Процессы обессоливания и концентрирования в однопоточных электродиализаторах

• Автор: Ильина, Светлана Игоревна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1 .ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Пресная вода: состояние вопроса
1.2 Соленые воды - источник природных ресурсов
1.3 Методы обессоливания и концентрирования
1.3.1 .Дистилляция и ионный обмен
1.3.2.Мембранные методы опреснения
1.3.2.1.Электродиализ
1.3.2.2.0братный осмос
1.3.3. Сравнительная характеристика основных
методов обессоливания и концентрирования
1.4 .Основы мембранных процессов разделения
1.4.1.Толщина диффузионного слоя
1.'4 ^-Концентрационная поляризация
1.5.Эксплуатация электродиализных установок •
1 .б.Выводы по литературному обзору
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 .Цель экспериментальной работы
2.2.Установка для проведения электродиализного
обессоливания и концентрирования
2.3.Конструкция однопоточного электродиализатора
2.4.Методика проведения эксперимента
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 .Обоснование выбора исходных концентраций
растворов, поступающих на электродиализное разделение
3.2 .Изучение влияние концентрационной поляризации
на протекание процесса электродиализа в однопоточном модуле

3.2.1.Влияние рабочей плотности тока на электродиализное обессоливание растворов с низкой исходной концентрацией
3.2.2. Влияние рабочей плотности тока на электродиализное обессоливание растворов с высокой начальной концентрацией
3.2.3. Зависимость общего сопротивления электродиализатора от плотности тока
3.2.4. Влияние расхода дилюата на обессоливание растворов с низкой исходной концентрацией
3.2.5. Влияние расхода дилюата на обессоливание растворов с высокой исходной концентрацией
3.3. Математическое описание процесса электродиализного обессоливания с учетом конвективно-диффузионного переноса
3.3.1. Механизм переноса раствора в электродиализной ячейке
3.3.2. Уравнение для нахождения концентрации обессоленного раствора на выходе из однопоточного электродиализного аппарата
3.3.3. Анализ адекватности разработанного математического

описания на разных стадиях поляризации
3.4.Предельное концентрирование в однопоточных электродиализаторах
4.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМАХ
4.1 .Применение однопоточных электродиализаторов для обессоливания и концентрирования
4.1.1 .Алгоритм расчета процесса одновременного обессоливания и концентрирования в однопоточных элекгродиализаторах
4.1.2.Рабочие характеристики
однопоточных электродиализаторов
4.1.3 .Сравнительный анализ характеристик различных

электродиализаторов
4.2.Комплексные технологические схемы с использованием однопоточных электродиализаторов
4.2.1 .Технологическая схема очистки
промышленных промывных вод
4.2.2.Комплексная технологическая схема переработки
морских и океанских вод
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ния и никелирования с помощью электродиализа. Обессоленные сточные воды рекомендуется возвратить на промывку деталей, а концентрат — в гальваническую ванну.
Стоит заметить, что в некоторых случаях в одной технологической схеме используются два метода обессоливания, например, электродиализ и ионный обмен [13] или электродиализ и обратный осмос[31]. Такие сочетания позволяют наиболее эффективно проводить процесс, используя достоинства обоих методов и нивелируя их недостатки.
Однако при любых вариантах эксплуатации электродиализных аппаратов вода, идущая на опреснительную электродиализную установку, должна быть очищена от грубо-дисперсных и коллоидных загрязнений, а также от микроорганизмов. Особенно тщательно необходимо удалять из исходной воды железо, марганец и соли жесткости. При подготовке исходной воды, направляемой в электродиализные установки грубодисперсные и коллоидные примеси удаляются коагуляцией, отстаиванием и фильтрованием на кварцевых и антрацитных фильтрах, а для уничтожения микроорганизмов проводится ее хлорирование. Такая обработка необходима для предотвращения образования осадков в камерах, вызывающих увеличение омического сопротивления, осуществляется обработкой воды перманганатом марганца и фильтрованием через Мп-катионитные и патронные целлюлозные фильтры. Для вод с высокой жесткостью и большим содержанием сульфатов в камерах опреснительной установки возможно выпадение осадков гипса, карбонатов кальция и гидроокиси магния. Поэтому для нормальной эксплуатации установки необходимо выдерживать в рассольных камерах допустимую степень концентрирования этих солей или подвергать воду предварительному умягчению.
Первые электродиализные установки, имеющие практическое значение для опреснения воды, появились в 1952 -1955г. В 1959 г. была пущена крупная опреснительная станция в Велкоме (ЮАР) проектной производительностью 11 тыс м3/сут. В литературе [53] приводится краткое описание некоторых зарубежных установок и отечественных опреснительных станций и электродиали-