SU1118389A1 - Электродиализатор - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР дл  деионизации растворов электролитов, включающий электроды, размещенные между ними ионоселективные и рамки, образующие рабочие камеры, в которые помещены сепараторы-турбулизаторы , выполненные в виде выотупов на мембране или сетки, отличающийс  тем, что, с целью повьлиени  производительности электродиализатора , выступы или поперечные нити сетки размещены на одинаковом рассто нии друг от друга и поперек рабочей камеры, причем высота выступов или диаметр поперечных нитей сетки относитс  к рассто нию между мембранами как 0,02-0,5 и к рассто нию между выступами или между поперечными нит ми сетки как 0,011 ,0. (Л 00 00 СХ) со

Description

Изобретение относитс  к электрохимической обработке жидкостей-элекролитов методом электродиалиэа и в, частности, к конструкции электродиалиэаторов .

Известен электродиалиэатор, предназначенный дл  деионизации протекающего через него раствора электролита/ содержащий электродные камеры и расположенные между ними рабочие камеры, образованные ионоселективными мембранами и рамками с раэме щенными в них турбулизаторами. Функ ции турбулизатора вьто и гот выступы

При протекании по рабочей камере раствора электролита patfTBOp омывает {| еМбраны. При возникновении перепада давлений между сг жными рабочими камерами - камерами- деионизации и концентрировани  выступы исключают касание мембран и увеличивают степень перемешивани  раствора. При пропускании между электродами посто нного электрического тока происходит направленное перемещение анионов и катионов из -раствора, протекающего в камерах деионизации, через соответствующие ионоселективные мембраны в камеры концентрировани  1.

Недостаток этого электродиализатора состоит в том, что геометрические размеры турбулизатора выбраны без учета физико-химических свойств раствора и гидродинамических усло ,вий в рабочих камерах, что приводит к снижению эффективности процесса деионизации и соответственно к снижению производительности электродиализатора .

. Известен электродиализатор дл  деионизации растворов электролитов включающий электроды, размещенные между ними ионоселективные мембраныи рамки, образующие рабочие камеры , в которые помещены сепараторытурбулизаторы , выполненные в виде выступов на мембране или сетки.

При работе электродиализатора раствор электролита протекает через рабочие камеры вдоль мембран. Под действием электрического пол  посто нного тока происходит миграци  айонов и катионов из раствора электролита, протекающего в камере дионизации, через иокоселективные мембраны в камеры концентрировани . Точечные выступы на мембранах предотвращают соприкосновение мембран под действием перепада давлений между смежными камерами и способствуют перемешиванию потока раствора электролита Сзз.

Недостаток известного электродиализатора состоит в том, что в его рабочих камерах создаетс  малоэффективный гидродинамический режим, характеризуемый низкой степенью турбулентности потока, наличием застойных зон, и т.п. Геометрические размеоы элементов рабочей камеры также выбраны без учета физико-химических свойств раствора и гидродинамическо5 го режима в рабочей камере.

Указанный недостаток  вл етс  ПРИЧИНОЙ снижени  предельно допустимой плотности тока в электродиализаторе и в св зи с этим снижени  to его производительности.

Цель изобретени  - повьвыение производительности электродиализатора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в электродиализаторе дл  5 деионизации растворов электролитов, включающем электроды, размещенные между ними ионоселективные мембраны и оамки, образующие рабочие камеры, в которые помещены сепараторы-турбулизаторы , выполненные в виде вы-ступов на мембране или сетки, выступы или поперечные нити сеткн размещены на одинаковом рассто нии друг от друга и поперек рабочей камеры, причем высота выступов или диаметр 5 поперечных нитей сетки относитс  к расстойнию между мембранами как 0,02-0,5 и к рассто нию между высту пами или поперечными нит ми как

0,01-1,0.

0 Иа фиг.1 показана схема электродиализатора с пр молинейными выступами на поверхности мембран; на фиг.2 - то же, с сетчатым сепарато ром-турбулизатором .

5 I Электродиализатор (фиг.1) содер;жит ионоселективные мембраны 1, рамки 2, сепараторы 3 (выполненные, например, в виде продольных св зей рамки 2), турбулизаторы - пр моли0 нейные выступы 4 на поверхност х

мембран 1, размещенные поперек - рабочей камег л, электродные камеры 5, рабочие камеры - камеры деионизации 6 и камеры концентрировани  1, с На периферии мембран и рамок выполнены отверсти  8, образующие при совмещении каналы 9 дл  подвода и отвода растворов. Каналы 9 св заны с камерг1ми б и 7 питател ми 10.

Q Схема электродиализатора (фигГ2) включает ионоселективные мембраны 1, рамки 2, сепараторы 3, выполненные в виде продольных нитей сетки, поперечные нити которой служат турбус лизаторами 4, электродные камеры 5, камеры 6 и 7 соответственно деионизации и концентрировани . Каналы 9 дл  отвода и подвода растворов и их св зи с камерами 6 и 7 выполнены так/же, как на фиг.1.

0 Растворы подвод тс  в камеры б и 7 деионизации и концентрировани  по каналам 9, расположенным, например , на одной из сторон ракюк и мембран,и удал ютс  из камер по со5 ответствующим каналам, расположенным на противоположной стороне рамок и мембран. Соприкосновени  мембран предотврашаетс  сепараторами 3. ПРИ наложении на электооды электродиали затора электрического потенциала происходит направленное движение со держащихс  в протекающем через каме ры 6 деионизации растворе катионов и анионов и их миграци  из камер б деионизации через катионоселективные и анионоселективные мембраны 1 в смежные с ними камеры 7 концентри ровани . При этом в пограничных с мембранами 1 сло х раствора, в кото рых поток раствора носит ламинарный характер, может возникнуть  вление концентрационной пол ризации. При протекании раствора по рабочей камере пограничный слой потока раствора периодически разрушаетс  пр молинейными выступами 4 на поверхности мембран 1 (фиг.и или попереч ными нит ми 4 сетчатого сепаратора 3 1ФИГ.2), расположенными на оди Иаковом рассто нии друг от друга и поперек рабочей камеры электродиали затора - поперек пбтока раствора электролита. Выполнение геометричес ких размеров турбулизаторов - высоты пр молинейных выступов на мембра нах или диаметра поперечных нитей сетки и рассто ни  между ними в оговоренных интервалах обуславливает уменьшение толщины и турбулизаци ламинарного подсло , следствиег чег  вл етс  интенсификаци  массоперено са и повышение предельно допустимой плотности тока. Геометрические размеры турбулизаторов, разрушающих по граничный спой потока ра створа элек :ролита, в зависимости от гидродинам ческих условий в рабочих камерах электродиализатора и с учетом химического состава раствора, его концентрации и температуры могут быть уточнены в оговоренных пределах с помощью следующих выражений: - .o,S. i ) , где Л - диаметр . поперечных нитей сетки, м; Vi - высота пр молинейных выступов на мембранах, м; в - рассто ние между поперечными нит ми сетки ил  пр молинейными выступами на мембранах , Mf D - коэффициент диффузии раствора электролита, л) - кинематическа  в зкость раствора электролита, W скорость потока раствора электролита, м/с. Пример 1. Природную солену воду с общим солесодержанием 51,3 г экв/м и температурой 20°С опресн ют до остаточного солесодержани  12 г экв/м в известном электродиализаторе с сепараторами-турбулизаторами типа сетки просечкавыт жка и в электродиализаторе согласно изобретению с рассто нием между мембранами соответственно 1,2-10 и 1-10 м при скорост х потока раствора 0,07 м/с. В электродиализаторе согласно изобратению отношение высоты пр молинейных выступов к расстонию между мембранами и к рассто нию между выступами состав 0,1. При 0,2 и этом удельна  (,с 1 м поверхности мембран). производительность предлагаемого электродиализатора по сравнению с производительностью известного электродиализатора повшчаетс  с 0,0314 до 0,0371 (т.е. на 18%) при одновременном понижении удельного (на 1 м длины рабочей камеры электродиалиэатора ) гидравлического сопротивлени  с 4,2 до 0,11 м вод. ст./м. Пример 2. Природную соленую воду с общим солесодержанием 44 г экв/м и температурой определ ют до остаточного солесодержани  около 10 г экв/м в электродиализаторе с рассто нием между мембранами , равном I-IO м, и скоростью потока воды 0,2 м/с. (см. таблицу, режимы 1 - б). Пример 3. 50%-ный водный раствор глицерина с содержание сульфата натри  0,62 вес.% и температурой 20°С очищают до концентрации окололо, вес.% сульфата натри  в электродиализаторе с рассто нием .между мембранами 1-10 м и скоростью потока раствора 0,02 м/с (см. таблицу, режимы 7 - 9). Припер 4. Сахарный сироп с 30%-ным содержанием сухих веществ, доброкачественностью 91,4% и температурой около 150°С очищают до доброкачественности 94,7% в электродиализаторе с рассто нием между мембранами 4-10 м и скоростью потока сиропа 0,012 м/с (см. таблицу, режимы 10 - 12) . В примерах 2, 3 и 4 указаны удель:: ные производительности и приведенные значени  гидравлического сопротивлени  электродиализаторов согласно изобретению, определенные при значени х отношений высоты пр молинейных выступов (диаметра поперечных нитей) к рассто нию между мембранами - и к рассто нию между пр молинeйны tи выступами (поперечными ни

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР для деионизации растворов электролитов, включающий электроды, размещенные между ними ионоселективные мемР^₂ны й рамки, образующие рабочие камеры, •в которые помещены сепараторы-турбулизаторы, выполненные в виде выступов на мембране или сетки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности электродиализатора, выступы или поперечные нити сетки размещены на одинаковом расстоянии друг от друга и поперек рабочей камеры, причем высота выступов или диаметр поперечных нитей сетки относится к расстоянию между мембранами как 0,02-0,5 и к расстоянию между выступами или между поперечными нитями сетки как 0,011,0.

   Фив. f