Способ электродиализного обессоливания раствора электролита

Изобретение может быть использовано в электрохимической обработке растворов. Осуществляют последовательное обессоливание раствора электролита в ступенях обессоливания, каждая из которых включает контур циркуляции дилюата 2 и контур циркуляции концентрата 4, соединенные с по меньшей мере одним электродиализным модулем. Производят регулируемую подачу электролита в проточный контур дилюата 1, который последовательно соединен с контурами циркуляции дилюата 2 ступеней обессоливания, начиная с первой и до последней через по меньшей мере один электродиализный модуль. Электролит подают в электродиализный модуль первой ступени деминерализации и производят его обессоливание, далее полученный дилюат через контуры циркуляции дилюата и проточный контур дилюата направляют в электродиализные модули последующих ступеней деминерализации. Осуществляют регулируемую подачу концентрата 21 в проточный контур концентрата 3, который последовательно соединен с контурами циркуляции концентрата 4 ступеней обессоливания, начиная с последней до первой через последовательно соединенные электродиализные модули, и проходит в противоположном направлении относительно направления проточного контура дилюата. На выходе из первой ступени обессоливания определяют электрическое сопротивление концентрата, а на выходе из последней ступени определяют электрическое сопротивление дилюата и корректируют подачу электролита и концентрата на основании полученных результатов. Предложенное изобретение обеспечивает бесперебойность процесса обессоливания, уменьшение энергопотребления в процессе электродиализного обессоливания раствора, повышение скорости процесса, его надежности и производительности, а также увеличение степени использования оборудования. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области электрохимической обработки растворов электролитов методом электродиализа и, в частности, к способам их деионизации.

Известен способ обессоливания раствора электролита (Авторское свидетельство СССР №575111, кл. B01D 13/02, 1977), включающий электродиализную установку циркуляционного типа состоящая из трубопровода подачи воды, электродиализатора, емкостей для дилюата, рассола и промывочной жидкости для электродных камер, насосов со сливными импеллерами, образующих контуры дилюата, рассола и промывки электродных камер, отличающаяся тем, что с целью предотвращения перетока рассола в дилюат, установка снабжена распределительной емкостью, установленной на трубопроводе подачи воды, соединенной в верхней части с емкостью промывочной жидкости для электродных камер, в средней части - с емкостью дилюата и рассола, а в нижней - со сливом.

Хотя известный способ обладает рядом достоинств, в частности простота осуществления и надежность, однако возможности электродиализного обессоливания использованы не полностью из-за ограничения производительности установки в конце процесса по причине уменьшения КПД из-за снижения проводимости дилюата.

Известен способ обессоливания раствора электролита (Патент РФ №2245848, кл. C02F 1/469, B01D 61/44, 2005), включающий подачу раствора в пространство между ионоселективными мембранами, наложение электрического поля постоянного тока, проведение процесса до конечной концентрации, измерение режимных параметров процесса, в том числе значений тока и напряжения, определение по ним электрического сопротивления электродиализатора, корректирование электрического параметра, отличающийся тем, что в качестве электрического параметра корректируют электрическое сопротивление раствора, для чего часть диализата или концентрата рециркулируют в начало процесса.

Недостатком способа также является использование циркуляционной схемы деминерализации (с общим контуром циркулирования), что не позволяет достичь высокой производительности процесса. Скорость деминерализации снижается по мере уменьшения проводимости дилюата.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение заключается в разработке высокопроизводительного способа электродиализного обессоливания раствора электролита.

Техническим результатом изобретения является достижение бесперебойности процесса обессоливания, оптимизация способа электродиализного обессоливания раствора электролита, уменьшение энергопотребления в процессе электродиализного обессоливания раствора, повышение скорости процесса, его надежности и производительности, уменьшение себестоимости оборудования, а также увеличения степени использования оборудования.

