Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)

4. szám - Dr. Öllős Géza–dr. Kollár György: Nagytisztaságú ipari vízellátás. Membrán eljárások

152 Hidrológiai Közlöny 1982. 4. sz. Dr. öllős G.—dr. Kollár Gy.: N agy tisztaságú ipari vízellátás Az elektrodialízis a szervetlen ionokat távolítja el a vízből azáltal, hogy a vízen át elektromos potenciált hoz létre, aminek hatására a kationok és anionok a kátédhoz, ill. az anódhoz vándorolnak. Az elektrodialízis telepen az anionos és kationos membránok váltakozó elhelyezése révén a koncentrálódott, ill. hígult víztereket hozunk létre (7. ábra). A demineralizációhoz szükséges elektromos áram mennyisége, a Faraday törvény értelmében a hígult vízterekből eltávolított ionok számával arányos: m=xpA-Q, ahol m az eltávolítandó anyagok tömege (mg), Q az elektromos áram mennyisége (Ampersec). ip arányossági tényező (mg/Ampersec). Az energia mennyisége (E), amely bizonyos mennyiségű só oldatból való eltávolításához szükKationóramiás E IE FFQ V (G

r—C

p), ahol / az áramerősség; t az idő; Ii az elektromos ellenállás; F a Faraday állandó; Q a térfogatáram; r] az áramkihasználás; G

r a sóoldat koncentrációja; C

p a részben sótalanított víz koncentrációja. Az elektrodialízis során az igényelt elméleti munka, a só vízből való eltávolítására nagyon kevés. A legtöbb energia a víz membránon keresztüli transzportálásához kell. A teljesítménycsökkenés fő okai: a) A membránt a szennyezőanyagok könnyen eltömik. Különösen az anionos szerves anyagok eltömő hatása ellen kell védekezni. Az elektrodialízis révén tisztítandó vizet ezért a cellákba vezetés előtt kationos derítőszerrel és aktívszénSóoldat -ni, 1,1,1.1.1.1 ! I i I T ! ! ! ' í I ! A -t*- \ A II Sósabbá vált vk Részben sótalanított víz JELMAGYARAZAT: — Kationcserélő membrán — Anioncserélő membrán Kationok Anionok 7. ábra Az elektrodialízis membrán-eljárás fogalmának értelmezése Puc. 7. Mnmepapemaqun nonnmun 06 d/ietcmpoduaAunoMeMßpuHHOM cnocoße eodooßpaCormcu Abb. 7. Deutung des Begriffs des Elektrodyalisen-Membranverfahrens -Kationcserélő membrán Katód cb Koncentracio profi! An od koncentráció profit lamináris határrétegek 8. ábra A koncentráció polarizáció értelmezése elektrodialízis membrán felületén Puc. 8. Mnmepnpemaifua noAnpu3aiiuu KOHijeumpaijuu na noeepxnocmu 9JieKmp0duanu3H0Z0 MeMöpana Abb. 8. Deutung der Konzentrations-Polarisation an der Oberfläche des elektrodyalisen-Membrans nel kell előtisztítani. A zavarosságot okozó anyagokat is előzőleg el kell távolítani, mert azok, mivel legtöbbször negatív felületi töltésű kolloid részecskék, az anioncserélő membránokat könynyen eltömik. A nagyméretű szerves ionokat és a kolloid részecskéket a membrán az elektromos erők révén vonza, a membrán eltömődik. így az elektromos ellenállás nő, végső soron a telep demineralizáló kapacitása csökken. b) A másik teljesítménycsökkentő tényező a koncentráció polarizáció (8. ábra). Általában az elektrodialízis révén sótalanított víz sókoncentrációja a 200—400 mg/l tartományba esik. Ha ennél szigorúbban a tisztítási követelmények, akkor az elektrodialízis után ioncserélőt kell alkalmazni. Ha a tisztított víz nagyobb koncentrációja is elfogadható, akkor a fordított ozmózis alkalmazható gazdaságosan. A berendezések a néhány liter óránkénti kapacitásától a 2500 m

3/d kapacitásig készülnek. A gyakorlati alkalmazás szempontjából három membrán eljárás ismeretes: (9. ábra) — fordított ozmózis, — ultraszűrés, — elektrodialízis. Mindhárom eljárás csak teljesen lebegőanyagmentes víz sótalanítására alkalmazható. A víztisztításban hagyományosan alkalmazott technológiai műveletek (ülepítés, derítés, különböző anyagú és felépítésű gyorsszűrők) előtisztító hatásfoka rendszerint olyan, hogy a finomabb, ill. kolloidális méretű lebegőanyagokat hatékonyan nem képesek eltávolítani. Ezek a szennyezőanyagok azonban a sótanalítási technológiában alkalmazott ioncserélő rendszereket, a membrán tisztító berendezések működési hatékonyságát, illetve élettartamát csökkentik és a gazdaságos üzemelést nem tudják biztosítani. Ezért a sótalanítási technológiák tervezésekor a hagyományos előtisztító eljárásokban(10. ábra) túlmenően, az utóbbi időben már hatékonyabb szervesanyag eltávolító ráiszapoló szűrést is szokásos beiktatni. Ezen irányzatot figyelembe véve, a következőkben a sótalanító eljárá-