Электродиализатор

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ чередующиеся пазы или поддерживающие выступы,образующие при сборке каналы, при этом указанные элементы снабжены отверстиями, которые образуют коллекторы для подачи и отвода жидкостей,а каждое второе отверстие посредством каналов соединено с соответствующей камерой обессоливания или концентрирования, при этом участки рамок прокладок с упомянутыми каналами выполнены большей толщины, а смежные части рамокпрокладок, не имеющие каналов, - меньшей толщины по сравнению со средней толщиной рамкипрокладки. Толщина участков рамок-прокладок с каналами больше, а смежных участков рамок-прокладок меньше средней толщины рамки-прокладки на 4080 , рамка-прокладка выполнена из полипропилена и толщина участков рамок-прокладок с каналами больше, а смежных участков рамок-прокладок без каналов меньше на 40-60 средней толщины рамки-прокладки.(57) Изобретение относится к области электрохимической обработки жидкостей-электролитов электродиализом в установках фильтрпрессного типа. Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат в процессе электродиализа и повышение его надежности. Электродиализатор содержит электроды, стяжные плиты, между которыми размещен пакет, состоящий из чередующихся анионообменных и катионообменных мембран и рамок-прокладок, расположенных между мембранами и ограничивающих камеры обессоливания и концентрирования между смежными мембранами, причем рамки-прокладки имеют элементы, вынесенные за габариты мембран,состоящие из двух частей, в которых выполнены 12924 Изобретение относится к области электрохимической обработки жидкостей-электролитов в электродиализаторах фильтрпрессного типа в технологических процессах обессоливания воды, очистки жидкостей от ионизированных примесей. Устройства, действие которых основано на принципах электродиализа, известны с 30-х годов. Описаны электродиализные устройства фильтрпресного типа и их конструктивные особенности (Смагин В.Н. Обработка воды электродиализом. Стройиздат, 1986). Однако описанные устройства характеризуются высокими энергозатратами. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является электродиализатор (патент РК 423, кл. В 0161/42, 1994),снабженный электродами, стяжными плитами, между которыми размещен пакет, состоящий из чередующихся анионо- и катионообменных мембран и рамок-прокладок, расположенных между этими мембранами и ограничивающих камеры обессоливания и концентрирования между смежными мембранами. Рамки-прокладки имеют элементы, вынесенные за края мембраны и снабженные отверстиями, которые при сборке электродиализатора образуют коллекторы для подачи и отвода жидкостей. Каждое второе упомянутое отверстие соединено внутренним каналом с соответствующей камерой обессоливания или концентрирования. Перечисленные признаки являются общими для прототипа и предлагаемого изобретения. Толщина рамок-прокладок электродиализатора по прототипу по всей их площади одинакова. Недостатком известного электродиализатора являются сравнительно высокие энергозатраты. Их снижение возможно при уменьшении расстояния между мембранами. Для этого толщину прокладок необходимо было бы уменьшить, например, до 0,6-0,8 мм. Однако в прокладках такой толщины сложно сделать внутренние каналы, соединяющие отверстия, составляющие коллекторы, с камерами обессоливания и концентрирования. Кроме того, такие каналы имели бы очень маленькое сечение и по этой причине имели бы большое гидравлическое сопротивление и не обеспечивали бы хорошего распределения потоков жидкости в многокамерном аппарате. Следствием этого является снижение надежности аппарата. Задачей настоящего изобретения является разработка эффективного и надежного электродиализатора. Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат в процессе электродиализа и повышение его надежности. Технический результат достигается электродиализатором, содержащим электроды, стяжные плиты,между которыми размещен пакет, состоящий из чередующихся анионо- и катионообменных мембран и рамок-прокладок, расположенных между этими мембранами и ограничивающих камеры обессоливания и концентрирования между смежными мембранами, в котором рамки-прокладки имеют эле менты, вынесенные за края мембран и имеющие отверстия, которые при сборке образуют коллекто 2 ры для подачи и отвода жидкостей и в котором каждое второе упомянутое отверстие каналами соединено с соответствующей камерой обессоливания или концентрирования. Существенным отличительным признаком предлагаемого изобретения является выполнение участков элементов рамок-прокладок с упомянутыми каналами большей толщины, а соответствующих участков рамок-прокладок, не имеющих каналов, - меньшей толщины, на величину, равную величине утолщения смежной прокладки. В качестве материала для прокладки может быть использован любой термопластичный полимерный материал. Наибольшей прочностью и соответственно большим отклонением толщины от средней имеют прокладки из поливинилхлорида, полиэтилентерефталата. Средние значения отклонения толщин участков прокладок имеют прокладки из полиэтилена и полипропилена. Процент отклонения толщины прокладки от средней толщины прокладки определяется природой материала, из которой отливают рамку-прокладку, и он составляет 40-80 . Такая конструкция рамок-прокладок увеличивает площадь сечения питающих каналов, соединяющих отверстия, образующие коллекторы с камерами обессоливания и концентрирования, и позволяет уменьшить расстояние между мембранами. В результате снижаются энергозатраты на процесс электродиализа и повышается надежность аппарата. