6.6.3.4.Электродиализ.
Электродиализом называют процесс переноса ионов через мембрану под действием приложенного к ней электрического поля. Для очистки сточных вод методом электродиализа используют электрически активные ионитовые мембраны.
Указанный процесс используют для опреснения соленых вод, а также очистки промышленных сточных вод и отработанных технологических растворов.
Ионитовая мембрана, помещенная в электролизную ванну, действует как ионитный фильтр: она проницаема только для ионов, имеющих заряд того же знака, что и у подвижных (обменных) ионов ионообменной смолы, из которых изготовлена мембрана. Различают два типа ионитовых мембран: катионитовые и анионитовые. Первые из них пропускают через себя лишь катионы, вторые - анионы. Следует подчеркнуть, что ионитовые мембраны не требуют специальной регенерации. В таблице 6.10 представлены основные свойства отечественных ионитовых мембран.
Таблица 6.33
Основные свойства ионитовых мембран.
Марка |
Толщина |
Ионообменная емкость |
Селективность в 0,1 м |
Электрическое сопротивление, Ом/см2 |
Прочность на разрыв, |
|
|
мм |
мг-экв/г |
р-ре NaCl |
Удельное |
поверхностное |
МПа |
Анионитовые мембраны |
||||||
МА-40 |
0,5-0,7 |
3-4,4 |
0,94 |
200-250 |
12-17 |
12-13 |
МА-100 |
0,3 |
2-2,3 |
0,97 |
150-180 |
3,5-6 |
12-14 |
А-4 |
0,6 |
3,5 |
0,93 |
- |
- |
- |
РМА |
0,1 |
5 |
0,96 |
104 |
1 |
8 |
Китионитовые мембраны |
||||||
МК-40 |
0,4-0,7 |
2,3-2,5 |
0,96 |
180-203 |
9,8-16,2 |
12-15 |
МК-100 |
0,3 |
2,5-2,8 |
0,97 |
120-150 |
2,4-5 |
12-15 |
К-2 |
0,6-0,7 |
2 |
0,96 |
- |
- |
- |
РМК-10 |
0,3 |
1,9 |
0,86 |
208 |
6,3 |
13 |
Процесс очистки сточных вод осуществляется в многокамерных аппаратах (электродиализаторах), в которых плоские мембраны расположены параллельно. Схема процесса электродиализа представлена на рис. 6.33, а схема циркуляционной электродиализной установки непрерывного действия на рис. 6.34.
Рис. 6.62 Схема процесса электродиализа (цифры в кружках - номера камер)
А - анионитовые мембраны, К - катионитовые мембраны, 1 - выход газообразного водорода, 2 - подача сточной воды, 3 - выход газообразных кислорода и хлора, 4 - выпуск обессоленной воды, 5 - выпуск концентрированного рассола.
Рис. 6.63. Схема циркуляционной электродиализной установки непрерывного действия
1 - подача сточной воды, 2 - рабочие баки, 3 - бак для рассола, 4 - выпуск рассола, 5 - выпуск дилюата, 6 - электродиализатор, 7 - подача рециркуляционного рассола, 8 - насосы, 9 - подача смеси рециркуляционной и сточной воды, 10 - выпуск рассола из электродиализатора,
11 - выпуск обессоленной воды.
Процесс электродиализа осуществляется следующим образом. Катионы, двигаясь под действием электрического тока к катоду проходят катионитовые мембраны, но задерживаются анионитовыми мембранами. Анионообменные мембраны пропускают анионы, направляющиеся к аноду, но являются преградами для катионов. В результате протекания этого процесса соли переносятся током из четных камер в нечетные, вода в четных камерах опресняется, а в нечетных рассольных камерах накапливаются соли. Так происходит процесс очистки воды от присутствующих в ней солей.
Различают электродиализаторы двух типов: прокладочные (ЭДУ-50, ЭХО-М-5000х200, "Родник-3"), которые имеют горизонтальную ось электрического поля и пропускную способность 2-20м3/ч, а также лабиринтного типа (Э-400М,ЭДУ-2,ЭДУ-1000, АЭ-25), имеющую вертикальную ось электрического поля (пропускная способность 1-25 м3 /ч).
В практике обессоливания и очистки воды применяют следующие типы установок: прямоточные, циркуляционные (порционные). циркуляционные непрерывного действия и установки с аппаратами, имеющими последовательную гидравлическую систему движения потоков в рабочих камерах.
В циркуляционных электродиализных установках непрерывного действия (рис 4.34), число сточной воды непрерывно смешивается с частью не полностью обессоленной воды (дилюата), проходит через электродиализатор и направляется в резервуар очищенной воды.
Разработаны электродиализные методы регенерации хромовой кислоты из отработанных концентрированных растворов и электролитов, выделение кислот (серной, азотной, соляной, фосфорной и плавиковой) из отработанных травильных и полировочных растворов, едкой щелочи из отработанных травильных растворов. Указанным методом возможно выделение из сточных вод и ряда металлов (например, меди).