64. Электрохимический метод.

Этот метод обессоливания воды ос­нован на использовании электродиализа и электроосмоса.

Принцип опреснения воды электрохимическим способом основан на электролизе находящихся в ней солей при пропускании электри­ческого тока. При этом на аноде протекает процесс окисления анио­нов, а на катоде — восстановления катионов. Катодное и анодное пространства изолируются от основного потока диафрагмами(рис.

6 2). Анодной диафрагмой служит керами­ка или микропористая резина, катодной — асбестовая ткань. В анодную камеру по­гружают электрод из магнетита Fe₃O₄, в ка­тодную — из железа, цинка или стали.

В центральную камеру подается вода, подлежащая очистке. При включении тока ионы проникают сквозь диафрагмы в катод­ное и анодное пространства. Обратная диф­фузия их затруднена диафрагмами. Аппа­рат для опреснения воды состоит из десяти последовательно соединенных ячеек. Вода последовательно проходит через них, под­вергаясь все большему и большему опрес­нению. Напряжение между электродами первой ячейки поддерживается низкое. В последующих ячейках оно постепенно увеличивается, достигая напряжения постоянного тока в сети (110—120 В). В зависимости от загрязнения воды затрата электро­энергии составляет от 1,5 до 4,5 кВт-ч на 100 л очищенной воды.

Трехкамерная ячейка не пригодна для очистки жестких вод, так как диафрагмы забиваются карбонатом кальция, что приводит к закупорке пор, которые приходится часто очищать кислотой. Наи­более сильное загрязнение диафрагм наблюдается в первой ячейке. Для устранения этого затруднения предложено раздельное выделе­ние двухвалентных и одновалентных ионов. В первых ячейках уда­ляются из воды лишь анионы, а двухвалентные катионы выпадают в виде труднорастворимых солей в связи с происходящим уменьше­нием концентрации водородных ионов. В этом случае ячейки состо­ят из двух камер, разделенных лишь одной диафрагмой. Подача во­ды производится в катодное пространство, где выпадают в осадок многовалентные катионы. Затем освобождаются от щелочных ме­таллов в трехкамерных ячейках. Установленные в них диафрагмы загрязняются значительно меньше.

В практике водоочистки применяют метод пористых ионитовых диафрагм. Они представляют собой гибкие тонкие пластинки, изго­товленные из инертного материала, в который впрессованы зерна катионита (катионитовая диафрагма) или зерна анионита (анионитовая диафрагма). При погружении диафрагм в воду происходит диссоциация ионитов с переходом обменных ионов в раствор:

RNa↔Nа⁺ + R^–; RОН↔ОН^– + R⁺

Анионитовая диафрагма заряжается положительно, а катионитовая отрицательно.

Внедрение ионитовых диафрагм позволило устранить дуффузионные процессы и увеличить выход обессоленной воды при работе электрохимических установок. Этим методом можно обессоливать высокоминерализованные воды (даже морскую, содержащую до 30 г/л солей).

65. Ионообменный метод.

Этот метод обессоливания сводится к фильтрованию воды через Н^– и ОН^– ионитовые фильтры. При этом протекают следующие процессы:

НR + NaCl ↔NaR + НС1; RОН + НС1↔Н20 + RС1

или

2НR + Са(НСО₃)₂ ↔ СаR₂+ 2Н₂С0₃

Н₂СО₃↔Н₂О + СО₂

Углекислоту удаляют дегазацией, продувая через воду воздух, или разбрызгиванием в градирнях.

Регенерация Н-катионитовой загрузки производится 1—1,5%-ным раствором Н₂S0₄ или 3—7%-ным раствором НСl; регенерация анионитовых фильтров ROH осуществляется 4-5 %-ным раствором NaOH или NaHCO₃. Этим методом можно довести обессоливание до 10-15 мг\л остаточных солей.