ОПРЕСНЕНИЕ ВОДЫ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗОМ

Опреснение воды электродиализом - процесс выделения из воды растворенных примесей через селективные ионообменные мембраны под действием постоянного электрического тока. Процесс осуществляется в специальном аппарате — электродиализаторе, представляющем собой набор чередующихся катионообменных и анионообменных мембран, которые образуют чередующиеся обессоливающие (дилюатные) и концентрирующие (рассольные) камеры между парой электродов — анодом и катодом. При пропускании постоянного электрического тока ионы растворенных в воде солей — катионы, двигаясь к катоду из дилюатных камер, свободно проникают через катионо-обменные мембраны, но задерживаются анионообменными мембранами в рассольных камерах, а анионы, двигаясь к аноду, проходят через анионообменные мембраны издилюатных камер, но задерживаются катионообменными мембранами в рассольных камерах. В результате в дилюатных камерах вода обессоливается, а в смежных рассольных камерах концентрация ионов эквивалентно повышается. В процессе обсссоливания помимо ионов растворенных в воде солей участвуют Н+ и ОН-ионы, появляющиеся в растворе в результате диссоциации воды. На катоде ионы металлов, и водород, приобретая электроны, восстанавливаются. Водород выделяется в виде пузырьков газа и уходит из жидкой фазы. Одновременно в анодном пространстве происходит окисление на аноде ОН, S04 и других ионов с образованием кислорода, хлора и кислот. Для изготовления электродов применяются в основном платинированный титан и графит. Слой платины толщиной 1—3 мкм наносится на титан электролитически. Скорость разрушения платины достигает 2% в год на 1 тонну соли, извлеченной из опресняемой воды. Оптимальное расстояние между мембранами составляет 0,8—1,2 мм. Количество рабочих камер, размещаемых между парой электродов, зависит от напряжения и определяется солесодержанием опресняемой воды, конструкцией рабочих камер и обычно составляет 150—300. Общий удельный расход электроэнергии на опреснение воды электродиализом, включая расход на циркуляцию опресняемой воды и рассола, составляет около 0,8— 1,2 кВт-ч/кг удаляемой соли. На практике существуют факторы, обусловливающие повышение затраты электрической энергии. К ним относятся: неполная селективность ионообменных мембран (катионообменные мембраны в небольшой степени проницаемы для анионов, а аниоыообменные — для катионов); обратная диффузия (проникновение) ионов через ионообменные мембраны; утечка тока и др. Большое влияние на ухудшение процесса электродиализа оказывает так называемая концентрационная поляризация ионообменных мембран (разность концентраций ионов в массе воды и в пристенном слое мембраны). Опыт эксплуатации электродиализных установок показал, что при опреснении жестких вод в рассольных камерах наблюдается выпадение гипба и щелочных отложений, в катодных — щелочных отложений. Для предотвращения выпадения отложений в катодных и рассольных камерах увеличивают турбулизацию потока, производят подкисление рассола, периодическую переполюсовку электродов, введение ингибиторов накипеобразования. На стабильность работы электродиализных установок влияют присутствующие в воде многовалентные ионы (железо и другие) и органические вещества, которые могут необратимо сорбироваться ионообменными мембранами — отравлять их.