При глубоком обессоливании через ионообменную мембрану увеличивается осмотический перенос воды из камер обессоленной воды в рассольные камеры, что приводит к потерям воды. Экспериментально доказано, что при концентрации солей в камерах обессоливания воды ниже 0,02-0,04% вследствие повышения сопротивления резко возрастает расход энергии, что не позволяет экономично производить обессоливание ниже указанного предела. Образование осадков связано с повышением pHраствора в катодной камере, а также с повышением концентрации труднорастворимых веществ в рассольных камерах. В этом случае на мембранах образуются осадки CaCO3, Mg(OH)2, CaSO4.
Для предотвращения образования осадков ограничивают рабочую плотность тока, производят подкисление воды, переплюсовку напряжений, попеременный пропуск воды через четные и нечетные камеры воды.
Основным ограничением производительности электродиализного аппарата является концентрационная поляризация на мембранах. Возникает она вследствие того, что числа переноса ионов через мембрану гораздо выше, чем в растворе. Иначе говоря, ионы проводят через мембрану быстрее, чем через раствор. Поэтому концентрация ионов у мембраны со стороны камеры обессоливания резко обеднена. С другой стороны мембраны ионы недостаточно быстро отводятся вглубь раствора, и у поверхности создаётся повышенная концентрация ионов.
d- толщина граничного слоя воды
1- концентрация ионов.
Поэтому в итоге устраняется определённый поток ионов через мембрану, который регулируется диффузионными процессами доставки и отвода ионов. Концентрационная поляризация является причиной явления, при котором повышение плотности тока уже не приводит к интенсификации перехода ионов через мембрану. При определённой плотности тока концентрация ионов со стороны входа ионов в мембрану стремится к нулю и начинается перенос Н+ и ОН- ионов, образующихся при диссоциации и электролизе воды, что нежелательно, т.к. это вызывает изменения расход энергии, изменяет рН воды и не приводит к изменению её солесодержания.
В настоящее время наиболее применимы следующие варианты электродиализного процесса: с катионообменными и анионообменными мембранами, с катионообменными и нейтральными мембранами. Применение нейтральных мембран связано с крайней чувствительностью анионообменных мембран к наличию органических веществ в воде, которые отравляют эти мембраны. Но для обессоливания применяются только первый вариант.
Аппараты конструируют по фильтр-пресс типу. Основа - электродиализный пакет, который может содержать до 1000 мембранных пар. Обычный размер мембраны 1×1, 1×2 м.
Чередующийся катионо и
анионообменные мембраны разделены рамками толщиной около 1 мм для создания камер. Каждая рамка имеет уплотнения, разделительные прокладки для предотвращения
слипания мембран и устройства для распределения потоков. Весь комплекс мембран
зажимается между крайними упорными плитами, на которых размещается электроды.
Эти плиты стягиваются специальными болтами, герметизируя весь пакет.
Электродиализные аппараты можно собирать в схемы последовательно и параллельно.
Относительно высокое солесодержание диэлюта, получаемого с электродиализаторов, не даёт возможности использовать этот метод на ТЭЦ без дополнительной очистки воды. Поэтому разрабатывается комбинированные схемы подготовки воды на основе сочетания электродиализа и ионного обмена. Электродиализный аппарат включается в схему после предочистки и перед ионообменными фильтрами. К качеству воды перед электродиализами предъявляется определённые требования: необходимо глубокое удаление из воды Fe, Mn ( CFe2+ < 50 мг/кг, CMn2+ < 50 мг/кг), а также органики. Включение электродиализной установки в схему ВПУ позволяет приблизительно в 2 раза сократить расход реагентов на ионообменную часть, и следовательно, резко уменьшить количество сбросов с ВПУ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.