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан схематический вид электродиализатора сбоку на фиг. 2 представлен разрез А-А электродиализа на фиг. 1 на фиг. 3 представлен разрез В-В электродиализатора на фиг. 2. Подробное описание технической сущности изобретения. Предлагаемый электродиализатор содержит стяжные плиты 1 и 2 и электроды (на фиг. не показаны). Между плитами 1 и 2 размещен пакет, состоящий из чередующихся анионообменных 3 и катионообменных 4 мембран и рамок-прокладок 5,размещенных между этими мембранами 3 и 4 (фиг. 1). Рамки-прокладки 5 ограничивают соответствующие камеры 6 (фиг. 2) обессоливания и концентрирования между смежными мембранами 3 и 4. Рамки-прокладки 5 имеют вынесенные за края мембран элементы 7 с отверстиями 8, которые, когда электродиализатор собран, образуют коллекторы для подачи и отвода жидкостей. Каждое второе отверстие 8 каналами 9 соединено с соответствующей камерой 6 обессоливания или концентрирования. Участки 10 элементов 7 рамокпрокладок 5 с упомянутыми каналами 9 (фиг. 3) выполнены большей толщины, а смежные соответствующие участки 11 элементов 7 рамокпрокладок 5, не имеющие каналов, выполнены меньшей толщины, на величину, равную величине утолщения смежной прокладки 5. В частности, при средней толщине рамкипрокладки из полипропилена 0,8 мм утолщение и соответственно уменьшение толщины предпочти 12924 тельны в 0,4-0,6 мм, что составляет 40-60 от толщины прокладки. Пакет мембран 3, 4 и рамок-прокладок 5 собирают так, что каждую рамку-прокладку 5 устанавливают между анионообменной 3 и катионообменной 4 мембранами. Каждая последующая рамкапрокладка 5 повернута на 180 вокруг своей продольной оси в отношении предыдущей рамкипрокладки 5 и она в этом случае будет между катионообменной 4 и анионообменной 3 мембраной. Таким образом, утолщенные части 10 рамокпрокладок 5 с каналами 9 и утонченные части 11, не имеющие каналов, чередуются и поэтому толщина пакета остается равномерной. Чередуются также анионообменные 3 и катионообменные 4 мембраны. Между двумя смежными мембранами 3 и 4 образуется соответствующая камера 6 обессоливания или концентрирования (попеременно), ограниченная по краям рамкойпрокладкой 5. Электродиализатор работает следующим образом. Обрабатываемую жидкость (электролит), например, воду для обессоливания подают через коллектор, образованный отверстиями 8, когда пакет электродиализатора стянут плитами 1 и 2. Через каналы 9 жидкость под давлением попадает в соответствующую камеру 6 обессоливания или концентрирования и распределяется по поверхности рабочей мембраны. Затем обработанная жидкость отводится через другой коллектор. В предлагаемом электродиализаторе полностью исключается утечка между камерами обессоливания или концентрирования благодаря тому, что из-за чередующейся толщины частей 10 и 11 возле отверстия 8 края мембран очень хорошо сжимаются и соответствующие камеры уплотняются, что определяет достижение технического результата. В таблице приведены характеристики предлагаемого электродиализатора по сравнению с прототипом. Таблица Технические характеристики Средняя толщина рамки-прокладки, мм Количество рамок-прокладок в аппарате, шт. Относительные энергозатраты, кВтч на 1 м 3 опресненной воды ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Электродиализатор, содержащий электроды,стяжные плиты, между которыми размещен пакет,состоящий из чередующихся анионообменных и катионообменных мембран и рамок-прокладок, расположенных между мембранами и ограничивающих камеры обессоливания и концентрирования между смежными мембранами, причем рамки- прокладки имеют элементы, вынесенные за габариты мембран,состоящие из двух частей, в которых выполнены чередующиеся пазы или поддерживающие выступы,образующих при сборке каналы, при этом указанные элементы снабжены отверстиями, которые образуют коллекторы для подачи и отвода жидкостей,а каждое второе отверстие посредством каналов соединено с соответствующей камерой обессоливания или концентрирования, отличающийся тем, Прототип что участки рамок-прокладок с упомянутыми каналами выполнены большей толщины, а смежные части рамок-прокладок, не имеющие каналов - меньшей толщины по сравнению со средней толщиной рамки-прокладки. 2. Электродиализатор по п.1, отличающийся тем, что толщина участков рамок-прокладок с каналами больше, а смежных участков рамок-прокладок меньше средней толщины рамки- прокладки на 4080. 3. Электродиализатор по п.п. 1,2, отличающийся тем, что рамка-прокладка выполнена из полипропилена и толщина участков рамок-прокладок с каналами больше, а смежных участков рамокпрокладок без каналов меньше на 40-60 средней толщины рамки-прокладки.