Електродіалізний апарат

Винахід відноситься до галузі опріснення, знесолення і концентрування водяних розчинів солей. Відомі електродіалізні апарати /Родник-3М/, що містять притискні плити, до яких прилягають електродні камери з електродами, між якими розміщені робочі канали, утворені іонообмінними мембранами, ізольованими одна від одної сепараторами-турбулізаторами. Для таких електродіалізних апаратів характерні перетечі рідини і дифузія іонів між сусідніми робочими каналами через значну різницю тисків і концентрацій іонів між ними, підвищене осадкоутворення. Відомо також пристрій /Патент США №252665/, що складається з електродних камер з електродами, між якими розміщені робочі канали, утворені іонообмінними мембранами, ізольованими одна від одної сепараторами-турбулізаторами, у якому для збільшення лінійної швидкості потоку в міру знесолення пропонується наносити на мембрани ребра, що утворюють канали, які звужуються від входу до ви ходу. При такім удосконаленні збільшується екранована ребрами поверхня мембран по ходу руху робочої рідини, що веде до нерівномірного розподілу щільності струму по довжині каналів. В основу винаходу поставлене завдання вдосконалення електродіалізного апарату, у якому за рахунок використання робочих каналів перемінної висоти забезпечується більш рівномірний розподіл концентрації іонів по довжині каналів, знижується різниця тисків і концентрацій між сусідніми каналами, що підвищує к.к.д. роботи пристрою, знижує деформацію мембран, зменшує осадкоутворення, а за рахунок цього знижуються витрати на виробництво продукції. Поставлене завдання вирішується тим, що електродіалізний апарат, що містить електродні камери з електродами, між якими розміщені робочі канали, утворені іонообмінними мембранами, ізольованими одна від одної сепараторами-турбулізаторами, згідно з винаходом виконаний з висотою робочих каналів, що змінюється по ходу р уху робочої рідини. При русі оброблюваної рідини по знесолюючому каналу зі зменшуваною висотою одночасно зі зменшенням числа іонів у рідині буде зменшуватися займаний розчином об'єм, що буде сприяти рівномірному розподілу концентрації іонів солі по довжині каналів. Зменшиться ймовірність появи локальних зон зі зниженою концентрацією іонів, де величина щільності струму, що накладається, може досягти граничного значення, при якому починається перенос іонів середовища, збільшення рН примембраних шарів і утворення важкорозчинного осадку. Зменшення товщини дюалітних каналів у міру знесолення збільшує швидкість руху оброблюваної рідини. Пропорційно збільшенню швидкості потоку зменшується товщина дифузійного примембраного шару, що знижує його електричний опір і сприяє більш рівномірному розподілу щільності струму по довжині каналів. Збільшення висоти каналів, що концентрують, по ходу р уху робочої рідини сприяє більш рівномірному розподілу концентрації іонів по їхній довжині, тому що збільшення займаного розсолом по ходу руху об'єму компенсує приплив іонів із сусідніх знесолюючих каналів. Більш рівномірний розподіл концентрації іонів по довжині робочих каналів зменшує різницю концентрацій солі між сусідніми знесолюючими і розсільними каналами, знижує осмотичний тиск у розсільних каналах, а, отже, знижується деформація мембран і підвищується вихід по стр уму апарата через зниження самодифузії солей. Для розмежування мембран у каналах з висотою, що змінюється, використані сеператори-турбулізатори зі змінною висотою хвилі го фрування, що повторюють форму каналів. Гофрування сеператорів-турбулізаторів дозволяє додатково турбулізувати потік рідини. У даному пристрої в порівнянні з прототипом більш рівномірно розподілена щільність струму по довжині робочих каналів, що знижує ймовірність випадання осадку. Також знижена різниця тисків і концентрацій між сусідніми каналами, внаслідок чого зменшуються енерговитрати на одержання одиниці продукту. На малюнку представлена принципова схема електродіалізного апарату. Він складається з електродів 1 (катод) і 2 (анод), розташованих між ними катіонитових 3 та аніонітових 4 мембран, що утворюють канали концентрування і знесолення, колекторів для підведення оброблюваного розчину 5, відводу розсолу 6 і відводу дюаліта 7. Новим у конструкції електродіалізного апарата є те, що висота знесолюючих каналів зменшується, а концентруючих – збільшується по ходу руху оброблюваної рідини. При такій конструкції робочих каналів для розмежування мембран використані сепараторитурбулізатори зі змінною висотою хвилі го фрування 8. Гофрування первісне плоских сепараторівтурбулізаторів дозволяє досить простим засобом надати ним форму, яка збігається з профілем каналу і додатково турбулізує потік рідини. Апарат працює в такий спосіб. Анод 2 і катод 1 апарата підключаються до джерела постійного струму, у результаті чого між ними утворюється електричне поле, вектор напруженості якого перпендикулярний до поверхні мембран. Під дією цього полю позитивно заряджені катіони мігрують у напрямку до катода 1, а негативно заряджені аніони – у напрямку до анода 2. Властивість мембран пропускати або катіони (катіонітові мембрани 3) або аніони (аніонітові мембрани 4), дозволяє зменшувати концентрацію солей у парних каналах і збільшувати в непарних (відповідно до приведеної на малюнку схеми). Використання робочих каналів з висотою, що змінюється по ходу р уху рідини, дозволяє більш рівномірно розподілити концентрацію іонів по довжині каналів, зменшуючи осадкоутворення. Така конструкція робочих каналів сприяє зниженню різниці тисків і концентрацій іонів між сусідніми каналами концентрування і знесолення, що зменшує де формацію мембран, осмотичний перенос води і дифузійний перенос солі, внаслідок чого підвищується к.к.д. електродіалізного апарату і знижуються витрати на його обслуговування.