Указанный технический результат достигается в способе электродиализного обессоливания раствора электролита, согласно которому осуществляют последовательное обессоливание раствора в ступенях обессоливания (установки электродиализного обессоливания), каждая из которых включает контур циркуляции дилюата и контур циркуляции концентрата, соединенные с, по меньшей мере, одним электродиализным модулем. Ступени соединены проточным контуром дилюата и проточным контуром концентрата. Ступени также содержат баки смешения дилюата и концентрата, связанные с контурами циркуляции дилюата и концентрата соответственно, краны, расположенные на контурах циркуляции дилюата и концентрата. Для достижения результата осуществляют регулируемую подачу электролита в проточный контур дилюата, который последовательно соединен с контурами циркуляции дилюата ступеней обессоливания, начиная с первой и до последней (N-ой) через, по меньшей мере, один электродиализный модуль, содержащий секции концентрата и дилюата, после чего электролит подают в электродиализный модуль первой ступени деминерализации и производят обессоливание электролита, далее полученный дилюат через контуры циркуляции дилюата и проточный контур дилюата направляют в электродиализные модули последующих ступеней деминерализации, при этом, осуществляют регулируемую подачу концентрата в проточный контур концентрата, который последовательно соединен с баками концентрата и контурами циркуляции концентрата ступеней обессоливания, начиная с последней до первой через последовательно соединенные электродиализные модули и проходит в противоположном направлении относительно направления проточного контура дилюата. При этом, на выходе из первой ступени определяют электрическое сопротивление концентрата, а на выходе из последней ступени определяют электрическое сопротивление дилюата. На основании полученных результатов корректируют подачу электролита и концентрата.

Контур циркулирования дилюата ступени включается в себя: полости обессоливания одного или двух электродиализных модуля, подключенные к насосу циркуляции дилюата и баку смешения дилюата. Контур циркулирования концентрата ступени включается в себя: полости концентрирования одного или двух электродиализных модуля, подключенные к насосу циркуляции дилюата и баку смешения дилюата.

В способе может использоваться от двух до N ступеней обессоливания.

Каждая ступень может содержать несколько последовательно соединенных электродиализных модуля.

Электродиализные модули представляют собой оборудование фильтр-прессового типа и состоят из двух многократно повторяющихся секций: секции концентрирования (для сбора концентрата) и секции обессоливания (для сбора дилюата) с размещенными с разных сторон от них катодом и анодом. Секции концентрирования и обессоливания состоят из набора прокладок, катионитовых и анионитовых мембран.

На электродиализные модули наложено электрическое поле постоянного тока и напряжения.

Проточный контур дилюата состоит из насоса подачи электролита и трубопровода, соединяющего последовательно ступени деминерализации от первой до N-ной через баки смешения дилюата.

Проточный контур концентрата состоит из бака концентрата, насоса подачи концентрата и трубопровода, соединяющего ступени деминерализации от N-ной до первой через баки смешения концентрата.

Контур циркуляции приэлектродного раствора (ПЭР) состоит из бака ПЭР, насоса подачи ПЭР и трубопровода подачи ПЭР.

В качестве режимных параметров процесса измеряют:

1. Значения силы тока и напряжения на источнике питания ЭДМ. По измеренным значениям силы тока и напряжения рассчитывают электрическое сопротивление электродиализного модуля как отношение напряжения к силе тока;

2. Электрическую проводимость дилюата на выходе N-ной ступени;

3. Электрическую проводимость концентрата на выходе первой ступени.

Осуществляют корректирование электрического параметра проводимости концентрата для достижения стабильности уровней проводимости в секциях путем регулирования подачи концентрата в проточный контур концентрата.

Осуществляют корректирование электрического параметра проводимости дилюата путем регулирования подачи электролита в проточный контур дилюата для достижения требуемой проводимости дилюата на выходе N-ой ступени.

Кроме того, регулируют рН электролита путем подачи раствора гидроксида натрия в электролит. Таким образом, осуществляют регулирование кислотности электролита и достигается требуемый уровень рН для ряда сфер применений.

Подача электролита и концентрата в ступени в противоположные стороны (концентрата - в проточный контур, соединяющий ступени обессоливания от последней до первой, а дилюата - в проточный контур, соединяющий ступени от первой до последней) способствует проведению процесса электродиализа электролита с максимально возможной плотностью тока в электродиализном модуле, при максимальной степени использования источников тока в течение всего процесса обессоливания раствора. Это обусловлено тем, что проводимость электролита в процессе проведения обессоливания в электродиализных модулях уменьшается от первой ступени к N-ой, вследствие чего электрическая мощность источника тока снижается в электродиализных модулях от первой ступеней к n-ой. В результате чего производительность процесса обессоливания существенно падает. Возможность подачи концентрата проточного контура в противоположном направлении по отношению к подаче дилюата позволяет повысить скорость деминерализации электролита, что существенно снижает энергозатраты на процесс и обеспечивает повышение производительности способа.

Кроме того, последовательное введение концентрата в электродиализные модули каждой из ступеней обессоливания в обратном порядке, от последней ступени к первой принципиально, поскольку проводимость электролита на последних ступенях существенно ниже. Таким образом, последовательное введение концентрата в электродиализные модули с электролитом с меньшей проводимостью, позволяет сохранить стабильность проводимости электролита и, как следствие, поддержать мощность источника тока на всех ступенях примерно на одном уровне, что существенно ускоряет процесс обессоливания, снижает энергозатраты на процесс и обеспечивает повышение производительности способа.

