Результаты и их обсуждение

В сверхпредельных токовых режимах процесс умягчения сопровождается увеличением генерации H+, OHионов на катионои анионообменной мембранах.

Источником этих ионов является процесс диссоциации воды с участием каталитически активных фиксированных групп мембран.

Сравнение экспериментальных данных значений рН с рассчитанными по модели показывает приемлемое согласие по обеим камерам (рис. 2). В щелочной камере она возрастает, а в кислотной убывает.

Некоторое расхождение на начальном участке при малых токах возможно объясняется неучтёнными равновесиями по ионам Mg2+ и Са2+, которые могут образовывать соединения в реальных водах, возможностью выпадения осадков карбоната кальция и магниевых соединений.

Рисунок 2 Зависимость рН от плотности тока в щелочной (1) и кислотной (2) камерах ЭДС с длиной 4 дм при линейной скорости 2,5 см/с. Точки — экспериментальные данные, кривые — данные, рассчитанные по модели.

На рисунках 3 и 4 представлены зависимости рН от длины канала. Теоретический расчёт показывает, что основное изменение рН раствора на выходе из кислотных и щелочных камерах происходит на начальном участке длиной до 10 см, что согласуется с экспериментальными данными (рис. 3).

Рисунок 3 Зависимость рН раствора на выходе из щелочной (а) и кислотной (б) камер электродиализатора с биполярными мембранами от длины канала при различных плотностях тока; Точки — экспериментальные значения, кривые — расчёт по модели.

С увеличением линейной скорости протока раствора через камеры электродиализатора смещение рН раствора на выходе из камер от исходного значения менее значительно (рис. 4). При этом математическая модель хорошо описывает экспериментальные данные при различных скоростях протока раствора в щелочной камере. В кислотной камере на выходе канала 40 см экспериментальные значения находятся ниже расчётных. Это может быть обусловлено тем, что математическая модель использует равновесные соотношения, справедливые для разбавленных растворов в отсутствии тока, тогда как процесс ведётся в сильно неравновесных условиях, и необходимо учитывать коэффициенты активности.

Рисунок 4 Зависимость рН раствора на выходе из щелочной (а) и кислотной (б) камер электродиализатора с биполярными мембранами от длины канала при различных скоростях протока раствора; Точки — экспериментальные значения, кривые — расчёт по модели.