Способ обессоливания воды электродиализом

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(73) Товарищество с ограниченной ответственностью фирма ЭЙКОС(54) СПОСОБ ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗОМ(57) Настоящее изобретение относится к электрохимической технологии и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической, молочной отраслях промышленности и преимущественно в экологии для получения питьевой воды.Способ осуществляется электродиализом в электродиализаторе с электродами, между которыми размещены чередующиеся прокладки и ионообменные мембраны, с использованием одного или нескольких электродов из пленкообразующего металла с активным покрытием из оксида металла, В качестве оксида металла предлагается использовать оксид рутения, оксид кобальта или диоксид марганца, Способ позволяет увеличить степень обессоливания, производительность и снизить материалоемкость.Формула изобретения содержит один независимый и четыре зависимых пункта, сжат) (а) 21 (61)Изобретение относится к электрохимической технологии и может быть использовано в энергетической, химической, Металлургической, молочной отраслях промышленности и преимущественно в экологии для получения питьевой воды.Известен способ очистки водных растворов электродиализом в электродиализаторе, с использованием химически стойких электродов из платинированного титана (СмагинВ,И. Обработка воды методом электродиализа,М.,Стройиздат 61986,с,1 10).Однако дефицитность платины препятствует широкому распространению этих электродов, Наиболее близким по технической сущности является способ очистки водного раствора сульфата цинка методом электродиализас использованием графитовых анода и катода (Патент СССР М 1837950, кл.ВО 1 Д 61/44,1993).Данные электроды сравнительно быстро выходят из строя, особенно в присутствии органических веществ, обладают невысокой электропроводностьюи значительным весом, их обработка связана с большими трудностями, Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение степени обессоливания и увеличение эффективности процесса за счет увеличения производительности и снижения материалоемкости.Указанный технический результат достигается тем, что электродиализ осуществляют с использованием электродов из пленкообразующего металла с покрытием из оксида металла.В качестве пленкообразующего металла предпочтительно использовать титан или тантал из-за их высокой химической стойкости, а в качестве покрытия применять оксиды металлов, стойких при электролизе, таких как марганец, кобальт, рутений.Возможно применять анод из пленкообразующего металла с покрытием из оксида металла, а в качестве катода использовать нержавеющую сталь, В этом случае возможен жесткий режим эксплуатации аппарата с высокими плотностями тока при более высоком напряжении.Возможно применять анод и катод из пленкообразующего металла с покрытием из оксида металла. В этом случае целесообразен мягкий режим эксплуатации аппарата с низкими плотностями тока изза возможности отслаивания покрытия из оксидов металлов на катоде, Титан наиболее приемлем в качестве основы электрода из-за легкости и высокой химической стойкости, что позволяет создать компактные, переносные аппараты, пригодные для индивидуального пользования.Выбор оксида металла, наносимого на пленкообразующую основу, зависит от экономических соображений и состава воды, поступающей на обессоливание, например в случае очистки хлоридных растворов преимущественно имеют покрытия из оксида рутения, поскольку получаемые при этом электроды ОРТА обеспечивают наклон поляризационных кривых, равный 40 - 45 мв. На аноде при этом преимущественно выделяется хлор, и данные электроды мало чувствительны к присутствию в воде органических соединений, Электроды с покрытием из оксида кобальта ОКТА более экономичны, но и более чувствительны к примесям.Электроды с покрытием из диоксида марганца рекомендуется использовать для очистки сульфатных и фосфатных растворов.