Такой способ позволяет использование в конструкции унифицированных ступеней (блоков), изменяя количество ступеней можно увеличивать/уменьшать производительность способа. Возможность перекрытия кранов в циркуляционных контурах ступеней обессоливания позволяют выводить в ремонт индивидуально каждую ступень без остановки производства, что обеспечивает бесперебойность процесса обессоливания.

Использование в способе n-го количества ступеней обессоливания и наличие в каждой из ступеней обессоливания установки контура циркуляции дилюата, контура циркуляции концентрата, соединенных с, по меньшей мере, одним электродиализным модулем, баков смешения дилюата и концентрата, связанных с контурами циркуляции дилюата и концентрата соответственно, кранов, расположенных на контурах циркуляции дилюата и концентрата, позволяет осуществлять процесс обессоливания бесперебойно. Это достигается за счет возможности перекрытия кранов, расположенных на контурах циркуляции дилюата и концентрата, соединенных с электродиализными модулями одной из ступеней в случае неисправности ступени и направлением электролита на обессоливание по проточному контуру дилюата в следующую ступень. В результате удается достичь сохранения бесперебойности работы установки и производительности процесса обессоливания. Кроме того, возможность добавления к установке дополнительных ступеней взамен вышедших из строя также обеспечивает поддержание производительности на заданном уровне.

Применение блочной конструкции установки электродиализного обессоливания способствует:

1) уменьшению длины трубопроводов в контурах циркулирования, уменьшению высоты подъема продукта - снижение гидравлического сопротивления в трубопроводе, тем самым повышение расхода продукта через электродиализный модуль, что благоприятно влияет на производительность электродиализа;

2) уменьшению расходов в проточном контуре, которые равны производительности установки, что способствует использованию трубопроводов меньшего сечения, что обеспечивает экономию в себестоимости;

3) каждый блок работает в своем режиме и не изменяет свою электрическую мощность в процессе работы, тем самым нет необходимости устанавливать во все блоки источники питания максимальной мощности - увеличение степени использования оборудования.

Кроме того, в настоящем способе осуществляется регулировка подачи концентрата для поддержания проводимости концентрата на выходе из контура концентрата для достижения сопоставимой проводимости дилюата и концентрата в контурах циркуляции. Это способствует увеличению надежности работы электродиализного модуля (и процесса обессоливания в целом) за счет значительного снижения вероятности короткого замыкания, а также увеличению срока эксплуатации электродиализных модулей ступеней обессоливания за счет увеличению ресурса анионитовых и катионитовых мебран.

Возможность осуществления регулирования скорости подачи электролита в проточный контур дилюата обеспечивает получение требуемой степени обессоливания электролита на выходе из проточного контура дилюата.

Возможность последовательного включения электродиализных модулей в контурах циркулирования позволяет снизить количество насосного оборудования, и, таким образом, дополнительно упростить способ и снизить его трудоемкость.

Кроме того, контур концентрата ступени обессоливания электродиализной установки (установка электродиализного обессоливания) может быть соединен со ступенью выделения соляной кислоты и гидроксида натрия из концентрата, в частности с, по меньшей мере, одним электродиализным модулем, обеспечивающем выделение из концентрата (раствора солей) растворов кислоты и щелочи, которые могут быть использованы в процессе СИП-мойки установки для очистки мембран от загрязнений.

Ступень выделения кислоты (например, соляной кислоты) и щелочи (например, гидроксида натрия) из концентрата (система выделения кислоты и щелочи) может содержать один или несколько электродиализных модулей, количество которых определяется требуемой производительностью установки и требуемой концентрацией кислоты и щелочи.

Значительное количество процессов электродиализной деминерализации характеризуется тем, что основным компонентом концентрата является хлорид натрия (NaCl). Применение в способе электродиализного обессоливания раствора электролита электродиализного выделения растворов кислоты и щелочи позволяет получать в процессе обессоливания раствор соляной кислоты и едкого натра, которые используются в процессах СИП-мойки оборудования. Таким образом, в результате реализации настоящего способа удается дополнительно достичь повышения экологичности процесса за счет значительного снижения количества сточных вод, а также существенного снижения себестоимости продукции за счет экономии реагентов на процессе СИП-мойки.

