ChemNet
 

[На предыдущую главу]

3. Основные приложения

3.1. Обессоливание

Использование электродиализа для получения пресной питьевой воды с общим солесодержанием 0,5–0,8 г/л из солоноватых вод с общим солесодержанием 3–10 г/л является достаточно традиционным приложением [21–27]. Известно [25], что в этой области концентраций экономически более выгодно применение электродиализа, чем обратного осмоса, который становится более эффективным при солесодержании исходной воды > 10 г/л.

В бывшем Советском Союзе действовало три завода по производству электродиализных опреснительных установок: Тамбовский механический завод (Тамбовмаш), Пятигорский механический завод (ПМЗ) и Алма-Атинский электромеханический завод (АЭЗ). Тамбовмаш выпускал электродиализаторы марки “Родник” и опреснительные установки на их основе. Установка ЭОУ-НИИПМ-12-25М имела производительность 1 м3/ч опреснённой воды; при первоначальном солесодержании 3–6 г/л выход опреснённой воды (0,5–0,85 г/л) составлял 40–60% от общего количества воды, подаваемой на установку, расход электроэнергии – не более 1 кВтЧ ч на 1 кг удалённой соли. Опресняемая вода проходила фильтр предварительной очистки и направлялась в электродиализатор “Родник-3М”, концентрат направлялся на сброс, опреснённая вода фильтровалась через колонку с активированным углём БАУ. В электродиализаторе “Родник-3М” использовались мембраны марки МК-40 и МА-40 площадью 0,165 м2, число парных камер равнялось 400. Всего было выпущено более 800 таких установок, общая производительность которых составила около 1,5 млн. м3 опреснённой воды в год [26, 28].

На основе электродиализаторов “Родник-21К” и “Родник-23К” были созданы установки ЭОУ-2Р-23К и ЭОУ-2Р-21К производительностью, соответственно, 100 и 50 м3/ч. Комбинирование электродиализа с ионным обменом позволило проводить глубокое обессоливание подземных соленых вод с солесодержанием 3–5 г/л, из открытых водоёмов (0,5–1 г/л) и другие.

Электродиализаторы ЭХО-5000х200 и ЭХО-5000х300, технические характеристики которых можно найти в [24], выпускались ЭПЗ ПТЗ.

Производство электромембранных установок на АЭЗ в настоящее время осуществляется компанией “Membrane Technologies” (Алматы – Москва). Компания производит широкий спектр установок: от бытового опреснителя типа EDD производительностью 0,05–0,2 м3 пресной воды в час (степень обессоливания 75%, масса без воды 15–30 кг) до установок типа ЕДУ 1-400х2 или ЕДУ 2-600х6 производительностью, соответственно, 120 и 600 м3 пресной воды в сутки (рис. 1). Потребление электроэнергии составляет 2–2,4 кВтЧ ч/м3 при обессоливании от 3 до 1 г/л. Высокопроизводительные установки используют электродиализаторы типа ЕДА с мембранами МК-40 и МА-40 с реверсивным или импульсным режимом работы. Электродиализатор ЕДА-1500х1000 с 600 рабочими камерами и размером мембран 1500х1000 мм х мм является самым крупным среди выпускавшихся в Советском Союзе, его производительность по обессоленной воде равна 70 м3/ч при степени обессоливания 30% (станция опреснения “Балхаш”).

За последние 10 лет “Membrane Technologies” внедрила более 560 установок различного целевого назначения, включая более 200 опреснительных установок для получения питьевой воды и воды для котельных, общей производительностью около 50000 м3/сутки, а также более 100 установок для переработки сточных вод производительностью 25000 м3/сутки [29, 30].

При опреснении минерализованных вод в континентальных условиях проблема переработки природных вод должна решаться комплексно: необходимо заботиться также об утилизации получаемого рассола. Компания “Membrane Technologies” решает эту проблему, используя электродиализное концентрирование [29] (технические аспекты этого процесса будут рассмотрены ниже). Концентратор ЕDАС [31], выпускаемый “Membrane Technologies”, имеет производительность до 40 м3/cутки и позволяет концентрировать рассол до 150–180 г/л. В дальнейшем рассол можно упаривать на открытых испарительных площадках и получать твёрдую соль, затем отправлять ее на заводы по производству поваренной соли, извлекая попутно более ценные компоненты (Br, I, Li+), либо использовать рассол в качестве тампонажного раствора при ремонте нефтяных скважин. В любом случае с точки зрения экологии, и в особенности экологии засушливых регионов, электромембранная технология имеет огромное преимущество по сравнению с другими методами опреснения, поскольку вообще не использует химические реагенты и обеспечивает минимальный объём и максимальную концентрацию рассола, что облегчает его дальнейшую переработку.

Другое решение проблемы утилизации минеральных солей при комплексной переработке шахтных и коллекторно-дренажных почвенных вод предлагают В.Д. Гребенюк и его коллеги [26, 32] (Институт коллоидной химии и химии воды им. Думанского, Киев). Использование зарядселективных ионообменных мембран, предпочтительно пропускающих однозарядные катионы и анионы и задерживающих многозарядные ионы, позволяет удалить из обрабатываемой воды ионы, разрушающие структуру почвы (Na+, Cl), а ионы, укрепляющие её структуру (Са2+, Mg2+), оставить в диализате, который можно затем использовать для полива. Дополнительное преимущество зарядселективных мембран заключается в возможности упростить предподготовку воды перед электродиализом, а также в повышении предельно допустимой концентрации рассола.

В заключение отметим, что все производители электродиализаторов-опреснителей в России и в республиках бывшего СССР используют мембраны МК-40 и МА-40. Эти мембраны по некоторым своим характеристикам уступают ионообменным мембранам японского или американского производства. Прежде всего это касается толщины мембран МК-40 и МА-40; относительно большая толщина (0,45–0,60 мм) приводит к увеличению габаритных размеров аппаратов и к перерасходу электроэнергии, что становится особенно заметным в области высоких концентраций обрабатываемых растворов. Однако с разбавлением раствора доля падения напряжения, приходящаяся на материал мембран, уменьшается. В то же время низкая цена этих мембран, их достаточно высокая селективность, высокая механическая прочность, нечувствительность к высыханию делают их вполне привлекательными при использовании в электродиализаторах для опреснения и глубокого обессоливания воды.

[На следующую главу] [На оглавление]

Copyright ©


Для того, чтобы мы могли качественно предоставить Вам информацию, мы используем cookies, которые сохраняются на Вашем компьютере (сведения о местоположении; ip-адрес; тип, язык, версия ОС и браузера; тип устройства и разрешение его экрана; источник, откуда пришел на сайт пользователь; какие страницы открывает и на какие кнопки нажимает пользователь; эта же информация используется для обработки статистических данных использования сайта посредством интернет-сервисов Google Analytics и Яндекс.Метрика). Нажимая кнопку «СОГЛАСЕН», Вы подтверждаете то, что Вы проинформированы об использовании cookies на нашем сайте. Отключить cookies Вы можете в настройках своего браузера.

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору