SU1430055A1 - Способ обессоливани природных вод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам обес- соливани  воды и позвол ет повысить надежность способа за счет более полного предотвращени  осадкообразовани . Способ обессоливани  природных вод ведут электродиализом с подачей анолита в катодную камеру электродиализатора. Электродиализ ведут при циркул ции анолита через катодную и анодную камеры и соотношении катодной и анодной плотностей тока (7,5-15):1. 1 табл.

Description

4

СО

ел

С71

Изобретение относитс  к электрохимическим производствам и может быть применено при электродиализном обессолива- йии и концентрировании природных вод и технологических растворов.

Цель изобретени  - повышение надежности способа за счет более полного предотвращени  осадкообразовани . I Пример. Природна  вода с исходной- ми- Црализацией 10 г/л и содержанием ионов | альци  - 0,710 г/л, ионов магни  - |D,053 г/л подвергалась обессоливанию в мно- Ьокамерном электродиализаторе с мембра- |нами МК-4-0, МА-40. Католит и анолит |изолировались от основных потоков и меж- |ду электродными камерами обеспечивалась непрерывна  циркул ци  раствора. Напр - 1жение на электродиализаторе составл ло {35 В, ток 1 А, площадь анода 0,7 дм, Iисходна  площадь катода 0,7 дм2. В процес- се проведени  экспериментов площадь като- |да уменьшали и обеспечивали соотнощение I 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. По вление осадка контролировалось по повышению электрического сопротивлени  аппарата и понижению величины тока при неизменном подаваемом напр жении.

Наиболее характерные результаты экспериментов представлены в таблице.

Как показали результаты экспериментов при соотношении плотностей катодного и анодного тока 7,5:1 и более обеспечиваютс  неизменное электрическое сопротивление аппарата и устойчивое протекание процесса обессоливани  без осадкообразовани . При увеличении соотношени  плотностей тока более 15:1 независимо от продолжительности процесса начинает про вл тьс  повышение электрического сопротивлени  аппарата из- за значительного уменьшени  площади катода .

Таким образом, эффективность предлагаемого способа обессолицани  природных вод, содержащих ион жесткости, обеспечиваетс  при циркул ции раствора между электродными камерами и соотношении плотностей катодного и анодного тока (7,5-15) :1).

При электродиализе природных вод, содержащих ионы жесткости (когда приходитс  иметь дело с нейтральными и кислыми растворами), на аноде происходит разр д ионов хлора и молекул воды

2а -2е , (1) 2Нг О-4е- Ог.+4Н(2)

На катоде основным процессом  вл етс  выделение газообразного водорода и образование щелочи

2Н Оч-2е--НгЧ-20Н- (3) При смешении продуктов анодной и катодной реакции хлор взаимодействует с щелочью с образованием гипохлорита натри 

cta+H o- нсюч-нсг (4)

HCl + HClO + 2OH 2H O-i+ СГ+СЮ-(5)

5

0

5

0

5

0

5

0

5

и ионы водорода с гидроксильными ионами с образованием воды

Н + ,O(6)

Процессы, протекающие на аноде и катоде, обеспечивают баланс между количеством образующихс  гидроксильных ионов и проду1 :- тами дл  их нейтрализации. Таким образом дл  предотвращени  осадкообразовани  необходимо лишь обеспечить циркул цию раствора между электродными камерами.

Но в реальных услови х из-за участи  слабодисоциированной хлорноватистой кислоты в процессах взаимодействи  хлора с- гидроксильными ионами (реакции 4 и 5) эти процессы протекают недостаточно эффективно . В растворе по вл ютс  области, обогащенные гидроксильными ионами и наблюдаетс  выпадение осадка. Образующийс  осадок постепенно покрывает поверхность катода и приводит к существенному возрастанию электрического сопротивлени  аппарата.

Одновременно с рассматренньши пррцес- сами, обеспечивающими балансное получение взаимодействующих продуктов, в растворе протекают процессы химического образовани  хлоратов

гНСЮ + +2СГ 2Н (7)

НСЮ + 2СЮ --С Оз+2СГ+Н (8) Эти процессы обеспечивают дополнительное подкисление раствора и предотвращение осадкообразовани . Но процессы химического образовани  хлоратов могут нарушатьс  восстановлением гипохлорит-ионов на катоде

СЮ-+Н2О+2е-СГ+2ОН (9)

При больших концентраци х хлористого натри  в растворе (85-110 г/л), когда обеспечиваетс  образование значительного избытка гипохлорит-ионов, этот процесс не столь заметно отражаетс  на предотвращении осадкообразовани , что позвол ет в отдельных случа х предотвращать осадкообразование только за счет эффективной циркул ции раствора между электродными камерами .

Изменение соотношени  плотностей тока на катоде и аноде осуществл лось за счет уменьшени  рабочей поверхности катода. При этом плотность тока, проход щего через мембраны (и на аноде), оставалась неизменной и соответствовала выбранной оптимальной плотности тока процесса обессоливани , т.е. характеристики процесса обессоливани  не измен лись.

Образующийс  в катодной камере осадок весьма трудно растворим. Его не удаетс  полностью удалить (так чтобы восстановить электрическое сопротивление аппарата) и длительной промывкой специально приготовленным 10-15°/о-ным раствором кислоты. Поэтому предлагаемый способ основан на предотвращении образовани  осадка. Периодическа  задержка циркул ции (даже кратковременна ) приводит к необратимому

процессу образовани  осадка, который накапливаетс  при повторении задержек и приводит.к остановке процесса.

При использовании в электродных камерах любого другого раствора, отличного по г 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.

промышленными мембранами далека от стопроцентной .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ обессоливани  природных вод, содержащих ионы жесткости, электродиализом с подачей анолита в катодную камеру электродиализатора, отличающийс  тем, что и в данном примере использовани  ис- . что, с целью повышени  надежности спосо- ходной воды в электродных камерах. Приме- ба за счет более полного предотвращени  нение ионообменных мембран дл  предотвращени  накоплени  ионов солей из исходной воды неэффективно, так как задержка ионов противоположного знака (котионов)

   осадкообразовани , электродиализ ведут при циркул ции анолита через катодную и анодную камеры и соотношении катодной и анодной плотностей тока (7,5-15):1.

   15

   30

   45

   60

   1:1

   3:1

   7,5:1

   15:1

   Иэмененне силы тока

   1,IS 1,16 1,17 1,18 1,18 1,18 1,16. 1,141,101,091,051,000,960,950,920,900,86

   1,051,10-1,12 1,13 1,13 1,13 1,14 1,151,151,141,131,121,101,101,101,091,08

   0,96 0,96 0,97 0,9J 0,98 0,98 0,98 0,980,ЧР0,980,980,980,98 6,980,980,980,98

   0,93 0,95 0,98 1,00 1,02 1,02 1,02 1,021,021,021,021,021,02 1,021,021,021,02

   промышленными мембранами далека от стопроцентной .

   Формула изобретени 

   Способ обессоливани  природных вод, содержащих ионы жесткости, электродиализом с подачей анолита в катодную камеру электродиализатора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности спосо- ба за счет более полного предотвращени 

   осадкообразовани , электродиализ ведут при циркул ции анолита через катодную и анодную камеры и соотношении катодной и анодной плотностей тока (7,5-15):1.

   90

   105

   120

   135

   150

   165

   180

   195

   210

   225

   240