Сущность изобретения поясняется фигурами. На фигуре 1 изображена функциональная схема технологического процесса электродиализного обессоливания раствора электролита. На фигуре 2 изображена схема электродиализного модуля. На фигуре 3 изображена функциональная схема технологического процесса электродиализного обессоливания раствора электролита со ступенью выделения кислоты (соляной кислоты) и щелочи (гидроксида натрия) из концентрата. На фигуре 4 изображена схема электродиализного модуля, обеспечивающего выделение растворов кислоты и щелочи.

На фигурах позициями 1-53 обозначены:

1 - трубопровод проточного контура дилюата,

2 - контур циркуляции дилюата,

3 - проточный контур концентрата,

4 - контур циркуляции концентрата,

5 - трубопровод для подачи ПЭР в электродиализные модули,

6 - контур циркуляции ПЭР,

7 - насос подачи электролита в бак смешения дилюата,

8 - насос циркуляции дилюата,

9 - насос подачи концентрата,

10 - насос циркуляции концентрата,

11 - насос подачи ПЭР,

12 - кран,

13 - биполярная мембрана,

14 - катионитовая мембрана,

15 - анионитовая мембрана,

16 - первая ступень обессоливания (деминерализации),

17 - вторая ступень деминерализации,

18 - N-ступень (последняя ступень) деминерализации,

19 - первый электродиализный модуль,

20 - второй электродиализный модуль,

21 - бак с концентратом,

22 - бак смешения дилюата,

23 - бак смешения концентрата,

24 - бак ПЭР,

25 - электрод катод,

26 - электрод анод,

27 - камера дилюата,

28 - камера концентрата,

29 - коллектор дилюата,

30 - коллектор концентрата,

31 - кран,

32 - кран,

33 - кран,

34 - насос дилюата ступени выделения кислоты и щелочи,

35 - насос раствора кислоты,

36 - насос раствора щелочи,

37 - циркуляционная емкость для раствора щелочи,

38 - электродиализный модуль выделения кислоты и щелочи,

39 - циркуляционная емкость для деминерализованной воды (дилюата),

40 - циркуляционная емкость для раствора кислоты,

41 - накопительный бак щелочи,

42 - накопительный бак кислоты,

43 - переток (трубопровод) в накопительный бак щелочи,

44 - контур раствора щелочи,

45 - контур раствора кислоты,

46 - контур дилюата ступени выделения кислоты и щелочи,

47 - переток (трубопровод) в накопительный бак кислоты,

48 - отвод деминерализованной воды (дилюата),

49 - ступень выделения кислоты и щелочи,

50 - камера дилюата электродиализного модуля ступени выделения кислоты и щелочи,

51 - камера раствора щелочи электродиализного модуля ступени выделения кислоты и щелочи,

52 - камера раствора кислоты электродиализного модуля ступени выделения кислоты и щелочи,

53 - подача приэлектродного раствора (ПЭР).

Электролит подают в трубопровод проточного контура дилюата 1 и далее в бак смешения дилюата 22 первой ступени обессоливания (деминерализации) 16 посредством насоса подачи электролита 7. К баку смешения дилюата 22 подключен контур циркуляции дилюата 2 через последовательно соединенные электродиализные модули 19, 20. В контур циркуляции дилюата 2 электролит подают насосом 8. В каждом из электродиализных модулей, представляющих собой оборудование фильтр-прессового типа и состоящих из двух многократно повторяющихся камер (секций): камеры концентрата 28 (секции концентрирования) для сбора концентрата и камеры дилюата 27 (секции обессоливания) для сбора дилюата, размещены катод 25 и анод 26 к которым подключают источник постоянного тока, а также катионитовые 14, анионитовые 15 мембраны, биполярные мембраны 13. Таким образом, катод 25 и анод 26 размещены в приэлектродных областях, миграция ионов к которым ограничена биполярными мембранами 13 и которые омываются специальным приэлектродным раствором - раствором гидроксида натрия. Применение биполярных мембран 13 предотвращает поступление катионов и анионов из рабочей среды в приэлектродное пространство. Таким образом, обеспечивается постоянство состава приэлектродного раствора, что обеспечивает постоянную величину электропроводности приэлектродного раствора и повышает производительности установки, увеличивает срок службы электродов. Из бака смешения дилюата 22 электролит подают в электродиализные модули 19, 20. Перед включением постоянного тока все секции электродиализатора равномерно заполнены катионами и анионами электролита. При включении тока катионы мигрируют через катионитовые мембраны 14 к катоду 25, однако их дальнейшая электромиграция к катоду ограничена малопроницаемой для них биполярной мембраной 13. Соответственно, анионы при протекании постоянного электрического тока мигрируют к аноду 26 через анионитовую мембрану 15, но дальнейшей электромиграции к аноду препятствует биполярная мембрана 13, которая мало проницаема для анионов. В результате возникает симметричный процесс, при котором катионы и анионы из четных камер (секций), называемых камерами (секциями) дилюата 27, мигрируют в нечетные камеры, где они накапливаются, а камеры (секции) принято называть камерами концентрата (секциями концентрирования) 28. Полученный дилюат из секций дилюата электродиализных модулей поступает в коллектор дилюата 29, бак смешения дилюата 22 и далее по проточному контуру дилюата в бак смешения дилюата 22 второй ступени деминерализации 17 для повторной деминерализации аналогичным образом вплоть до выхода дилюата (готового продукта) и далее в последующие ступени N.

Концентрат из камеры концентрата поступает в коллектор концентрата 30.

При этом, с увеличением количества пройденных дилюатом ступеней его проводимость снижается. Также снижается мощность источника тока, зависящая от проводимости, в результате чего скорость процесса обессоливания уменьшается, также, как и производительность. В каждой последующей ступени проводимость дилюата меньше, чем в предыдущей. Для увеличения и стабилизации проводимости электролита параллельно подают концентрат в трубопровод проточного контура концентрата 3 посредством подачи насосом концентрата 9 и далее в бак смешения концентрата 23 последней ступени N деминерализации 18. К баку смешения концентрата 23 подключен контур циркулирования концентрата 4 через последовательно соединенные электродиализные модули 19, 20. Концентрат подают в электродиализный модуль насосом циркуляции концентрата 10. Далее полученный из продукта концентрат из бака смешения концентрата 23 поступает по проточному контуру концентрата в бак смешения концентрата 23 предыдущей ступени деминерализации N-1 аналогичным образом вплоть до первой ступени деминерализации 16 и слив концентрата в бак с концентратом 21. Контур циркуляции приэлектродного раствора (ПЭР) 6 служит для подачи приэлектродного раствора насосом подачи ПЭР 11 из бака ПЭР 24 в приэлектродные камеры электродиализных модулей 19, 20.

При выходе из строя электродиализных модулей ступени 2 на время ремонта осуществляют перекрытие кранов 32, 12, в результате чего электролит направляется в бак смешения концентрата и электродиализные модули следующей ступени. Ввиду возможности простого подключения к установке дополнительных ступеней обессоливания (наращивания ступеней) возможно на время ремонта одной из ступеней использовать дополнительные ступени, что обеспечивает бесперебойную работу установки при высокой производительности.

Дополнительные ступени подключаются путем подсоединения бака смешения дилюата ступени к трубопроводу проточного контура дилюата и бака смешения концентрата - к проточному контуру концентрата 3, а также электродиализного модуля к трубопроводу для подачи ПЭР 5 в электродиализные модули.

Требуемая степень обессоливания на выходе достигается путем регулирования производительности насоса подачи электролита 7 в проточный контур дилюата 1.

Для уменьшения энергозатрат деминерализации электролита последовательный контур концентрата проходит через ступени деминерализации в обратном порядке, от последнего к первому, для выравнивания уровней проводимости в секциях концентрирования и секциях дилюата электродиализных модулей 19, 20. Стабильность уровней проводимости в секциях обеспечивается путем регулирования степени проводимости концентрата на сбросе из первой ступени деминерализации 16.

Приведенный пример является частным случаем и не исчерпывает всех возможных реализаций изобретения.

Блочная структура процесса позволяет создавать установки модульного исполнения, что является преимуществом в плане удобства добавления ступеней для изменения производительности процесса или выключения ступеней из процесса для обслуживания и ремонта, перекрыв краны 12, 31, 32, 33 в контурах циркулирования.

