсеки чередуются с концентрирующими. [c.566] Из рис, 21.13 видно, что отсек, который вначале был опресняющим, при изменении полярности тока становится концентрирующим, и наоборот. Это означает, что вскоре после изменения полярности тока надо также переключить клапаны, через которые вода втекает и вытекает. В момент переключения полярности также необходимо отвести оба потока на период от 45 до 90 с для очистки всех отсеков до возвращения потока деминерализованной воды в отсеки и продолжения процесса очистки. [c.567] Таким образом, ОЭД осуществляется путем обращения движения очищаемой воды через равные интервалы времени, так что нерастворимые или плохорастворимые вещества удаляются из процессора, вместо того, чтобы оседать на мембранах. [c.567] Уникальность ОЭД как опресняющего процесса состоит в следующем мембраны, используемые в ОЭД, являются симметричными, т. е. они действуют одинаково в обоих направлениях системы, используемые в ОЭД, имеют симметричную конфигурацию, т. е. концентрирующие и опресняющие отсеки идентичны с точки зрения размеров и гидравлических параметров. [c.567] Для работы системы ОЭД вода должна поступать в опресняющие отсеки под давлением порядка 5. .. 6 МПа, включать источник постоянного тока с устройством для автоматического переключения полярности и мембранные батареи. [c.567] Расход электроэнергии можно приблизительно оценить как сумму двух слагаемых — энергии, потребляемой водяным насосом (0,5 кВт-ч на 1 воды), и энергии, идущей на перенос ионов (0,5 кВт ч на каждый 1 воды и на каждый 1 г соли, удаленной из воды). [c.568] Системы ОЭД обычно не требуют предварительного умяг чения воды и могут обрабатывать воду с коэффициентом Лан-желье +2,2 и температурой до 45 °С без какой-либо подготовки. Предварительная обработка требуется, когда концентрация железа больше 0,3 мг/л, а концентрация марганца и сероводорода свыше ОД мг/л. Присутствие кремнезема в воде не снижает эффективности ее очистки, поэтому его из воды не удаляют. [c.568] Для нормальной работы систем ОЭД не требуется добавления никаких химических веществ. В особых случаях, например, при высокой концентрации сульфата кальция и при периодической чистке аппаратуры, необходимо незначительное количество химикатов. [c.568] Известны три способа очистки мембранных батарей непрерывная очистка благодаря обращению процесса, периодическая промывка путем пропускания химикатов и разборка и очистка мембран при остановке работы процессора. ОЭД — единственная система, которая позволяет проводить периодическую инспекцию и замену отдельных мембран и тем самым снижает необходимость их замены. [c.568] Системы ОЭД не требуют добавки химикатов, пока насыщение концентрированного потока сульфатом кальция не достигнет 1757о. Добавление гексаметафосфата натрия или кислоты только к рециркулируемому концентрату позволяет доводить насыщение сульфатом кальция до 400%, что обеспечивает высокий выход трудноочистимых вод. [c.568] Мембраны для ОЭД — однородные усиленные полимерные пластины толщиной 0,5 мм с фиксированными зонами переноса анионов и катионов должны обладать постоянством химических и температурных параметров. Они рассчитываются на непрерывное пребывание в среде с рН==1. .. 10 с концентрацией свободного хлора до 0,3 мг/л. При более неблагоприятных условиях мембраны требуют периодической очистки. Мембраны должны работать при температуре до 55 °С. [c.568] В прямоточных солесодержание опресняемой воды снижается от исходного до заданного за один проход воды через установку. В зависимости от солесодержания исходной воды эти установки могут иметь одну и более ступеней. [c.569] В циркуляционных порционных опреснительных установках опресняемая вода забирается насосом из бака соленой воды и прокачивается в тот же бак через опреснительные дилюатные камеры многокамерного электродиализного аппарата до тех пор, пока солесодержание ее не будет снижено до требуемой величины. Одновременно при помощи другого насоса осуществляется циркуляция рассола через рассольные камеры того же аппарата. По достижении требуемой степени опреснения воды производится переключение аппарата на второй бак подлежащей опреснению воды. Опресненная вода из первого бака поступает потребителю. [c.569] В циркуляционных опреснительных установках непрерывного действия может осуществляться циркуляция либо только рассола, либо рассола и дилюата одновременно с непрерывной продувкой рассольного тракта. [c.569] Вернуться к основной статье