Определение и конструктивные особенности аппарата электродеионизации воды
Электродеионизатор воды - аппарат для глубокой деминерализации воды, камеры концентрирования которого представляют собой бинарный слой ионитов, причём катионит соприкасается с катионообменной мембраной, а анионит – с анионообменной мембраной. Конструкция аппарата Электродеионизации воды с биполярными мембранами, камеры обессоливания которых представляют собой два последовательных тракта, один из которых образован мембраной и катионообменной стороной мембраны, а второй – мембраной и анионообменной стороной мембраны . В первом тракте помещён эквиполярный катионит, а во втором тракте помещён эквиполярный анионит.
Принцип метода электродеионизации воды.
Непрерывная электродеионизация воды базируется на комбинации электродиализа и ионного обмена. Электродиализ экономически невыгодно применять при обработке разбавленных растворов из-за их высокого электрического сопротивления и развития эффекта поляризации мембран.
Предварительно очищенная на электродиализаторах вода, подаётся в тракт обессоливания электродеионизатора воды, последовательно проходя через катионит, помещённый между мембраной и биполярной мембраной, затем через анионит помещённый с другой стороны той же мембраны и анионообменной мембраной типа. Под действием постоянного электрического тока мембрана генерирует ионы H и OH¯, которые регенерируют, соответственно, катионит и анионит. Соли уходят в камеры концентрирования и электродные камеры. При этом удаляются кремниевые кислоты, плохо убираемые при других методах обработки воды.
Были собраны два электродеионизатора: производительностью по сверхчистой воде 0,5и 1,0 м³/час соответственно.
Технико-экономические характеристики аппаратов представлены в таблицах 1 и 2.
Технико-экономические характеристики электродеионизатора воды
Таблица 1.
| Наименование параметров | Ед. измерения | Величина |
|---|---|---|
| 1. Производительность установки по очищенной воде | м³/час | 0,5 |
| 2. Сброс концентрата, не более | м³/час | 0,06 |
| 3. Ионообменные мембраны общей площадью | м² | 1,44 |
| 3.1. Биполярные | шт. | 6 |
| 3.2. Катионообменные | шт. | 6 |
| 3.3. Анионообменные | шт. | 6 |
| 4. Ионообменный наполнитель |
|
|
| 4.1. Анионит | кг. | 10 |
| 4.2. Катионит | кг. | 10 |
| 5. Электроды общей площадью | м² | 0,16 |
| 5.1. Анод ОРТА | шт. | 1 |
| 5.2. Катод титановый | шт. | 1 |
| 6. Температура рабочая. | ºС | 15-35 |
| 7. Рабочее давление | МПа | 0,5 |
| 8. Установленная мощность | кВт | 0,06 |
| 9. Режим работы |
|
непрерывный |
| 10. Габаритные размеры установки | мм | 390x410x610 |
| 11. Масса установки | кг. | 80 |
| 12. Регенерация |
|
не требуется |
| 13. Стоки. |
|
условно чистые |
Технико-экономические характеристики электродеионизатора
Таблица 2.
| Наименование параметров | Ед. измерения | Величина |
|---|---|---|
| 1. Производительность установки по очищенной воде | м³/час | 1,0 |
| 2. Сброс концентрата, не более | м³/час | 0,1 |
| 3. Ионообменные мембраны общей площадью | м² | 2,64 |
| 3.1. Биполярные | шт. | 11 |
| 3.2. Катионообменные | шт. | 11 |
| 3.3. Анионообменные | шт. | 11 |
| 4. Ионообменный наполнитель |
|
|
| 4.1. Анионит | кг. | 20 |
| 4.2. Катионит | кг. | 20 |
| 5. Электроды общей площадью | м² | 0,16 |
| 5.1. Анод ОРТА | шт. | 1 |
| 5.2. Катод титановый | шт. | 1 |
| 6. Температура рабочая. | ºС | 15-35 |
| 7. Рабочее давление | МПа | 1,4 |
| 8. Установленная мощность | кВт | 0,02 |
| 9. Режим работы |
|
непрерывный |
| 10. Габаритные размеры установки | мм | 390x670x610 |
| 11. Масса установки | кг. | 120 |
| 12. Регенерация |
|
не требуется |
| 13. Стоки. |
|
условно чистые |
Химический состав исходной воды, требования к качеству предподготовленной воды и результаты химических анализов воды после каждой ступени электродиализной очистки
Таблица 3.
