Спосіб опріснення боровмісних вод

Изобретение относится к области обработки воды, в частности к опреснению, и может быть использовано, для опреснения борсодержащих вод. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ опреснения, заключающийся в опреснении воды, имеющей рН более 10, при комнатной температуре в камере обессоливания электродиализного аппарата, образованной гетерогенными мембранами МК-40 и МА-40, до общего солесодержания 200-300мг/дм [1]. При обработке по этому методу воды морского типа (исходное содержание бора менее 4,5мг/дм 3) степень извлечения бора достигает 80,0-92,5%. Однако, нами установлено, что при использовании указанного способа для опреснения воды с высоким содержанием бора (40мг/дм 3) степень извлечения бора значительно ниже. Так, содержание бора в диализате и рассоле, получаемых при опреснении по данному методу раствора, моделирующего сточные воды гальванопроизводств, составляет соответственно 32 и 360-380мг/дм 3 при степени извлечения бора 20%. Таким образом, недостатком известного способа является низкая эффективность извлечения и концентрирования соединений бора при опреснении воды с высоким их содержанием. Повышение степени извлечения и концентрирования соединений бора в процессе опреснения борсодержащих вод является актуальной проблемой, решение которой позволит, во-первых, защитить организм человека и животных от отрицательного воздействия соединений бора, а, во-вторых, расширить сырьевую базу для производства последних, поскольку рудные запасы бора ограничены. Задачей настоящего изобретения является разработка электродиализного способа опреснения борсодержащих вод путем использования катионитовой мембраны, природа которой позволяет снизить массоперенос бора из рассольной камеры в камеру обессоливания, что обеспечивает высокую степень концентрирования и извлечения бора при опреснении вод с высоким его содержанием. Поставленная задача решается способом опреснения борсодержащих вод, включающим подачу опресненной воды с рН>10 через камеры обессоливания электродиализатора, образованные катионитовыми и анионитовыми мембранами, в котором, согласно изобретению, в качестве катионитовой мембраны используют гомогенную фтор углеродную сульфокатионитовую мембрану, При этом процесс ведут при температуре меньшей или равной 45°С. Использование мембраны, обладающей низкой диффузионной проницаемостью по отношению к бору, в процессе опреснения воды с высоким содержанием этого компонента обеспечивает получение технического результата - повышение степени извлечения бора с 20 до 51%, степени концентрирования - с 9,5 до 19,5. При этом содержание других компонентов в диализате практически не изменяется, а солесодержание рассола увеличивается лишь на 15-17%. Проведение процесса при повышенной температуре приводит к дополнительному повышению степени концентрирования и извлечения бора. Способ реализуется следующим образом. Опыты проводили в пятикамерном электродиализном аппарате, содержащем 2 электродные камеры, 2 камеры обессоливания и 1 камеру концентрирования. Камеры отделены друг от друга чередующимися катионитовыми и анионитовыми мембранами. Рабочая поверхность одной мембраны - 9,7см 2, межмембранное расстояние - 5мм. В качестве катода и анода применяли платину, Через электродные камеры циркулировал 0,1М раствор сульфата натрия. В камеры обессоливания подавали модельный борсодержащий раствор. О степени концентрирования бора судили по его концентрации в пробах, периодически отбираемых из камеры концентрирования. Перед началом эксперимента камера концентрирования заполнялась модельным раствором, содержащим бор. Из верхнего штуцера камеры рассол вытекал самопроизвольно из-за увеличения его объема ввиду электроосмотического и осмотического переноса воды. Опыты проводили в гальваностатическом режиме. Бор определяли калориметрическим методом с применением кармина. Характеристики используемых материалов и веществ Мембрана МФ-4СК, подготовленная по ГОСТ 17553-72 в Н+-форме. Мембрана МА-40 (ТУ 6-05-1203-88), подготовленная по ГОСТ 17553-72 в ОН--форме. Натрий сернокислый "чда" по ГОСТ 4166-76. Натрий хлористый "хч" по ГОСТ 4233-77. Борная кислота "Хч" по ГОСТ 18704-78. Калий хлористый "чда" по ГОСТ 4234-77. Примеры конкретного выполнения. Пример 1 (согласно изобретению). Модельный раствор, содержащий 2473мг/л NaCL, 164мг/л KCL. 110мг/л Na2SO4, 220мг/л НзВОз(40мг/л по бору) и имеющий рН 10,2, подавался с линейной скоростью 0,02см/с в камеры обессоливания, ограниченные кэтионитовыми мембранами МФ-4СК и анионитовыми мембранами МА-40. Камера концентрирования перед началом опыта была заполнена модельным борсодержащим раствором с рН 7,8. Нижний штуцер камеры закрывали кохером. Самопроизвольно вытекающий из верхнего штуцера камеры рассол собирался в мерный цилиндр. Через электродные камеры циркулировало 2л 0,1М раствора Na 2S04. Плотность электрического тока составляла 0,75А/дм , Растворы, подающиеся в камеры, термостатировалйсь в термостате 1ТЖ-0-03 при температуре25°С. Продолжительность эксперимента - 12,5 часа. Общий объем рассола - 11.8мл. Концентрация бора в рассоле и диализате составляла 800 и 23мг/л соответственно. Общее солесодержание рассола и диализата - 11 и 0,25г/л соответственно. Пример 2 (по прототипу). Выполняется аналогично примеру 1, однако, при этом в качестве катионитовой мембраны используют гетерогенную мембрану МК-40. Общий объем рассола - 15,2мл. Концентрация бора в рассоле и диализате - 360 и 33мг/л соответственно. Общее солесодержание рассола и диализата - 96,0 и 0,25г/л соответственно. Преимущество описываемого способа по сравнению с прототипом подтверждается данными таблицы. Установлено, что использование гомогенной фторуглеродной сульфокатионитовой мембраны при опреснении борсодержащих вод с высокой концентрацией бора (40мг/л) обеспечивает высокую эффективность удаления и концентрирования бора: степень извлечения составляет 41-51%; кратность концентрирования - 19,023.8 (содержание бора в рассоле - 750-960мг/л). Оптимальной температурой проведения процесса является 1545°С. Повышение температуры выше 45°С приводит к существенному снижению общего солесодержания рассола, а также степени концентрирования бора. Достоинством описываемого способа опреснения борсодержащих вод является то, что достигнутое повышение степени извлечения и концентрирования бора значительно сокращает расход реагентов, применяемых для регенерации борселективных сорбентов, применяемых для кондиционирования диализата по содержанию бора, а также существенно упрощает процесс переработки рассола борсодержащие продукты, что обусловлено возрастанием емкости борселективной смолы при увеличении содержания бора в растворе.