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 подвижные (обменные) ионы 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. Основные свойства отечественных ионитовых мембран представлены в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Основные свойства ионитовых мембран
Марка | Толщина, мм | Ионообмен- ная емкость ммоль/г | Селектив- ность в р-ре NaCl концентрации 0,1 моль/л | Электрическое сопротив- ление, Ом/см2 | Прочность на разрыв, МПа | |
удельное | поверхност- ное | |||||
Анионитовые мембраны | ||||||
МА-40 МА-100 А-4 РМА | 0,5-0,7 0,3 0,6 0,1 | 3-4,4 2-2,3 3,5 | 0,94 0,97 0,93 0,96 | 200-250 150-180 - | 12-17 3,5-6 - | 12-13 12-14 - |
Катионитовые мембраны | ||||||
МК-40 МК-100 К-2 РМК-10 | 0,4-0,7 0,3 0,6-0,7 0,3 | 2,3-2,5 2,5-2,8 1,9 | 0,96 0,97 0,96 0,86 | 180-203 120-150 - | 9,8-16,2 2,4-5 - 6,3 | 12-15 12-15 - |
Процесс очистки сточных вод осуществляется в многокамерных аппаратах (электродиализаторах), в которых плоские мембраны расположены параллельно (рис. 5.10, 5.11).
|
|
Процесс электродиализа осуществляется следующим образом. Катионы, двигаясь под действием электрического тока к катоду, проходят катионитовые мембраны, но задерживаются анионитовыми мембранами. Анионитовые 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.
Рис. 5.10. Схема процесса электродиализа (цифры в кружках – номера камер):
А – анионитовые мембраны; K – катионитовые мембраны; 1 – выход газообразного водорода; 2 – подача сточной воды; 3 – выход газообразных кислорода и хлора; 4 – выпуск обессоленной воды; 5 – выпуск концентрированного рассола
Различают электродиализаторы двух типов: прокладочные (ЭДУ-50, ЭХО-М-5000×200, «Родник-3»), которые имеют горизонтальную ось электрического поля и пропускную способность 2-20 м3/ч, а также лабиринтного типа (Э-400М, ЭДУ-2, ЭДУ-1000, АЭ-25), имеющие вертикальную ось электрического поля (пропускная способность 1-25 м3/ч).
|
|
Рис. 5.11. 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 |
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 (см. рис. 5.11), часть 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 (нпример, меди).