Новые мембранные методы внутрицикловой очистки воды, страница 4

I – исходная вода

II – фильтрат

III - концентрат

      Наиболее тщательная подготовка воды требуется для аппарата с полыми волокнами, при этом конструкция аппарата проста, так как волокна сами выдерживают необходимое давление.

       Исходная вода попадает в аппарат через распределительную трубку, которая в средней части перекрыта, и подается к внешней поверхности волокон, концы которых заделаны клеем в трубных досках. Часть исходной воды фильтруется внутрь волокон, через их открытые концы попадают в камеры фильтрата и отводится из аппарата. Концентрированная часть исходной воды (рассол) также отводится из аппарата через правую часть распределительной трубки. Полые волокна собираются также в отдельные модули.

В настоящее время аппарат для очистки воды методом обратного осмоса используется как в схемах ВПУ, так и для очистки сточных вод. Обычно при подключении таких аппаратов в схеме ВПУ требуется весьма тщательная очистка воды от грубодисперсных примесей, для чего на предочистке используется кроме насыпных, также и намывные фильтры.

        При использовании многоступенчатых ( последовательных) установок можно получить фильтрат с содержанием солей, близким к фильтрату Н-ОН-ионитных фильтров, что позволяет на доочистке такого фильтрата иметь лишь ФСД. При такой схеме потребление реагентов будет резко ограничено.

         Метод обратного осмоса используется без ионитных фильтров при подготовке добавочной воды для котлов до 4,0 МПа. Согласно селективности прохождения ионов через мембрану в фильтрат в первую очередь проходят Na⁺ и Cl^-, а двухвалентные Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄^2-, CO₃^2- задерживаются в гораздо большей степени, что позволяет не только снижать солесодержащие воды, но и резко улучшать ее качественный состав. Обратный осмос применяется так же для очистки бытовых стоков и продувочных вод градирен с использованием фильтрата в цикле ТЭС.

  Электродиализ

       Электродиализ воды является своеобразным вариантом классического метода ионного обмена с той разницей, что ионитный слой заменен к нем специальными ионообменными мембранами, а движущей силой процесса является внешнее электрическое поле.

         При наложении постоянного электрического поля на раствор, в нем возникает движение ионов растворенных солей, а также ионов Н⁺ и ОН^-, при чем катионы двигаются к катоду, а анионы - к аноду. При достижении катода катионы восстанавливаются:

Na⁺ + е → Na

2Н⁺ + 2е → Н₂

на аноде происходит окисление анионов:

4ОН^- − 4е →  2Н₂О + О₂↑

2Cl^- − 2е →  Cl₂↑

         Так, проходящий через раствор устанавливается в зависимости от природы растворенных веществ, их концентрации и подведенного напряжения. Обычно при электродиализе принято пользоваться плотностью тока представляющее отношение силы тока через раствор к площади электрода. Плотность тока в растворе не должна превышать некоторого определенного значения – предельной плотности тока, выше которой начинается интенсивный перенос через растворы ионов Н⁺ и ОН^-, а интенсивность переноса других ионов стабилизируется.

        Если в электродную ячейку поместить ионообменные мембраны: катионообменную, пропускающую лишь катионы - около катода, а анионообменную,  пропускающую только анионы – около анода, а объем ячейки будет разделен на 3 пропускающую только анионы – около анода, а объем ячейки будет разделен на 3 камеры. В этом случае в катодную камеру из средней могут проходить только катионы, а в анодную – анионы, концентрация ионов в средней камере будет уменьшаться, и наоборот, в приэлектродных камерах увеличеваться.

        Теоретическое количество электричества Q_теор , расходуемое на перенос 1 г-экв вещества, согласно закону Фарадея=96491 Кл или 26,8 А·ч. количество электричества, А·ч, необходимое для обессоливания 1 м³ воды от концентрации С₁ до концентрации С₂ определяется: