Файл: Колодин М.В. Опреснение соленых вод.pdf

'ляризацконных и электрических характеристик различных типов сепа­

раторов - турбулиэатора Л.Д. Ушаковым /~26_7 найдена наиболее эффек­

тивная конструкция турбулизатора - просечная, растянутая из калан-

днрованного винипласта. При этом за счет уменьшения критической ско­

рости в камерах вапны значительно понинается необходимая производи­ тельность циркуляционных насосов и тем самым уменьшаются капиталь­ ные и эксплуатационные затраты на опреснение воды.

стадии лабораторного изучония /"28−J , 1

■Сейчас существуют следующие способы борьбы с отлонеииями в ка­

мерах влектродиализатора: введение в камеру местных сопротивлений (турбуляэаторы); предварительная обработка исходной воды; регули­ рование pH подкислением раствора; перемена полярности; пульсация

реверсивного тока; подкисление с добавлением .гексаметафосфата натрия; применение менее селективных мембран. Однако широкое при­

менение нашли только первые 4 метода, а остальные находятся еще в

В последнее время появились такие научно исследовательские работы, как опреснение воды пористыми электродами, высокотемператур­ ный алектродиалив, комбинирование схемы электродиализа с другимиметодами опреснения воды, Проведенные опыты понаэывают возможность эл8ніроднали8ного опреснения вод Каспийского (13 15 г/л) и Черного (18-19 г/л) морей/"54_7. Првтону намечается тенденция распростра­ нения. влектродиализа для опреснения воды с более высоким содержа­ ние» растворенных солей (более 10 г/л) и дане на морские воды/27 Начато применение электродиалиэа для очистки сточных или оборотных вод различных предприятий, а также концентрирование сбросных вод для утилизации различных сбросных растворов с одновременным обессо­ ливанием последних, что предотвращает засоление или загрязнение природных водоемов.

В Японии рассматривается включение электродиализных аппаратов

76

для обработки рассолов из выпарных опреснительных установок с целью получения побочных продуктов из.морской воды, что создает возможность работы электродиализа на высокотемпературном режиме,

С применением высокотемпературного электродиализа уменьшает­

ся удельный расход энергии на опреснение. Поэтому представляет ин­ терес использование низкопотенциального тепла, а в условиях жаркого • климата - солнечной энергии для нагрева исходной воды. Однако при • атом требуются более термостойкие мембраны и увеличивается отлокбние накипи. Поэтому с синтеэом таких мембран и выявлением более надежных методов борьбы с отложениями высокотемпературный электро­ диализ непременно найдет практическое применение /“58,?7_7, Вы­ пускаемые в настоящее время мембраны достаточно стойки при темпе­ ратуре срт 0 до 35°С и в интервале pH от 1 до 14. При этом срок

ся электрическое сопротивление−растворов, следовательно, понижает­

службы доходит до 20 лет.

Опреснение воды гиперфильтрацией

Исследования свойств различных мембран, проведенные в 1950-х годах;привели к открытию, что пленки ацетата целлюлоза гораздо легче пропускают воду, чем соль, и посредством особой обработки им можно придать высокую водопроницаемость. Благодаря этим дости­ жениям в 1953г. Е. Рейд предложил использовать эти мембраны в ог реснительном процессе. Этот способ получения пресной воды получил название опреснения воды гиперфильтрацией.

Судьба опреснения воды гиперфильтрацией в основном определяет-_ ся усовершенствованием мембраны и ее характеристикой; солеотделением, пропускной способность« и их сроком службы. Поэтому в после­ дующие 20 лет разрабатываются некоторые перспективные материалы

77

'для поиска новых конструкций обычных и сверхтонких мембран и спо­

собов их изготовления и испытанию самих мембран; изучается меха­

низм процесса гпперфилырзціш и влияние физико-химических и меха­

нических свойств мембран на эффективность осуществления опресни-

ния происходит в основном в течение первых нескольких часов эсплуа-| тации аппарата. Уплотнение мембран связано с пластической деформа­ цией. Для предотвращения уплотнения мембран применяются следующие методы борьбы с пластической деформацией пластмасс: увеличение мо­ лекулярного веса полимера; введение в полимер сшивки; укрепление полимера армирсвкой или введением наполнителя.

На рис. ЗТ приведена схема опреснения воды гиперфильтрацией.

в опреснитель 4. Рассол частично через редукционный клапан 5 на­ правляется в бак I с исходной соленой водой, а частично сбрасы­ вается в сток. Пресная вода из какдого пакета направляется в бак пресной воды,

Вакнейшим элементом этого метода опреснения является мембрана, упрощенную модель которой можно рассматривать как пучок капилляров

одинакового диаметра параллельных по направлению течения. Тогда

из уравнения Пувзейля скорость потока воды через мембрану опреде­ ляется как

Рис. И . Принципиальная схема опреснения воды гиперфилмрацией: 1-бак исходной воды; 2-фильтр; 3-насос; ^-опреснитель;

5-редуктоі'.

СѴ

Рис. 12. Повышение концентрации раствора на поверхности трубчатой

(а) и плоской (б) мембраны.

Когда молекулы растворенных веществ в воде слишком велики, чтобы войти в поры, уравнение (13) принимает вид

7 г £ г -(р° ~ ^ ’

к после некоторых преобразований−можно получить связь между обес­ соливанием и приложенным давлением

где 'Зі0 - осмотическое давление исходного раствора.

При изготовлении мембран, диаметры пор по всей площади мембраны неодинаковы и некоторые из них достаточно велики, следовательно могут пропускать молекулы растворенного вещества.

После исследования различных моделей механизма обессоливания от давления, В. Банкесоы и А. Шаплесом /~70 7 установлено следую­

щее уравнение течения потоков, то есть

80

щества, и солеотделение асимптотически приближаете;! к 100% с ро­

объясняется преобладанием диффузионного процесса при прохождения потоков через мембрану; в) при приближении давления к бесконечно­

сти, обессоливание стремится к величине K^Kf +Kg) ; г) при за­

данном давлении обессоливание уменьшается с ростом солености ис­ ходной воды, что объясняется степенью гидратации ионов солей.

ны переносятся соли, однано мембрана их не пропускает; следова­ тельно создается слой граничной концентрации, который на поверх­

ности раздела раствор-мембрана значительно превосходит общую со- •