При осуществлении способа электродиализного обессоливания раствора электролита с параллельным выделением кислоты и щелочи из образующегося концентрата контур концентрата 3 соединяют со ступенью выделения соляной кислоты и гидроксида натрия из концентрата 49. Рассол (концентрат) с предыдущей ступени обессоливания (Ступени 1) 16 по контуру концентрата 3 поступает в циркуляционную емкость для обессоленной воды 39 и далее по контуру дилюата системы разделения кислоты и щелочи 46. Концентрат подается насосом дилюата системы разделения кислоты и щелочи 34 в камеру дилюата 50 электродиализного модуля 38 ступени разделения кислоты и щелочи 49. Электродиализный модуль выделения кислоты и щелочи 38 представляет собой камеру, ограниченную, со стороны катода 25 катионитовой мембраной 14, а со стороны анода 26 анионитовой мембраной 15. Таким образом, при наложении электрического поля, катионы мигрируют через катионитовую мембрану 14 к катоду 25, а анионы через анионитовую мембрану 15 к аноду 26. Приэлектродные камеры 6 ограничены биполярными мембранами 13, которые омываются подаваемым специальным приэлектродным раствором 53 - раствором гидроксида натрия, для предотвращения попадания ионов в приэлектродные области. Катионы и анионы концентрируются в камерах раствора щелочи 51 и камерах раствора кислоты 52. Кроме того, в камеры электродиализного модуля (ЭДМ) из циркуляционных емкостей для раствора кислоты 40 и для раствора щелочи 37 по контурам растворов щелочи и кислоты 44, 45 соответствующими насосами 35, 36 подается щелочь и кислота. В камеры ЭДМ щелочь подается по контуру раствора щелочи 44, а кислота - по контуру раствора кислоты 45. Концентрат вводится в камеры ЭДМ по контуру дилюата системы разделения кислоты и щелочи 46. В итоге процесса в камере 50 образуется деминерализованная вода, которая отводится по контуру деминерализованной воды 46 в циркуляционную емкость для деминерализованной воды 39 и сбрасывается через контур 48 (таким образом, изначально в емкость для деминерализованной воды 39 заполняется концентратом, но в результате циркуляционного процесса деминерализации, в емкость 39 поступает дилюат, разбавляя концентрат, и в результате чего вместо концентрата в емкости 39 получают дилюат, который отводят через контур 48). Полученные в камерах ЭДМ растворы кислоты и щелочи отводятся по соответствующим контурам 44, 45 в циркуляционные емкости для раствора щелочи 37 и кислоты 40 и далее сбрасываются накопительные баки кислоты 42 и щелочи 41 по трубопроводам 47 и 43 соответственно. Необходимая производительность установки достигается созданием набора из N-камер (до 250-300), объединенных в единый контур. При необходимости (увеличение производительности, концентрации кислоты и щелочи) устанавливаются дополнительные модули. N-камер кислоты и N-камер щелочи также объединены в контуры растворов кислоты и щелочи.

Кроме того, возможность осуществления регулирования кислотности электролита подачей раствора гидроксида натрия позволяет достичь требуемого уровня рН для ряда сфер применений, в частности, при деминерализации молочной сыворотки.

Промывка (мойка) ионообменных мембран электродиализных модулей, оборудования и трубопроводов установки в технологическом процессе деминерализации обеспечивает дополнительное повышение скорости процесса, его надежности и производительности ввиду исключения образования солевых отложений в оборудовании. Мойка электродиализной установки охватывает все без исключения составные части установки, которые непосредственно соприкасались с обрабатываемыми растворами. В настоящем способе промывка осуществляется с использованием нового электрохимического метода мойки, включающего следующие этапы:

1. Первая промывка водой трубопроводов и оборудования установки, ионообменных мембран электродиализных модулей,

2. Щелочная промывка трубопроводов и оборудования установки, ионообменных мембран электродиализных модулей (используется щелочной раствор). При этом система промывается с одновременной подачей на электродиализные модули напряжения с периодической сменой полярности. Промывка выполняется до момента выравнивания электросопротивления модуля в прямом и обратном направлении),

3. Вторая промывка водой трубопроводов и оборудования установки, ионообменных мембран электродиализных модулей (вымывание остатков щелочи из системы),

4. Кислая промывка трубопроводов и оборудования установки, ионообменных мембран электродиализных модулей (готовится водный раствор кислоты и система промывается с подачей на электродиализные модули напряжения с периодической сменой полярности, мойка выполняется до достижения установленного времени),

5. Третья промывка водой трубопроводов и оборудования установки, ионообменных мембран электродиализных модулей (вымывание кислоты из технологической системы),

6. Электрохимическая промывка трубопроводов и оборудования установки, ионообменных мембран электродиализных модулей (высокая степень очистки мембран электродиализного модуля путем проведения деминерализации воды до достижения установленного показателя проводимости).

Таким образом, изобретение может быть использовано для глубокого обессоливания минерализованной воды, опреснения природных соленых и солоноватых вод, деионизации сточных вод промышленных производств, для получения натуральной и концентрированной творожной сыворотки, деминерализованной методом электродиализа, предназначенной для получения молочных, молокосодержащих, кисломолочных продуктов, мороженого и замороженных десертах, применения в производстве молочных консервов, детских и диетических продуктов, хлебобулочных и кондитерских изделий, в колбасном производстве и может найти применение в других отраслях промышленности, где используются подобные способы.

