1. 9. Электросорбция

Этот процесс похож на электродиализ, но не является непрерывным. Набор мембран для этого процесса состоит из ряда сплющенных мембранных меш­ков, причем одна сторона мешка проявляет катионо –, а другая – анионообменные свойства (рис. 1.15). При подаче электрического тока катионы, со­дер­жащиеся в исходной воде, омывающей мешок, переходят в него через сторону, проявляющую катионообменные свойства, а анионы – через другую сторону. Раствор, находящийся с внешней стороны мешков, обедняется со­лями, а рас­твор внутри мешков концентрируется. Сконцентрированный раствор может быть затем удален из мембранных мешков путем изменения направления при­ложенного постоянного тока на противоположное. Здесь не требуется ни про­кладок, ни коллекторов для растворов.

Рис. 1.15. Схема процесса электросорбции:

С – катионообменная мембрана; А – анионитовая мембрана; 1 – анод;

2 – повторяющийся элемент; 3 – катод; 4 – мембранный мешок.

1.10. Электрогравитация (электроосаждение)

Когда набор состоит только из катионообменных мембран, то анионы в од­ной секции, например, секции 1, задерживаются мембраной с ее анодной стороны. Но катион соседней секции с анодной стороны мембраны, то есть секции 2, будет переноситься под действием электричества в секцию 1. Поэтому общая ионная концентрация увеличивается вблизи раздела фаз мембрана – рас­твор с анодной стороны мембраны секции 1. Так как плотность раствора с анодной стороны выше, чем с катодной сто­роны, в каждой секции благодаря действию сил тяжести раствор будет мед­ленно циркулировать. Раствор в верх­ней части секции, таким образом, деми­нерализуется, а в нижней – концентри­руется, при этом исходный раствор обычно медленно вво-дится в середину сек­ции. Так как плотность раствора с анодной стороны выше, чем с катодной сто­роны, в каждой секции благодаря действию сил тяжести раствор будет мед­ленно циркулировать. Раствор в верхней части секции деминерализуется, а в нижней – концентрируется, при этом исходный раствор обычно медленно вво­дится в середину секции; на рис. 1.16 поток направлен перпендикулярно плану схемы.

Рис. 1.16. Устройство ячейки для электрогравитации:

С – катионообменная мембрана; 1 – анод;

2 – повторяющийся элемент; 3 – катод

По сравнению с другими электромембранными процессами электроосажде­ние выгодно отличается простотой конструкции, легкостью эксплуата­ции и низкими затратами энергии. Однако этот процесс неконкурентоспособен по сравнению с другими методами обессоливания из-за малой скорости разде­ления.

1. 12. Транспортное объединение

Анионообменные мембраны обычно менее химически стабильны по срав-не­нию с катионообменными мембранами. Содержащиеся в исходном растворе высокомолекулярные анионы обычно адсорбируются на анионообмен­ной мембране и таким образом дезактивируют ее поверхность. При достаточно высоком значении электрического тока ионная концентрация вблизи поверх­ности мембраны со стороны диализата значительно снижается. Снижение кон­центрации часто идет до такой степени, что величина рН вблизи поверх­ности мембраны изменяется под действием так называемого водного расще­пления.

В этом случае анионообменная мембрана, которая нестабильна при высоких значениях рН, быстрее разрушается, то есть срок ее работы уменьшается. Во избежание подобных явлений изучалась эффективность применения набора катионообменных мембран с нейтральными вместо анионообменных (рис.1.17). В таком сочетании концентрационная поляризация и адсорбция боль­ших анионов могут быть минимальными. Таким образом, рабочие пара­метры, такие как электрический ток и скорости потоков, могут меняться в ши­роких пределах. Однако степень деминерализации при данном электриче­ском токе здесь всегда меньше, чем в обычном электродиализе.

Этот процесс часто называют транспортным объеднением, он особенно поле­зен при деминерализации молочной сыворотки. Здесь нежелатель­ное расще­пление протеинов из-за изменения рН может сводиться к минимуму, а про­теины, имеющие большой электрический заряд, могут выделяться при ис­пользовании соответствующим образом подобранных нейтральных мембран .

Рис. 1.17. Схема процесса транспортного обеднения:

С – катионообменная мембрана; N – нейтральная мембрана;

1 – анод; 2 – повторяющийся элемент; 3 – катод