СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ


RU (11) 2064818 (13) C1

(51) 6 B01D61/44, C02F1/46 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94028250/26 
(22) Дата подачи заявки: 1994.07.27 
(45) Опубликовано: 1996.08.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 819066, кл. С 02 F 1/46, 1981. 
(71) Заявитель(и): Заболоцкий В.И.; Цаплин И.И.; Мягков В.А. 
(72) Автор(ы): Заболоцкий В.И.; Цаплин И.И.; Мягков В.А. 
(73) Патентообладатель(и): Заболоцкий Виктор Иванович 

(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 

Изобретение относится к области безреагентных методов умягчения природных и промышленных вод.

Устройство для электрохимического умягчения воды, включающее электрохимическую ячейку с нерастворимыми электродами и насадку из ионообменных смол, дополнительно включает механический фильтр, а электрохимическая ячейка снабжена катионнообменной мембраной, насадка из ионообменного материала находится в псевдоожиженном состоянии в щелочной камере электрохимической ячейки.

Электрохимическая ячейка может дополнительно содержать чередующиеся биполярные и катионнообменные мембраны, образующие щелочные и кислотные камеры.

Умягчаемую воду подают в щелочную камеру электрохимической ячейки, заполненную псевдоожиженным слоем ионита со скоростью 0,1-1,0 см/с и плотностью тока 0,05-5,00 А/дм2, затем воду подают на механический фильтр и далее в кислотную камеру электрохимической ячейки. 2 ил., 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области безреагентных методов умягчения природных и промышленных вод.

Известен способ умягчения природных вод в электролизере с двумя нерастворимыми электродами (А. с. СССР N 132132). Недостатком этого способа является осадкообразование на поверхности катода и периодичность процесса.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является способ умягчения воды путем электролиза постоянным током в электрохимической ячейке с нерастворимыми электродами и насадкой из ионообменных смол. Электролит ведут при плотности тока 0,2-1,0 А/дм2 (А. с. СССР N 819066).

Данное техническое решение позволяет увеличить производительность процесса умягчения воды и снизить энергозатраты. Недостатком данного способа является периодичность процесса, обусловленная накоплением солей жидкости в межэлектродном пространстве.

С целью обеспечения непрерывности процесса умягчения воды устройство для электрохимического умягчения воды, включающее электрохимическую ячейку с нерастворимыми электродами и насадку из ионообменных смол, дополнительно включает механический фильтр, электрохимическая ячейка снабжена катионнообменной мембраной, а насадка из ионообменного материала находится в псевдоожиженном состоянии в щелочной камере электрохимической ячейки. Для экономии дорогостоящих электродных материалов возможно включение в электрохимическую ячейку дополнительных чередующихся биполярных и катионнообменных мембран, образующих щелочные и кислотные камеры.

Способ умягчения воды заключается в том, что воду подают в щелочную камеру электрохимической ячейки, заполненную псевдоожиженным слоем ионита, со скоростью 0,1-1,0 см/с и плотностью тока 0,05-5,00 А/дм2, затем воду подают на механический фильтр, а далее в кислотную камеру электрохимической ячейки.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, на фиг. 2 - электрохимическая ячейка, включающая дополнительно биполярные мембраны.

Установка включает электрохимическую ячейку 1, механический фильтр 2. Электрохимическая ячейка 1 состоит из катода 3, анода 4, катионообменной мембраны 5, образующих щелочную камеру 6 и кислотную камеру 7. В щелочную камеру 6 помещен катионит 8, находящийся в псевдоожиженном состоянии. Электрохимическая ячейка может быть дополнительно снабжена чередующимися биполярными 9 и катионообменными 5 мембранами, образующими щелочные 6 и кислотные 7 камеры.

Обрабатываемую воду направляют в щелочную камеру 8 электрохимической ячейки 1 со скоростью 0,1-1,0 см/с и плотностью тока 0,05-5,00 А/дм2, где происходит осадкообразование на поверхностях гранул катионита 8, катода 3 и катионообменной мембраны 5. Вследствие постоянного механического взаимодействия гранул катионита 8 между собой, гранул катионита 8 и мембраны 5, гранул катионита 8 и катода 3, из-за низкой адгезии осадков солей жесткости происходит непрерывная очистка перечисленных поверхностей и вынос осадка солей жесткости из щелочной камеры 6 электрохимической ячейки 1. Далее раствор с осадком подают на механический фильтр 2, где происходит отделение твердой фазы. Затем раствор поступает в кислотную камеру 7 электрохимической ячейки 1, где раствор подкисляется до нейтрального значения рН за счет продуктов электролиза и дополнительно очищается от катионов щелочных и щелочноземельных металлов за счет их переноса через катионнообменную мембрану 5 в щелочную камеру 6. Введение в электрохимическую ячейку 1 дополнительно биполярных мембран 9 позволяет уменьшить расход дорогостоящих анодных (электродных) материалов.

Пример. Исходную воду с общей жесткостью 4,3-4,5 мг-экв/л направляют в электрохимическую ячейку 1 размером 200х200х20 мм, состоящую из катода 3, выполненного из нержавеющей стали марки Х18Н10Т, анода 4 марки ОРТа, размерами 200х200 мм, катионнообменной мембpаны 5 марки МФ-4СК, разделяющей электрохимическую ячейку на щелочную 6 и кислотную 7 камеры. Исходный раствор подают в щелочную камеру 6 со скоростью 0,1-1,0 см/с.

В щелочной камере 6 находится катионит 8 марки КУ-2, приведенный в равновесное состояние с обрабатываемым раствором и находящийся в псевдоожиженном состоянии.

При скорости, большей 1,0 см/с, происходит разрушение псевдоожиженного слоя ионита 8, который поднимается в верхнюю часть электрохимической ячейки 1 и щелочная камера 6 начинает зарастать осадком солей жесткости. При скорости, меньшей 0,1 см/с, катионит 8 не будет находиться в псевдоожиженном состоянии.

Выделяющиеся в щелочной камере 6 труднорастворимые осадки солей жесткости механически измельчаются движущимся катионитом 8, выносятся из щелочной камеры 6 и поступают в механический фильтр 2, где происходит отделение твердой фазы раствора. После фильтра раствор подают в кислотную камеру 7 электрохимической ячейки, где раствор подкисляется до нейтрального значения рН.

Процесс вели при плотности тока 0,012-5,00 А/дм2. Результаты исследования приведены в таблицах 1 и 2.

Как показали ресурсные испытания, предлагаемая установка, проработав непрерывно 300 часов, давала стабильные результаты по уменьшению жесткости воды (С кон=0,8 мг-экв/л при С нач=4,5 мг-экв/л). При этом удельные энергозатраты равны 4,7 кВт-ч/г-экв, а удельная производительность 80 г-экв/чм3. В то же время известная установка, проработав всего 30 часов, давала следующие результаты: С кон=2,2 мг-экв/л при С нач=4,5 мг-экв/л, удельные энергозатраты 150 кВт-ч/г-экв, а удельная производительность 30 г-экв/чм3.

В таблице 2 представлены характеристики предлагаемого способа умягчения воды при различных плотностях тока (от 0,01 до 6,00 А/дм2) и различной скорости потока (от 0,1 до 1,0 см/с).

Исходя из опытных данных выбраны оптимальные плотности тока (от 0,05 до 5,00 А/дм2 и скорости протока (от 0,1 до 1,0 см/с), при которых достигается большая производительность (21-266 г-экв/чсм3, малые энергозатраты (0,12-50,00 кВт-ч/г-экв) и высокая степень умягчения (0,14-0,84). Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет проводить непрерывно процесс умягчения воды при его стабильно высоких технико-экономических характеристиках. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ электрохимического умягчения воды путем ее обработки в электрохимической ячейке с нерастворимыми электродами и насадкой из ионнообменного материала, отличающийся тем, что процесс ведут в электрохимической ячейке, снабженной катионнообменной мембраной с образованием кислотной и щелочной камер, причем воду подают в щелочную камеру электрохимической ячейки со скоростью 0,1-1,0 см/с плотностью тока 0,05-5,00 А/дм2, затем воду подают на механический фильтр, после чего она поступает в кислотную камеру электрохимической ячейки.

2. Устройство для электрохимического умягчения воды, включающее электрохимическую ячейку с нерастворимыми электродами и насадку из гранулированных ионообменных смол, отличающееся тем, что устройство включает дополнительно механический фильтр и электрохимическая ячейка снабжена катионнообменной мембраной с образованием кислотной и щелочной камер, а насадка из ионообменного материала находится в псевдоожиженном состоянии в щелочной камере.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электрохимическая ячейка дополнительно снабжена чередующимися биполярными и катионнообменными мембранами, образующими щелочные и кислотные камеры.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru