Патент на изобретение №2233799

(54) СПОСОБ ОБЕССОЛИВАНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к техническим средствам опреснения минерализованных вод и может быть использовано для обессоливания природных, сточных и других вод с повышенной концентрацией солей жесткости. Способ включает обессоливание воды электродиализом в электродиализаторе с чередующимися камерами концентрирования и обессоливания, разделение исходной воды на обессоленный диализат и минерализованный концентрат, выведение диализата из камер обессоливания в емкость для обессоленной воды и выведение концентрата из камер концентрирования, в дренаж или в емкость для рассола, при этом воду, подаваемую в камеру обессоливания, подкисляют до рН 5,0-6,9, а воду, подаваемую в камеру концентрирования, также дополнительно подкисляют до рН 4,3-5,0. Технический эффект – сокращение расхода кислоты при практически полном исключении зарастания камер и трактов электродиализного аппарата.

Изобретение относится к техническим средствам опреснения минерализованных вод и может быть использовано для обессоливания природных, сточных и других вод с повышенной концентрацией кальция и магния.

Известен способ обессоливания воды путем электродиализа в электродиализаторе с чередующимися камерами концентрирования и обессоливания, с подпиткой камер обессоливания раствором электролита, с пониженной концентрацией осадкообразующих ионов /А.С.СССР № 698632, В 01 D 13/02, 1979/. В процессе электродиализа исходный раствор подают в камеры обессоливания и концентрирования. Со временем в обеих камерах образуются: осадки, преимущественно карбоната кальция, причем наибольшее количество осадка образуется в камерах концентрирования. В известном способе предлагается в одну из камер обессоливания дополнительно вводить раствор хлористого натрия, что приводит к снижению осадкообразования и снижению напряжения, подаваемого на электроды электродиализатора.

Однако известный способ представляет скорее теоретический интерес, поскольку в реальных условиях вводить в одну или несколько камер дополнительный специальный электролит не представляется возможным.

Известен способ обессоливания воды в электродиализаторе /А.С.СССР № 982712, кл. В 01 D 13/02, 1982/, включающий пропускание обессоливаемой воды через электродиализатор, разделение воды на обессоленный диализат и минерализованный концентрат, вывод диализата из камер обессоливания в емкость для обессоленной воды и вывод концентрата из камер концентрирования в дренаж или в емкость для рассола, при этом периодически промывают камеры электродиализатора, для чего изменяют полярность электродов и одновременно с этим переключают потоки камер обезсоливания и концентрирования, так что камеры концентрирования становятся камерами обессоливания. После переключения потоков воду, подаваемую в камеры обессоливания (бывшие камеры концентрирования, подвергающиеся зарастанию осадками), подкисляют до рН 0,5-1,0 и диализат в течение режима промывки сбрасывают в дренаж и/или в емкость для рассола.

Недостаток известного способа заключается в существенном расходе кислоты для поддержания рН 0,5-1,0, кроме того, камеры концентрирования и тракт диализата и в рабочем режиме и тем более в режиме промывки также зарастают солеотложениями, хотя и медленнее, чем камеры концентрирования.

Задачей изобретения является разработка более эффективного способа обессоливания за счет предотвращения осадкообразования на мембранах.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, – сокращение расхода кислоты при практически полном исключении зарастания камер и трактов электродиализного аппарата.

Технический результат достигается тем, что так же, как в известном способе, проводят обессоливание воды электродиализом в электродиализаторе с чередующимися камерами концентрирования и обессоливания, разделяют исходную воду на обессоленный диализат и минерализованный концентрат, выводят диализат из камер обессоливания в емкость для обессоленной воды и выводят концентрат из камер концентрирования в дренаж или в емкость для рассола, при этом воду, подаваемую в камеры обессоливания, подкисляют.

Однако в отличие от известного способа воду, подаваемую в камеру концентрирования, также дополнительно подкисляют до рН 4,3-5,0, а воду, подаваемую в камеры обессоливания, подкисляют до рН 5,0-6,9.

При рН 4,3 осадкообразование исключается независимо от концентрации в воде карбонатных и бикарбонатных ионов. Таким образом рН 4,3 принят за нижнюю границу подкисления. Повышение рН увеличивает риск образования отложений, однако до рН 5 вероятность отложений невелика, поэтому на практике электродиализ по предложенному способу ведут при значениях рН в пределах 4,3-5,0.

В трактах и камерах диализата концентрация осадкообразующих ионов значительно меньше, чем в камерах и тракте концентрата. Скорость осадкообразования меньше, и даже незначительное снижений рН в сравнении с нейтральным (на 0,1) существенно снижает риск образования отложений. Поэтому по предлагаемому способу процесс ведут при рН в камерах и тракте диализата 5,0-6,9.

Способ проверен и осуществлен следующим образом.

Пример 1 ( по способу-прототипу)

Минерализованная вода с исходным солесодержанием (TDS) – 1220 мг/л и жесткостью 14,5-16,7 мг-экв/л подвергалась обессоливанию на электродиализном аппарате ЭДИС-50Б фирмы “Эйкос” производительностью 50 л/час с числом рабочих ячеек (пар камер) 80 и рабочим напряжением на электродах 150 В. Обработку воды осуществляли в непрерывном режиме с периодическим переключением в режим промывки. В камеры концентрирования по известному способу дополнительно вводили раствор концентрированной (30%) соляной кислоты до значения рН 1.

В результате электродиализа получили обессоленную воду с концентрацией 478 мг/л, однако при вскрытии аппарата через две недели было выявлено зарастание камер обессоливания и тракта обессоливания.

Пример 2 ( по предлагаемому способу)

Минерализованная вода с исходным солесодержанием (TDS) – 1220 мг/л и жесткостью 14,5-16,7 мг-экв/л подвергалась обессоливанию на электродиализном аппарате ЭДИС–50 Б фирмы “Эйкос” производительностью 50 л/час с числом рабочих ячеек (пар камер) 80 и рабочим напряжением на электродах 120 В. Обработку воды осуществляли в непрерывном режиме. В камеры концентрирования вводили раствор концентрированной (30%) соляной кислоты до рН 4,3, а в камеры обессоливания вводили раствор соляной кислоты до рН 5,5.

Среднее солесодержание полученной обессоленной воды 464 мг/л, при этом при разборке электродиализатора через два месяца осадка в камерах обнаружено не было.

Таким образом, основное преимущество предлагаемого способа заключается в предотвращении образования отложений в камерах, что позволяет снизить рабочее напряжение, подаваемое на электродиализатор, т.е. снизить энергозатраты на обессоливание и тем самым повысить эффективность обессоливания.

Формула изобретения

Способ обессоливания воды электродиализом, включающий обессоливание воды электродиализом в электродиализаторе с чередующимися камерами концентрирования и обессоливания, разделение исходной воды на обессоленный диализат и минерализованный концентрат, выведение диализата из камер обессоливания в емкость для обессоленной воды и выведение концентрата из камер концентрирования в дренаж или в емкость для рассола, при этом воду, подаваемую в камеру обессоливания, подкисляют, отличающийся тем, что воду, подаваемую в камеру концентрирования, также дополнительно подкисляют до рН 4,3-5,0, а воду, подаваемую в камеры обессоливания, подкисляют до рН 5,0-6,9.