ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР

Полезная модель относится к устройствам для электрохимической обработки жидкостей-электролитов, в частности, к конструкциям многокамерных электродиализаторов с ионитовыми мембранами, применяемыми для очистки растворов, суспензий и пульп, электролитов и неэлектролитов и может быть использована для деминерализации молочной сыворотки.
Известен электродиализатор, включающий основные торцевые электроды, внутренние дополнительные электроды, разделяющие электродиализатор на секции, установленные между электродами разноименные ионоселективные мембраны и сепараторные прокладки, в которых выполнено не менее трех отверстий для трактов подачи исходного раствора и удаления продуктов обессоливания, патрубки ввода исходного раствора и вывода продуктов электродиализа. В центре каждой секции электродиализатора установлена перегородка из водонепроницаемого и неэлектропроводного материала с двумя отверстиями для трактов (описание к патенту RU 2234359 МПК 7 B01D 61/50, опубликовано: 20.08.2004, прототип).
Известное техническое решение обеспечивает снижение непроизводительных затрат электроэнергии за счет разрыва проводящих цепей, образуемых трактами диализата и концентрата, и повышение степени обессоливания воды за счет изменения направления потоков в аппарате.
Недостатком известного электродиализатора является сложность конструкции и трудоемкость в обслуживании, например, при замене электродов, поскольку требуется полный демонтаж устройства. Кроме того, известная конструкция не позволяет контролировать исправность электродов. Неисправность электродов приводит к снижению стабильности работы электродиализатора. Наличие перегородки из водонепроницаемого и неэлектропроводного материала в центре каждой секции повышает гидравлическое сопротивление жидкости при прохождении через нее.
Задача полезной модели - улучшение эксплуатационных характеристик электродиализатора с достижением технического результата, выражающегося в повышении эффективности работы за счет повышения удобства обслуживания и снижения энергопотребления.
Технический результат достигается тем, что в электродиализаторе, включающем стяжные рамы, между которыми размещены концевые электроды и дополнительный внутренний электрод, установленные между электродами пакеты из чередующихся разноименных ионоселективных мембран и рамок-прокладок, имеющих отверстия для ввода и вывода растворов, электроды выполнены в виде стержней, размещенных в полостях прозрачной плиты из неэлектропроводного материала, образованных чередующимися трапециевидными впадинами и соответствующими им по форме опорными выступами для защитной решетки из неэлектропроводного материала, при этом нижние торцевые поверхности плит снабжены продольными канавками.
Сущность технического решения заключается в том, что выполнение электродов в виде набора стержней позволяет снизить образование пузырьков, генерируемых в результате электролиза с поверхности электрода, и уменьшить электрическое сопротивление электрода. Размещение стержней электрода в полостях плиты из неэлектропроводного материала, образованных чередующимися трапециевидными впадинами и соответствующими им по форме выступами обеспечивает ламинарность потокам подаваемой и отводимой жидкости. Трапециевидные выступы в плите обеспечивают надежную опору и предотвращение потери устойчивости защитной решетке. Выполнение плиты из прозрачного материала обеспечивает возможность контроля рабочего состояния стержней электродов. Размещение электродов в полостях плиты позволяет осуществлять замену стержней, не разбирая установки.
На рисунке изображен электродиализатор в продольном сечении.
Электродиализатор содержит, заключенные между стяжными рамами 1, 2 плиты 3, 4, 5 со встроенными, по меньшей мере, тремя электродами 6 и пакеты 7, 8 из чередующихся разноименных ионоселективных мембран, разделенных рамками-прокладками, образующими камеры концентрирования и обессоливания.
Плиты 3, 4, 5 выполнены из прозрачного неэлектропроводного материала и со сторон, обращенных к пакетам 7, 8, снабжены трапециевидными впадинами 9 и выступами 10. Электроды 6 установлены в полости впадин 9. На плоской поверхности выступов 10 размещена защитная решетка 11 из неэлектропроводного материала, перекрывающая полости впадин 9.
Нижние опорные торцевые поверхности плит 3, 4, 5, снабжены продольными канавками 12, позволяющими предотвратить замыкание паразитных электрических цепей, образуемых трактами рабочих растворов.
Электродиализатор работает следующим образом.
Рабочие растворы подают отдельными потоками во входные патрубки 13, 14. К электродам 6 прикладывают напряжение, на электроды в торцевых плитах 3,5 - «-», в средней плите 4 - «+». В электрическом поле осуществляется перенос катионов к катоду, а анионов - к аноду. Благодаря тому, что ионоселективные мембраны проницаемы для ионов только одного знака, в камерах обессоливания происходит удаление солей из рабочего раствора, а в камерах концентрирования - их накопление (камеры не показаны). Переработанные растворы обессоливания и концентрата выводятся отдельными потоками через выходные патрубки 15, 16.