Опыты проведены в равномасштабных условиях (прототип и предлагаемый способ). Устанавливают рабочий режим процесса, Обессоливанию подвергают раствор, содержащий 4,8 г/л соли по ЫаС 1, в непрерывном режиме обессоливания, в течение 5 часов. За это время через диализатор пропускают определенный объем раствора, который изменяют в каждом конкретном опыте. После завершения работы аппарата осуществляют контроль процесса обессоливания путем химических анализов суммарных объемов дилюата и рассола, Производительность аппарата по дилюату определяют путем деления полученного суммарного объема на время работы (5 часов). Электрические параметры тока в процессе всего периода работы электродиализатора оставались постоянными. Процесс обессоливания осуществляют до конечного солесодержания на выходе из аппарата 0,39-0,42 г/л, Рабочая поверхность ионообменных мембран - 0,07 м 2,Количество мембранных пар в пакете - 50 шт.Применена стандартная электродиализная установка с графитовым анодом и катодом. Напряжение на аппарате - 80 в.3 Начальная плотность тока на электродах - 36 а/м 2. Объем пропущенного раствора 364 л,Производительность - 72,8 л/ч. Конечное солесодержание дилюата - 0,42 г/л. Масса аппарата - 17,0 кг. Пример 2 Применена стандартная электродиализная установка с титановым анодом толщиной 2 мм с покрытием из оксида рутения ОРТА, В качестве катода применена нержавеющая сталь. Напряжение на электродах - 80 в, Начальная плотность тока на электродах - 36 а/м 2. Объем пропущенного раствора 440 л. Производительность - 88 л/ч, Конечное солесодержание дилюата - 0,39 г/л. Масса аппарата - 15,8 кг. Пример 3 Применена стандартная электродиализная установка с танталовым анодом толщиной 2 мм с покрытием из оксида рутения ОРТА. В качестве катода использована нержавеющая сталь, Напряжение на электродах - 80 в. Начальная плотность тока на электродах - 36 а/м 2, Объем пропущенного раствора 471 л, Производительность - 94,2 л/ч. Конечное солесодержание дилюата - 0,40 г/л. Масса аппарата - 15,8 кг. Пример 4 Применена стандартная электродиализная установка с титановым анодом и катодом толщиной 2 мм с покрытием из оксида рутения ОРТА. Начальная плотность тока на электродах - 36 а/м 2. Объем пропущенного раствора 471 л. Производительность 94,2 л/ч. Конечное солесодержание дилюата 0,40 г/л. Масса аппарата 15,8 кг,Пример 5 Применена стандартная электродиализная установка с титановым анодом и катодом толщиной 2 мм с покрытием из оксида рутения ОРТА. Электроды выполнены перфорированными. Напряжение на электродах - 80 в. Начальная плотность тока на электродах - 36 а/м 2, Объем пропущенного раствора 470 л, Производительность - 94,1 л/ч. Конечное солесодержание дилюата - 0,40 г/л. Масса аппарата - 15,8 кг. Пример 6 Применена стандартная электродиализная установка с титановым анодом и катодом толщиной 2 мм с покрытием из оксида кобальта ОКТА, Напряжение на аппарате - 80 в. Начальная плотность тока на электродах - 36 а/м 2. Объем пропущенного раствора 471 л. Производительность - 94,2 л/ч. Конечное солесодержание дилюата - 0,41 г/л. Масса аппарата - 15,8 кг.Пример 7 Применена стандартная электродиализаторная установка с титановым анодом и катодом толщиной 2 мм с покрытием из диоксидов марган-ца. напряжение на аппарате - 80 в. Начальнаяплотность тока на электродах - 36 а/м 2, Объем пропущенного раствора 470 л. Производительность - 94,0 л/ч. Конечное солесодержание дилюата - 0,42 г/л, Масса аппарата - 15,8 кг. Результаты опытов приведены в таблице 1.Ы Солесодержание г/л Степень Произво- Масса,опыта ОЧИСТКИ, дительн, КГ начальное конечное л/часИз приведенных данных следует, что применение предложенного способа позволяет повысить производительность с 72,8 л/ч до 88,0-94,2 л/ч (по дилюату), повысить степень обессоливания на 0,21-0,62 и снизить массу аппарата с 17,0 до 15,8 кг.Способ обессоливания воды электродиализом в электродиализаторе, включающем электроды,между которыми размещены чередующиеся прокладки и ионообменные мембраны, отличающийся тем, что процесс ведут с использованием электродов, по крайней мере один из которых выполнен из пленкообразующего металла с покрытием из оксида металла.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пленкообразующего металла используюттитан. 3. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что в качестве оксида металла используют оксид рутения.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксида металла используют оксид кобальта. 5. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что в качестве оксида металла используют диоксид марганца.Верстка Казпатент, исполнитель Е.А.Хасбиева Ответственный за выпуск Э.З Фаизова