5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОГО ПРОЦЕССА

Традиционно для решения задач практического применения исследуется зависимость скорости, степени и селективности очистки от конструктивных решений и технологических параметров электродиализного процесса разделения смесей, а также свойства самих мембран.

Рассмотрим методику исследования процесса электродиализной очистки на примере растворов электролитов и сточных вод гальванического производства.

В задачи экспериментальных исследований входит:

1) определение эффективности очистки сточных вод электрохимическими методами;

2) получение сравнительных характеристик при использовании постоянного и импульсного тока.

Результаты исследований необходимы для расчета электродиализной установки.

5.1. Методика исследования очистки и регенерации
электролитов и сточных вод

Схема лабораторной электродиализной установки представлена на рис. 5.1.

Основным элементом установки является трехкамерный электродиализатор, изготовленный из оргстекла. В его среднюю камеру по циркуляционной схеме подается очищаемый раствор. Электродные камеры заполняют 3-5 %-ным раствором серной кислоты.

Необходимость использования для заполнения электродных камер раствора серной кислоты обусловливается возможностью его повторного применения для приготовления электролитов. При достижении допустимого концентрирования ионов металлов в электродных камерах, что определяется расчетом (гл. 6), отработанный раствор серной кислоты заменяется свежим.

В случае очистки природных вод электродные камеры заполняют исследуемым раствором.

Эксперимент проводится на постоянном и импульсном токе. Постоянный ток подается от источника постоянного тока типа ЛИПС-35, импульсный ток - от генератора импульсного тока.

Перед началом опытов свежие мембраны подготавливают согласно [244]: замачивают в 0,1 н. растворе NaCl на 12 ч, причем раствор за это время меняется три раза.

100

Рис. 5.1. Лабораторная трехкамерная установка: 1 - электродиализная ячейка; 2 - источник тока; 3 - амперметр; 4 -ванна с электролитом; 5 - насос; 6 - вольтметр; 7 – фильтр

В процессе эксплуатации при снижении обменной производительности мембран проводят их регенерацию: катионообменной - в течение 0,5-1 часа в 2-3 %-ном растворе НСl, а затем в 2-3 %-ном растворе NaOH 2-3 часа; анионообменной - в 5 %-ном растворе НСl в течение 2-3 часов.

Исследования проводят при различных значениях плотности тока, предварительно рассчитав практические условия работы электродиализатора по формуле (2.95), в статическом и проточном режимах с различной скоростью движения жидкости вдоль мембран.

Определяют изменения концентраций извлекаемых ионов в растворе до и после очистки и находят зависимости скорости обессоливания от плотности тока, его формы, скорости движения жидкости и т.д. Числа переноса и поток ионов через мембраны можно определять по методикам, изложенным в [74, 75], или расчетом.

Полученные данные сводят в таблицы, например, по следующей форме:

101

102