Электродиализ разбавленных растворов и природных вод

• Автор: Истошин, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1 .АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1 .Электродиализ природных вод.

1.1.1.Способы предотвращения образования осадков в камерах

электродиализатора.

1.2.Электродиализ разбавленных растворов

1.2.1.Особенности деминерализации электродиализом разбавленных растворов.

1.2.1.1 .Методы повышения эффективности электродиализа разбавленных растворов.

1.2.2.Допредельные токовые режимы. Модельные представления

1.2.2.1 .Массоперенос в пустом гладком канале при ламинарном характере течения жидкости

1.2.2.2.Каналы обессоливания с инертными и ионпроводящими

наполнителями Л.
1.2.3.Свсрхпрсдельные токовые режимы
1.2.3.1 .Математическое моделирование сверхпредельного массопереноса
1.2.3.2. Эмпирические и полу эмпирические методы обобщения данных
2 .МАССОПЕРЕНОС ИОНОВ СОЛИ ПРИ СВЕРХПРЕДЕЛЬНЫХ ТОКОВЫХ РЕЖИМАХ.
2.1.Метод определения потоков Н и ОН ионов через мембраны при свсрхпредельных токовых режимах процесса электродиализа.
2.2.Влияние каталитической активности ионогенных групп мембран по отношению к реакции диссоциации воды на вклад эффектов экзальтации и электроконвекции в сверхпредельный массоперенос противоионов солей
3 .МЕТОДИКА ТЕСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНЫХ АППАРАТОВ
3.1 .Схема экспериментальной установки
3.2.0пределение минимальной длины канала обессоливания
3.3.Режим изменения концентрации
3.4.Результаты измерений и их обработка.
3.4.1 .Бинарные электролиты.
3.4.2.Многокомпонентные растворы
3.4.3 .Параметры, определяющие характеристики работы
электродиализаторов.
3.5.Объекты исследований
4.РЕЗУЛЫАТТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МАССОООБМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОРОВ
4.1.Электродиализ однокомпонентных растворов
4.1.1.Прогнозирование массообменных характеристик ЭД при произвольных режимах их эксплуатации. Имитационная модель.
4.1.2.Информационновычислительная система Электродиализ
Менеджер.
4.2.Электродиализ многокомпонентных модельных растворов и природной воды
4.2.1 .Массообменньт характеристика электродиализаторов при обессоливании многокомпонентных растворов. Имитационная модель
4.2.2.Влияние природы анионообменных мембран на процесс
обессоливания многокомпонентных растворов.
4.3.Электромембранная технология очистки природных вод от солей жесткости.
4.3.1.Схема экспериментальной установки.
4.3.2.Режимы эксплуатации отдельных блоков
5.ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ
5.1.1 .Расчет стоимости воды
5.1.2.Задача оптимизации
5.1.3 .Алгоритм расчета.
5.1.4.Пример расчета стоимости обессоливания для электродиализатора.
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


В последнее время для предотвращения осадкообразования применяются полимерные ингибиторы серии и др. В технологических процессах, связанных с концентрированием и разделением солей, предложен ряд способов осуществления избирательного электродиализа с использованием зарядселективных мембран , . Мембраны, полученные последним методом, обладают значительно более низким электрическим сопротивлением, поэтому их используют в процессе концентрирования электролитов. Исследование переноса Ыа и Са2 через бислойную мембрану проводилось в работе . Увеличение заряда поверхности анионита относительно раствора повышает эффективность разделения одно и двухзарядных ионов. Была предпринята попытка, придать мембране МК избирательную проницаемость к однозарядным ионам путем покрытия ее поверхности тонким ионообменным слоем. Нанесение на мембрану МК слоя анионита существенно изменяет ее специфическую селективность от 2. Мембрана приобретала избирательную проницаемость к натрию. Чтобы повысить эффективность удаления силикатов, снизить опасность осадкообразования при обессоливании растворов, содержащих небольшие количества Са2 и 2, повысить степень удаления нитратов, предлагают использовать селективные к монозарядным ионам катионо и анионообменные мембраны и катионит, анионит, являющийся наполнителем камер обессоливания . В качестве ионогенных групп катионообменных материалов предпочтительными являются сульфокислотные группы и небольшое количество слабокислых или слабоосновных групп. В качестве ионогенных групп катионообменных материалов используют четвертичные аммониевые или фосфоновые группы и небольшое количество вторичных и третичных аминов. Поверхностная химическая модификация ионообменных материалов позволяет управлять реакцией диссоциации воды на межфазных границах МАкатионит, МКанионит, увеличивая или ослабляя ее на каждой отдельно взятой границе. В случае, когда модификация проведена для селективного удаления моно или двухзарядных ионов процесс ведут при 0, 1пр. В работах исследовали увеличение специфической селективности мембраны МА при экранировании ее поверхности мембраной МГА. Понамаревым М. И. и сотр. МА и МГА или формирование ацетат целлюлозной мембраны АЦМ на поверхности анионитовой мембраны. Исходный раствор, имитирующий сточную воду шахты Петровская ПО Донецкуголь, содержал, гл 2. СаС0. С и НС по 1. Порции имитата шахтной воды обессоливали в циркуляционном режиме. Осажденный на катионитовой мембране анионит уменьшал перенос в концентрат иона Са2 и практически исключал перенос иона М2. Хотя перенос Са через модифицированную мембрану был малым в раз меньше, чем 4, их содержание в концентрате вследствие высокой степени концентрирования достигало 0. С учетом концентрации 0. Са4 в рассольных камерах . Однако, ни в одном из опытов осадкообразование в аппаратах не было обнаружено. В тоже время в аналогичных условиях в аппарате с не модифицированными мембранами наблюдалась интенсивная кристаллизация Са4 в рассольных камерах. Авторы работ , показали, что в случае применения модифицированных мембран подкисление рассола приводит к образованию комплексной кислоты Н2Са, соли которой более растворимы чем, СаБОд. По мерс опреснения раствора перенос ОН в рассол увеличивался. В связи с этим был сделан вывод о том, что электродиализ в аппарате с модифицированными мембранами следует рассматривать как первую ступень опреснения. Дальнейшее опреснение должно проводится в ЭД с обычными ионитовыми мембранами. Гребенюк В. Д. и сотр. Са2 в имитате шахтной воды на параметры получения высококонцентрированного рассола электродиализом с использованием мембран МК и МА. Исходный раствор, который имитировал шахтную воду хлоридносульфатного С. ЭД с рабочей площадью мембран см2 и межмембранным расстоянием 6 мм. Продолжительность каждого эксперимента составляла ч при плотности тока мАсм . Полученные данные показали, что хронопотенциометрическим методом не удается определить момент образования осадка на ионообменной мембране МК , а значит и максимальную концентрацию Са2 в исходном имитате, при котором осадок еще не образуется.