Електродіалізатор-концентратор

1. Електродіалізатор-концентратор, який складається з електродів, між останніми розміщений пакет із іонообмінних мембран і рамокпрокладок, що утворюють камери знесолення та концентрування, і обладнаний колекторами вводу і виводу, який відрізняється тим, що камера концентрування обладнана пристроєм виводу розсолу, причому місце забору розсолу пристрою розміщене у верхній частині камери, а вивід розсолу роз'єднаний з колектором виводу. 2. Електродіалізатор-концентратор за п. 1, який відрізняється тим, що пристрій виводу розсолу виконано у вигляді трубки з діаметром 1,5-2,0 мм. 3. Електродіалізатор-концентратор за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що колектор виводу розсолу виконаний у вигляді лотка. (11) UA вання солей у розсолі за рахунок розрідження розсолу вихідною водою. Таке концентрування недостатнє для подальшої ефективної переробки розсолів на окремі солі, зокрема, кристалізацією. Найбільш близьким аналогом до винаходу за технічною суттю та результатом, що досягається, є електродіалізатор-концентратор (ЕДК) [Пилипенко А. Т., Гороновский И. Т., Гребенюк В. Д. и др. Комплексная переработка шахтных вод. - Киев: Техніка, 1985. - 183 с., С. 83-86] [2]. Відомий ЕДК складається з електродів і розташованого між останніми пакета з іонообмінних мембран і рамокпрокладок, що утворюють камери знесолення та концентрування, і обладнаний колектором подачі води, що обробляється, та колекторами відводу знесоленої води та розсолу. Колектори подачі та відводу води виконані у вигляді пазів у рамкахпрокладках. Робота електродіалізатора-концентратора здійснюється наступним чином. Вихідну воду подають через колектор ЕДК тільки в камери знесолення, звідки вода через колектор відводиться до споживача. У камери концентрування вода надхо (19) Винахід належить до області електрохімічного очищення води, зокрема до конструкцій пристроїв електродіалізного типу, і може бути використаним для значного концентрування розсолів при знесоленні мінералізованих природних і стічних вод. Відомий електродіалізатор, що містить електроди, між якими розміщений пакет із іонообмінних мембран і рамок-прокладок, які утворюють камери знесолення та концентрування. Подача води, що обробляється, і відвід знесоленої води та розсолу здійснюється через колектори, створені спеціальними пазами в рамках-прокладках [Гребенюк В.Д. Электродиализ. - Киев: Техніка, 1976. - 160 с., С. 99 - 100] [1]. Електродіалізатор працює наступним чином. Вихідну мінералізовану воду подають знизу через колектор у камери знесолення та концентрування. Вода з камер знесолення і розсіл з камер концентрування відводяться через відповідні колектори. При цьому досягається концентрування солей у розсолі лише у 3-5 разів. Таким чином, основним недоліком електродіалізатора цієї конструкції [1] є незначне концентру 95026 (13) Гребенюк В.Д. Электродиализ. – Киев: Техніка, 1976. - 160 с., C. 99-100 2 C2 1 3 дить тільки внаслідок осмотичного й електроосмотичного переносу з камер знесолення. З камер концентрування розсіл через колектор надходить на подальшу переробку. Апарат дозволяє досяга3 ти концентрування розсолу до 160-180 г/дм при 3 обробці вихідної води із солевмістом 6,0 г/дм . Однак, слід відмітити, що у процесі роботи відомого електродіалізатора-концентратора значно підвищується струм витоку з камер концентрування в розсольний колектор у зв'язку із збільшенням концентрації розсолу, і за 8-10 год безперервної роботи апарата мембрани розігріваються на ділянках, які не омиваються розчином, що призводить до оплавлення мембранного пакета. Це, в свою чергу, унеможливлює подальшу роботу апарата. Крім того, як випливає із конструкції відомого електродіалізатора, останній не передбачає обробки вихідної води із підвищеним солевмістом, на3 приклад 20-30 г/дм , тобто обробки солоних та сильносолоних вод, оскільки чим більш концентрований розсіл, тим вищій струм витоку. А проблема переробки розсолів з конценрацією солей 3 12-25 г/дм , що утворюються при знесоленні солонуватих вод (із солевмістом 3-5 г/дм) зворотним осмосом, потребує більш високого концентрування розсолів для ефективнішої подальшої їх переробки на цінні продукти, наприклад, кристалізацією. Таким чином, недоліками відомого електродіалізатора-концентратора є незначна тривалість безперервної його роботи внаслідок розігрівання і виходу з ладу мембран і пластикових конструктивних елементів, а також недостатньо високе концентрування солоних і сильносолоних вод 20-30 3 г/дм . В основу винаходу поставлена задача розробити конструкцію електродіалізатораконцентратора шляхом додаткового обладнання пристроєм для відводу розсолу з камер концентрування в зовнішній відкритий колектор, що унеможливить розігрівання та оплавлення мембран і пластикових рамок-прокладок. Це забезпечить збільшення тривалості безперервної роботи електродіалізатора-концентратора та підвищення сту3 пеня концентрування розсолу до 190-253 г/дм , що дозволить ефективно переробляти розсоли на цінні продукти, наприклад, кристалізацією. Для вирішення поставленої задачі запропоновано електродіалізатор-концентратор, який складається з електродів, між останніми розміщений пакет із іонообмінних мембран і рамок-прокладок, що утворюють камери знесолення та концентрування, і обладнаний колекторами вводу і виводу, в якому, згідно з винаходом, камера знесолення облаштована пристроєм виводу розсолу, причому місце забору розсолу пристрою розміщене у верхній частині камери, а вивід розсолу роз'єднаний з колектором; при цьому пристрій виводу розсолу виконано у вигляді трубки з діаметром 1,5-2,0 мм, а колектор виводу розсолу виконаний у вигляді лотка. Нами запропоновано нова конструкція електродіалізатора-концентратора, оригінальність якого полягає у наявності пристрою відведення розсолу з кожної камери концентрування окремо. Конструкція пристрою у вигляді трубок забезпечує роз'єд 95026 4 нання камер концентрування з колектором і відвід розсолу здійснюється з кожної камери окремо в зовнішній колектор. Це створює умови відсутності виникнення струму витоку з камер концентрування в розсольний колектор, що ліквідує розігрівання й оплавлення мембран і рамок-прокладок. Запобігання руйнування мембран сприяє їх тривалій роботі. Як відомо, середній термін служби іонообмінних мембран (із щорічною заміною 5 % мембран) 3 роки [Мембраны и мембранная техника. Каталог. - Отделение научно-исследовательского института технико-экономических исследований: Черкассы, 1988. - 33 с., С. 31] [3]. Таким чином, сукупність суттєвих ознак електродіалізатора-концентратора, що заявляється, є необхідною і достатньою для досягнення забезпечуваного винаходом технічного результату - збільшення тривалості безперервної роботи електродіалізатора-концентратора та підвищення 3 концентрування розсолу до 190-253 г/дм . Винахід пояснюється кресленнями, на яких представлений зовнішній вигляд електродіалізатора-концентратора у фронтальному розрізі (фіг. 1) і у розрізі А - А (фіг. 2). Електродіалізатор-концентратор містить притискні пластини (1), електроди (2), аніонообмінні мембрани (МА-40) (5) і катіонообмінні мембрани (МК-40) (4), які розміщені між рамкамипрокладками (5) з виконаними в останніх отворами (6), що з'єднані з колектором подачі вихідної води (7), та отворами (5), що з'єднані з колектором відводу знесоленої води (9). Іонообмінні мембрани з рамками-прокладками утворюють камери знесолення (10) та камери концентрування (II), а електроди з іонообмінними мембранами утворюють електродні камери (12). Для відводу розсолу із камер концентрування (11) останні обладнані пристроєм, виконаним у вигляді трубок (13), по яким розсіл направляється у зовнішній колектор (14). Електродіалізатор-концентратор працює наступним чином. Вихідну мінералізовану воду через колектор 7 подають у камери знесолення 10 електродіалізатора-концентратора. Одночасно для створення електропровідності системи мінералізовану воду подають у електродні камери 12. Під дією постійного електричного струму гідратовані іони мігрують через іонообмінні мембрани 3, 4 у камери концентрування 11. Знесолена вода виводиться з камер знесолення через отвори 8 за допомогою колектора 9 і надходить до споживача. Розсіл з камер концентрування відводиться за допомогою тонких полімерних трубок 13 до зовнішнього колектора 14. Знесоленню піддавали мінералізовану воду із 3 загальною мінералізацією 25 г/дм . В процесі роботи електродіалізатора-концентратора одержу3 вали концентрат, що містив 223 г/дм солей. При цьому одержували знесолену воду із концентраці3 єю солей не більш, ніж 1000 мг/дм . У залежності 3 від мінералізації вихідної води (20-30 г/дм ) соле3 вміст розсолу може досягати 190-253 г/дм . Тривалість роботи електродіалізатораконцентратора була практично обмеженою тільки тривалістю служби іонообмінних мембран. 5 95026 Переваги запропонованої конструкції електродіалізатора-концентратора в порівнянні з відомим [2] полягають у наступному. Реалізація роботи електродіалізатора-концентратора забезпечує: - довготривалу роботу без розігрівання та оплавлення мембран; Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 6 - ефективне концентрування солоних и сильносолоних вод з високою мінералізацією, на рівні 3 20-30 г/дм , і одержання концентратів із солевміс3 том 190-253 г/дм ; - високий солевміст концентратів, якій дозволяє ефективно переробляти їх на цінні продукти, наприклад, кристалізацією. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601