Электродиализ воды

Одним из способов обессоливания растворов является электродиализ. Его сущность заключается в направлении движения ионов растворенных веществ под воздействием электрического поля. Это позволяет перераспределять и концентрировать примеси, получая жидкость с нужным содержанием солей.

Принцип действия электродиализа

Если два электрода поместить в водный раствор и приложить к ним напряжение, то ионы растворенных веществ начнут движение в направлении к электродам с противоположным знаком: отрицательно заряженные анионы притянутся к положительно заряженному аноду, катионы — к катоду. Электроды для таких процессов изготавливают из химически стойких материалов, например, платинированного титана, оксидно-рутениево-титановые аноды, гораздо реже — из графита и нержавеющей стали.

Если при этом полученный электролизер разделить на камеры таким образом, чтобы в двух камерах по бокам находились электроды, то в этих электродных камерах концентрация ионов будет возрастать, тогда как в центральной — снижаться. На схеме ниже приведена примерная схема работы 3-камерного электродиализного аппарата.

Чтобы снизить вероятность перемещения ионов неверного знака перегородки камер выполнено в виде электродиализных мембран. Это же решение используют для создания многокамерных установок. Такие мембраны обладают селективными свойствами и пропускают ионы определенного знака. Чтобы ток проходил через перегородку, в ней находятся не закрепленные противоионы. Электропроводимость мембраны и скорость очистки определяется их количеством.

На электродах происходят электрохимические реакции следующих типов:

• на катоде: 2H₂O + 2e = H₂O + 2OH^-
• на аноде: 4OH^- - 4e^- = O₂ + 2H₂O

Таким образом получается, что в первом случае среда у катода будет щелочной, у анода — кислой.

Изображенная нами простейшая схема трехкамерной установки имеет невысокую производительность. На практике применяют электродиализные установки, количество камер в которых может достигать 200 и больше штук. Их соединяют параллельно или последовательно для достижения нужного результата: максимальной производительности или максимальной степени обессоливания.

Изменение полярности

Возможен однонаправленный и обратимый процесс электродиализа. В первом случае полярность электродов сохраняется постоянной. Это упрощает устройство установки, но может приводить к быстрому загрязнению мембран.

Обратимый электродиализ предполагает изменение полярности электродов. При этом меняются местами опресняющие и концентрирующие отсеки, что обеспечивает высокую эффективность в очистки мембран от загрязнений. Для такого способа применяют мембраны, имеющие одинаковые селективные свойства с обеих сторон.

Достоинства и недостатки электродиализа

Электродиализ применяют для получения ультрачистой воды в качестве одного из этапов подготовки, для опреснения морской воды и даже для очистки стоков. Это обусловлено следующими преимуществами технологии:

• срок службы оборудования может достигать 10 лет;
• это безреагентный способ — нужно только электричество;
• низкие расходы электроэнергии — до 2,5 кВт*ч/м³ (зависит от содержания солей и степени предварительной подготовки);
• низкие траты на обслуживание.
• низкие требования к качеству исходной воды — в ней не должно быть механических примесей, способных повредить мембраны.

Есть и некоторые особенности технологии. При низком содержании солей эффективность электродиализа снижается и для работы установок нужно больше электроэнергии. Его нецелесообразно использовать уже при содержании растворенных веществ на уровне 200 мг/дм³. Есть и другие проблемы, связанные с ограниченной применимостью такого обессоливания. О них мы поговорим дальше. Именно поэтому электродиализ применяют в комплексе с обратным осмосом и другими методами обессоливания.

Применимость метода

Электродиализные мембраны довольно чувствительны к качеству исходной воды. Поэтому для их работы установлены ограничения по следующим параметрам:

• солесодержание — до 2 г/дм³;
• взвешенные вещества — до 1,5 мг/дм³;
• цветность — до 20 град. по Pt-Co шкале;
• ПМО — до 5 мгО/дм³;
• железо и алюминий — до 0,3 мг/дм³;
• марганец — до 0,1 мг/дм³;
• бром — до 0,4 мг/дм³;
• бораты — до 3 мг/дм³.

При эксплуатации электродиализных установок учитывают падение давления на выходе до 0,2-0,5 МПа.

В нашем интернет-магазине не представлено электродиализное оборудование для водоочистки. Однако мы можем предложить не менее эффективные способы подготовки воды — фильтры обратного осмоса. Среди них бытовые модели и оборудование повышенной производительности. Работаем по всей Беларуси. По вопросам покупки фильтров и комплектующих обращайтесь в чат или по телефону — консультанты все подробно расскажут и помогут выбрать нужный товар.