Новые мембранные методы внутрицикловой очистки воды, страница 5

Q_теор= ( Iτ)_теор= 26,8 (С₁-С₂)

I – сила тока в растворе, А

τ – время, ч

        При практическом осуществлении процесса электродиализа затрачиваемое на перенос ионов количества электричества Iτ из-за потерь напряжения в ячейке на омическое сопротивление и на электродах превышает теоретически необходимое ( Iτ)_теор.

Степень совершенства процесса электродиализа характеризуется коэффициентом выхода по току ηэ, который определяется ηэ = (Ir)теор/Ir

Значение ηэ может меняться теоретически в пределах от 0,3 (для неактивных мембран) до 1 (в идеальном процессе). Потери напряжения на электродах (3-4В) значительно превышают потери на омическое сопротивление в растворе и на мембранах (1-2В), поэтому в 3х камерном электродиализаторе свыше 2/3 электрической энергии затрачивается бесполезно.

Снижение этих потерь до 1-2% можно добиться, применяя многокамерные электродиализаторы. В этом случае электродиализный аппарат состоит из большого числа тонких камер (до 1000). В крайних (катодной и анодной) помещают катод и анод, изготавливаемых из электро – химически инертных материалов, для предотвращения их растворения. Исходная вода поступает в четные камеры, ограниченные каждая катионо- и анионообменными мембранами. При направленном движении ионов под влиянием электрического поля катионы будут двигаться в левые нечетные камеры (из 4й в 3ю и т.д.), анионы – в правые нечетные (из 2й в 3ю и т.д.). Таким образом, в четных камерах будет происходить обессоливание воды, а в нечетных – обогащение солями.

Обессоленная вода и рассол собираются и раздельно выводятся из аппарата.

Эффективность процесса электродиализа во многом зависит от свойств ионообменных мембран. Различают 2типа:

Гетерогенные получают вводом частиц ионообменных материалов в пленкообразующие смолы. Ионообменные материалы имеют склонность набухать в воде, поэтому гетерогенные мембраны отличаются малой механической прочностью.

В гомогенных мембранах ионообменная часть образует единый комплекс с пленкой. Гомогенные мембраны получают или полимеризацией смеси реагентов, причем один из них должен содержать ионообменную группу, или введением ионообменных групп в уже готовые пленки. Для повышения прочности мембран их обычно формуют на упрочняющих сетках.

Качество мембран характеризуется их толщиной, склонностью к набуханию, механической прочностью.

Селективность мембран, т.е. способность её пропускать ионы, определяется числом переноса через неё определенных ионов, которое представляет отношение электрического тока, переносимого данным видом ионов к полному току. Обычно селективность мембран определяют по переносу ионов  Na⁺ или Cl^-. Чем выше число переноса, тем более селективна мембрана. Наиболее качественны мембраны, имеющие малое электрическое сопротивление, небольшую толщину и слабую склонность к набуханию.

Серьезным препятствием для  глубокого обессоливания воды в процессе электродиализа является: перенос воды через мембрану в процессе осмоса, повышение электрического сопротивления в камерах и разложение воды при высоких плотностях тока, образование осадков на мембранах в камерах концентрирования.