| Измеряемые параметры | Исходная вода | Требования к воде | Полученные результаты | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| паровых котлов | парогене раторов | № 1 | № 2 | № 3 | ||
| Солесодержание, мг/л | 700 | 250 | 0,25 | 102 | 1,2 | <0,1 |
| Общая жёсткость, мг-экв/л | 5,6-9,4 | 0,01 | 0,01 | 0,35 | 0,01 | отсутств. |
| Общая щёлочность, мг-экв/л | 3,8 |
|
|
0,25 | 0,1 | отсутств. |
| Хлор-ион, мг/л |
|
|
|
<0,2 | <0,2 | отсутств. |
| Общее содержание ионов железа, мг/л |
|
|
|
|
|
|
| Удельное электро- сопротивление, Мом*см |
|
|
|
0,01-0,02 | 0,85-1,0 | 17,5 |
| Кремниевые кислоты |
|
|
|
21,0 | 1,6 | отсутств. |
| pH | 6,7-7,8 | 8,5-9,5 | >7,5 | 6,0 | 5,5 | 7,0 |
Установка для получения сверхчистый воды рассчитана на получение 1м³/ч деионизованной воды сопротивлением не менее 10 мОм*см и состоит из двух блоков: обратноосмотической установки и электродеионизатора.
Результаты процесса по введению аппарата в рабочий режим
Таблица 4.
Артезианская вода, вода после обратного осмоса и вода электродеионизатора, имеют следующие характеристики
Таблица 5.
|
Контролируемые параметры
|
Объект контроля | ||
|---|---|---|---|
| Артезианская вода (исх.) | Вода после обратного осмоса | Вода после ЭДИ | |
| Кальций, мг/л | 41,4 | 3,0 | не обн. |
| Магний, мг/л | 11,9 | не обн. | не обн. |
| Натрий, мг/л | не опред. | 0,7 | не обн. |
| Калий, мг/л | не опред. | 0 | не обн. |
| Железо (зак), мг/л | до 0,1 | <0,05 | не обн. |
| Железо (ок.), мг/л | до 0,1 | <0,05 | не обн. |
| Барий, мг/л | до 0,1 | не обн. | не обн. |
| Стронций, мг/л | до 0,1 | не обн. | не обн. |
| Хлориды, мг/л | 11,0 | 1,8 | <0,05 |
| Нитраты, мг/л | 12,0 | Не обн. | |
| Фториды, мг/л | 0,9 | <0,01 | |
| Гидрокарбонаты, мг/л | 137 | Не обн. | |
| Кремниевые кислоты, мг/л | 10,0 | 0,05 | |
| Общая жёсткость, мг/л | 3,4 | Не обн. | |
| pH | 8,0 | 7,0 | |
| Удельное электросопротивление, Мом*см | 0,001 | 0,2-0,25 | 10,5 |
Общие выводы о применении аппаратов электродеионизации воды
В электродеионизаторах воды использован бинарный слой ионитов, который позволяет поддерживать высокую плотность тока и получать воду более высокого качества из-за отсутствия “паразитного” переноса ионов примесей (KNO3) из камеры концентрирования в камеру обессоливания.
Для ЭДИ № 1 при плотности тока 0,1 А/дм², полученная вода имела сопротивление 10,5 Мом*см, а в ЭДИ № 2 при плотности тока 0,25 А/дм², было достигнуто сопротивление 17,5 Мом*см, что практически вплотную приближено к сопротивлению теоретически “абсолютно” чистой воды и открывает новые перспективы по всем показателям в данной отрасли.