МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Челябинский государственный университет» (фгбоу во «ЧелГу»)

Химический факультет

Кафедра химической технологии и вычислительной химии

Курсовое задание

по теме

Электродиализ как способ деминерализации воды

Выполнил студент

Соболев Владимир

академическая группа Хб-301

Проверил: Толчев А.В.

г. Челябинск 2016 год

Содержание

Способы деминерализации воды 3 стр.

Деионизация 3 стр.

Обратный осмос 4 стр.

Дистилляция 5 стр.

Электродиализ 6 стр.

Теоретические основы электродиализа 10 стр.

Ионообменные мембраны 12 стр.

Теория массопереноса в электродиализной ячейке 15 стр.

Примечания

Источники информации

Способы деминерализации воды

Существует ошибочное мнение, что вода по своему составу является нейтральным жидким раствором. Но это не совсем так. В воде есть соли, присутствие которых в особых условиях делает воду электрически и химически активной. Это отрицательно сказывается на работе выпускаемых изделий и функциональности отдельных видов оборудования. Важным звеном в производственных технических процессах является особая стадия водоподготовки - деминерализация воды (см. примечания) - процесс, при использовании которого из воды удаляются минеральные вещества. Существует четыре способа деминерализации воды: деионизация, обратный осмос, дистилляция и электродиализ.

Деионизация

Деионизация - метод, предназначенный для уменьшения минерализации воды, в том числе общей жесткости, общей щелочности и содержания кремниевых соединений путем ионного обмена. Этот метод деминерализации воды основан на последовательном фильтровании воды через водород-катионитный, а затем , или – анионитный фильтр. В водород-катионитных фильтрах катионы, содержащиеся в исходной воде, главным образом , , , обмениваются на водород-катионы по реакциям

В фильтрате образуется эквивалентное количество кислоты из анионов, с которыми были связаны катионы. Образовавшийся в процессе разложения гидрокарбонатов удаляется в декарбонизаторах. В анионитных фильтрах (гидроксид-анионирование) анионы образовавшихся кислот обмениваются на ионы (задерживаются фильтром). В результате получается деминерализованная (обессоленная) вода.

Этот метод фактически «несамостоятельный», синтетический. Он представляет собою схемный ряд вариантов сочетания разной степени сложности – в зависимости от цели обработки воды – водород-катионирования и гидроксид-анионирования.

В соответствии с необходимой глубиной обессоливания воды проектируются одно-, двух- и трехступенчатые установки, но во всех случаях для удаления из воды ионов металлов применяют сильнокислотные водород-катиониты.

Для промышленных и энергетических потребителей вода может быть подготовлена по одноступенчатой схеме – один катионитный и один анионитный фильтры; по двухступенчатой схеме – соответственно по два катионитных и два анионитных фильтра; по трехступенчатой схеме, причем третья ступень может быть оформлена двумя вариантами: отдельно катионитный и анионитный фильтры или совмещение в одном фильтре катионита и анионита.

После одноступенчатой схемы: солесодержание воды – 2–10 мг/л; удельная электропроводимость – 1–2 мкСм/см; содержание кремниевых соединений ( и ) – не изменяется.

Двухступенчатую схему применяют для получения воды с солесодержанием 0,1–0,3 мг/л; удельной электропроводимостью 0,2–0,8 мкСм/см; содержанием кремниевых соединений ( + ) до 0,1 мг/л.

Трехступенчатая схема позволяет снизить солесодержание до 0,05–0,1 мг/л; удельную электропроводимость – до 0,1–0,2 мкСм/см; концентрацию кремниевой кислоты ( ) – до 0,05 мг/л.

Для бытовых фильтров применяется одноступенчатая деминерализация – совместная загрузка фильтра катионитом и анионитом.