1. Способ электродиализного обессоливания раствора электролита, характеризующийся тем, что осуществляют последовательное обессоливание раствора в ступенях обессоливания, каждая из которых включает контур циркуляции дилюата и контур циркуляции концентрата, соединенные с по меньшей мере одним электродиализным модулем, краны, расположенные на контурах циркуляции дилюата и концентрата, для этого производят регулируемую подачу электролита в проточный контур дилюата, который последовательно соединен с контурами циркуляции дилюата ступеней обессоливания, начиная с первой и до последней через по меньшей мере один электродиализный модуль, после чего электролит подают в электродиализный модуль первой ступени деминерализации и производят его обессоливание,

далее полученный дилюат через контуры циркуляции дилюата и проточный контур дилюата направляют в электродиализные модули последующих ступеней деминерализации,

при этом осуществляют регулируемую подачу концентрата в проточный контур концентрата, который последовательно соединен с контурами циркуляции концентрата ступеней обессоливания, начиная с последней до первой через последовательно соединенные электродиализные модули, и проходит в противоположном направлении относительно направления проточного контура дилюата,

при этом на выходе из первой ступени обессоливания определяют электрическое сопротивление концентрата, а на выходе из последней ступени определяют электрическое сопротивление дилюата

и корректируют подачу электролита и концентрата на основании полученных результатов.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что осуществляют последовательное включение электродиализных модулей.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в электродиализном модуле установлена биполярная мембрана.

4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в приэлектродное пространство катода и анода, ограниченное биполярными мембранами, подают приэлектродный раствор.

5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что контур концентрата ступени обессоливания может быть соединен со ступенью выделения соляной кислоты и гидроксида натрия из концентрата, содержащей электродиализный модуль.

6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что осуществляют электрохимическую промывку ионообменных мембран.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для минерализации питьевой воды в напорных фильтрах. Минерализующий картридж напорного фильтра для питьевой воды содержит пластиковый корпус 1 с узлами ввода 2 и вывода 3 воды с расположенным в нем минерализующим элементом 4.

Заявленное изобретение может быть использовано в микробиологии и водоочистке. Камера 1 для генерирования импульсного электрического поля, которая содержит трубку 2 с двумя открытыми концами 3 и 4, снабженными средствами крепления 5 и 6.

Группа изобретений может быть использована в водоочистке. Способ биологического удаления азота из неочищенной воды включает автотрофную нитрификацию и последующую денитрификацию.

Изобретение относится к конструкции аппарата получения дистиллированной воды, используемой в медицинской, фармацевтической, биотехнической, электронной, химической и других отраслях промышленности.

Предложение относится к устройствам для разделения углеводородных эмульсий типа «вода-нефть-газ». Вертикальный отстойник включает цилиндрический вертикальный корпус с датчиками уровней нефти и границы раздела фаз нефть-вода, коаксиально установленную обечайку, патрубок ввода водонефтяной смеси, распределительное устройство для ввода водонефтяной смеси, патрубки вывода нефти, воды и газа.

Изобретение относится к жесткой таре для хранения питьевой воды, имеющей в поперечном сечении прямоугольник. Бак для модуля водоподготовки содержит накопительно-расходный резервуар 1 для подготовленной воды 2, емкость 3 для размещения в ней средств водоподготовки, плоскую опорную раму 4, поворотную крышку 5, вертикальные ребра жесткости 6 накопительно-расходного резервуара 1, траверсы 7, воздушный фильтр 8, окно 9, трубу 10.

Изобретение предназначено для получения очищенной воды из нефтепромысловых сточных вод (НСВ) и может быть использовано в системе поддержания пластового давления при заводнении нефтяных месторождений.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ получения эффективного многофункционального штаммового средства для активации микроорганизмов в канализационных водах.

Изобретение относится к водоподготовке и может быть использовано для обеспечения населения питьевой водой. Сначала проводят предварительную механосорбционую очистку воды до остаточных включений размером не более 1 мкм в блоке, содержащем картриджи 4 и 5 с фильтрами, заполненными кварцевым песком и активированным углем, и картриджи 6 и 7 микронной и ультрамикронной очистки.

Изобретение относится к технологии утилизации гальванических растворов, содержащих ионы шестивалентного хрома, и может быть использовано в машиностроительной, радиоэлектронной, электротехнической промышленности, приборостроении, гальванотехнике.

Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод и их осадков от яиц гельминтов, цист и ооцист простейших. Для обработки сточных вод используют воздействие ультразвуком в диапазоне мощности от 0,1 до 1 Вт/см2 в течение 60-75 минут. Для обработки осадка сточных вод используют воздействие ультразвуком мощностью 0,6 Вт/см2 в течение 75 минут. Предложенное изобретение обеспечивает высокую эффективность дезинвазии сточных вод и их осадка на очистных сооружениях. 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к способу очистки сточных вод промышленных предприятий от ионов тяжелых металлов. Очистку сточных вод осуществляют путем сорбции на твердом сорбенте. В качестве сорбента используют пенобетон марки по средней плотности D400 с размером зерен сорбента от 3,0 до 5,0 мм, модифицированный гексоцианоферратом калия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный пенобетон D400 - 97,0-99,0; гексоцианоферрат калия, K4[Fe(CN)6] - 1,0-3,0. Технический результат заключается в повышении степени очистки и увеличении скорости фильтрации. 1 табл.

Изобретение относится к способам очистки потока углеводородсодержащих отходов с использованием микропористых материалов, обладающих свойствами фильтрации и адсорбции. Способ включает прохождение потока углеводородсодержащих отходов через микропористую мембрану для получения водного пермеата и углеводородсодержащего ретентата. Причем мембрана содержит гидрофобную полимерную матрицу и гидрофильный, тонкораздробленный наполнитель в виде частиц, распределенный по указанной матрице, а полимерная матрица имеет поры со средним объемным диаметром менее 1,0 микрона, и по меньшей мере 70% пор имеют средний диаметр менее 0,35 микрон. При этом полимерная матрица содержит полиолефин, а тонкораздробленный наполнитель в форме частиц содержит неорганический материал-наполнитель, выбранный из группы, состоящей из диоксида кремния, оксида алюминия, оксида кальция, оксида цинка, оксида магния, оксида титана, оксида циркония, и их смесей. Технический результат заключается в повышении уровня добычи углеводородов, а также устранении экологических проблем. 11 з.п. ф-лы, 2 ил., 7 табл., 4 пр.

Предложен клапан для регулировки потока жидкости, протекающей через канал, образованный в стенке посадочного гнезда для картриджа в системе для обработки жидкости, причем указанный клапан содержит по меньшей мере клапанный корпус, ограничивающий по меньшей мере одно отверстие, и по меньшей мере один подвижный клапанный компонент, выполненный с возможностью перемещения по отношению к клапанному корпусу. Подвижный клапанный компонент содержит регулирующую часть, выполненную с возможностью выборочного перекрытия потока жидкости, протекающей по меньшей мере через одно отверстие, и приводную часть, выполненную с возможностью взаимодействия с приводным устройством для привода клапана, вставленным в посадочное гнездо для картриджа. Приводная часть находится в механизме для преобразования линейного перемещения приводного устройства во вращательное движение подвижного клапанного компонента и содержит элемент каждой пары по меньшей мере из одной пары, образованной спиральным контуром и частью, для взаимодействия со спиральным контуром. Технический результат: обеспечение компактности. 7 н. и 8 з.п. ф-лы, 38 ил.

Изобретение может быть использовано в электрохимической обработке растворов. Осуществляют последовательное обессоливание раствора электролита в ступенях обессоливания, каждая из которых включает контур циркуляции дилюата 2 и контур циркуляции концентрата 4, соединенные с по меньшей мере одним электродиализным модулем. Производят регулируемую подачу электролита в проточный контур дилюата 1, который последовательно соединен с контурами циркуляции дилюата 2 ступеней обессоливания, начиная с первой и до последней через по меньшей мере один электродиализный модуль. Электролит подают в электродиализный модуль первой ступени деминерализации и производят его обессоливание, далее полученный дилюат через контуры циркуляции дилюата и проточный контур дилюата направляют в электродиализные модули последующих ступеней деминерализации. Осуществляют регулируемую подачу концентрата 21 в проточный контур концентрата 3, который последовательно соединен с контурами циркуляции концентрата 4 ступеней обессоливания, начиная с последней до первой через последовательно соединенные электродиализные модули, и проходит в противоположном направлении относительно направления проточного контура дилюата. На выходе из первой ступени обессоливания определяют электрическое сопротивление концентрата, а на выходе из последней ступени определяют электрическое сопротивление дилюата и корректируют подачу электролита и концентрата на основании полученных результатов. Предложенное изобретение обеспечивает бесперебойность процесса обессоливания, уменьшение энергопотребления в процессе электродиализного обессоливания раствора, повышение скорости процесса, его надежности и производительности, а также увеличение степени использования оборудования. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх