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Verfahren zur vollständigen oder teilweisen Beseitigung von Salzen ans Wasser auf elektroosmotischem Wege.
Viele Industrien sind zur Herstellung ihrer Erzeugnisse auf die Verwendung salzarmen bzw. salzfreien Wassers angewiesen, u. zw. in allen den Fällen, bei denen eine Umsetzung der in jedem natürlichen Wasser enthaltenen Salze mit anderen chemischen Körpern zum Nachteil des Endproduktes erfolgt.
Es sei auf die Färberei, Wäscherei, künstliche Mineralwasserfabrikation, Brauerei, Seifensiederei, Leimfabrikation, Ledergerberei usw. hingewiesen, insbesondere auf alle die Fälle, bei welchen ein besonders weiches oder destilliertes Wasser angewendet werden muss.
Sieht man für alle diese Fälle von der Verwendung destillierten Wassers ab, das sich für technische Zwecke ausserordentlich teuer stellt, so ist auf rein chemischem Wege eine gewisse Entsalzung des Wassers durch teilweise Entfernung der Erdalkalikarbonate durch Zusatz von Kalziumhydroxyd möglich, indem die löslichen Erdalkalikarbonatb in unlösliche Karbonate bzw. Hydroxyde umgesetzt werden. Ferner ist in gewissen Fällen eine Entfernung der Erdalkalisulfate durch Zusatz von Bariumhydroxyd möglich.
Dieses Verfahren mit Bariumhydroxyd kommt natürlich für alle Lebensmittelgewerbe wegen der
Giftigkeit der Bariumsalze nicht in Betracht. Alle anderen chemischen Zusätze zum Wasser können nur Umsetzungen bewirken, die ein Salz entfernen und ein neues entstehen lassen, z. B. die bekannte Kesselspeisewasserreinigung.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur vollständigen oder teilweisen Beseitigung von Salzen aus Wasser mit Hilfe des elektrischen Stromes, Man hat bereits die elektrolytische Wasserreinigung angewendet, um Abwässer von organischen Stoffen zu befreien oder Wasser für technische Zwecke, z. B. zur Verwendung als Kesselspeisewasser, geeignet zu machen oder für Trinkwasser und ähnliche Benutzungszwecke zu enthärten. Bei den üblichen Vorrichtungen zur elektrolytischen Abwasserklärung wird die Flüssigkeit einfach zwischen Elektroden der Stromwirkung unterworfen. Diese Einrichtung führt bei der Reinigung und Enthärtung von Wasser für Gebrauchs-und Trinkzwecke nicht zum Ziele.
Man hat hiefür schon vorgeschlagen, eine Trennung der Anode und Kathode durch ein Diaphragma vorzunehmen. Dieses Verfahren arbeitet aber nicht einwandfrei. Vor allem ergibt sich immer ein mehr oder weniger stark angesäuertes Wasser, da fast alle Quellwasser lösliche Salze starker Säurcr enthalten und diese nicht beseitigt werden. Ferner ist ein kontinuierlicher Betrieb ausgeschlossen, weil die im Kathodenraum zum Unschädlichmachen der ausgetretenen Ionen vorzusehende Füllmasse von Zeit zu Zeit erneuert werden muss. Auch die Wahl eines passenden Anodenmateriales macht insofern Schwierigkeiten, als die hiefür bisher verwendeten Stoffe, wie Bleilegierungen od. dgl., bei der Elektrolyse angegriffen werden und das Wasser, z. B. für Genussszwecke, unbrauchbar machen.
Es sind fernerhin Verfahren bekannt, zur Trennung von Komponenten aus Gemischen, die Suspensions-oder Emulsionskolloide, echte Kolloide. Ionen oder gelöste Körper enthalten. Diese Verfahren beziehen sich auf endosmotische bzw. elektroosmotische Erscheinungen, hervorgerufen durch das Zwischenschalten von einem Diaphragma oder mehreren Diaphragmen zwischen den Elektroden. Hiebei ist die elektroosmotische Behandlung der Mittelraumflüssigkeit des Dreizellenapparates nur diskontinuierlich möglich. Auf Grund dieser bekannten Verfahren lässt sich die vollständige oder teilweise Beseitigung von Salzen aus Wasser praktisch nicht durchführen, weil hiefür nur kontinuierliches Arbeiten in Frage kommt und ausserdem der Stromverbrauch um so höher wird, je mehr die Entsalzung fortschreitet.
Infolge der abnehmenden Leitfähigkeit der Mittelraumflüssigkeit steigt die Spannung und wird die elektrische Stromenergie grossenteils in Wärme umgewandelt. Eine technisch brauchbare und zugleich wirtschaftliche Entsalzung war hienach nicht möglich.
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Die Erfindung bezweckt nun, diese Nachteile der bisher mit elektrischem Strom arbeitenden Verfahren zur Reinigung und Enthärtung von Wasser zu vermeiden und gestattet alle Salze, wie Sulfate, Nitrate, Chloride usw. in jedem Grade bis zur praktischen Salzfreiheit des Wassers zu beseitigen. Er- findungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das zu reinigende Wasser in einer in der Wanderungsrichtung der zu beseitigenden chemischen Verbindungen dünnen Schicht im Mittelraum des Dreizellenapparates der Wirkung des elektrischen Gleichstromes ausgesetzt wird. Durch die gleichzeitige Anwendung eines Anoden-und eines Kathodendiaphragmas wird ein Wasser gewonnen, aus dem die Elektrolyte bis zu jedem gewünschten Grade entfernt sind und das ausserdem den Vorzug besitzt, frei von lebenden Keimen zu sein.
Gleichzeitig ist ein kontinuierliches Arbeiten ermöglicht und wird ein geringer Stromverbrauch erzielt. Auch sind irgendwelche chemische Zusätze nicht nötig. Die elektroosmotische Mnt- salzung kann nach chemischer Vorbehandlung oder auch ohne diese angewendet werden, beispielsweise soll ein besonders erdalkalikarbonathaltiges Wasser vor der elektroosmotischen Behandlung von den Karbonaten nach irgend einem der bekannten Verfahren so weitgehend wie möglich befreit werden.
Als kathodisches Diaphragmenmaterial kommen Gewebe aus vegetabilischen Stoffen, beispielsweise Kuttertuch, in Betracht, als anodisches Diaphragmenmaterial, beispielsweise Chromleder. Als
EMI2.1
erwiesen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine zur Ausübung des neuen Verfahrens geeignete Vorrichtung in schematischer Darstellung. In dem Sammelgefäss/3 befindet sich das zu entsalzende Wasser und strömt durch eigenes Gefälle in den Mittelraum des Osmoseapparates bei E ein. Dieser besteht aus dem Mittelraum M, der von den beiden Seitenräumen A"K"durch ein anodisches oder kathodisches, geeignet eingespanntes Diaphragma getrennt ist. Im Seitenraum J. befindet sich die Anode, im Seitenraum In, dite Kathode. Die die einzelnen Räume bildenden Rahmen sind filterpressenartig zusammengesetzt. Das zu entsalzende Wasser tritt durch einen Überlauf bei Z aus dem Mittelraum aus und wird durch eine Pumpe P wieder in das Sammelgefäss 8 befördert.
Damit sich während der elektrischen Behandlung des zu entsalzenden Wassers die anodisch und kathodisch abgewanderten Elektrolyte nicht zu sehr konzentrieren, findet in den Seitenräumen A"und I"eine dauernde Spülung mit gewöhnlichem Leitungswasser statt. Der Zutritt des Spülwassers, das die an den Elektroden sich bildenden, elektrolytischen Zersetzungsprodukte des Mittelraumwassers aufnimmt und abführt, erfolgt bei D und der Austritt bei F. Der Grad der Entsalzung ist regulierbar durch die Zeitdauer und die angewandte Spannung.
Die Fig. 3 zeigt die apparative Anordnung schematisch für kontinuierlichen Betrieb. Aus dem Gefäss S fliesst das zu entsalzende Wasser nacheinander von Mittelraum zu Mittelraum der hintereinander angeordneten Osmoseapparate und verlässt den letzten Mittelraum bei dem gewünschten Entsalzungsgrad. Bei dieser Anordnung ist der Grad der Elektrolytentfernung regulierbar durch die Zahl der hintereinander geschalteten Elemente, durch die Durchflussgeschwindigkeit und die verwendete Spannung zwischen den Elektroden.
Aus folgenden Wasseranalysen geht die Wirkung bei dem neuen Verfahren ohne weiteres hervor :
Berliner Leitungswasser.
Analyse.
(Sämtliche Angaben beziehen sich auf 1 hl Wasser. )
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<tb>
<tb> Karbo- <SEP> Mittl. <SEP> Mittl.
<tb> nate <SEP> Cl <SEP> SO3 <SEP> CaO <SEP> MgO <SEP> N2O5 <SEP> Volt <SEP> Amp. <SEP> K. <SEP> W. <SEP> Std.
<tb>
Leitungswasser <SEP> 19#0 <SEP> 2#8 <SEP> 4#7 <SEP> 11#2 <SEP> 1#7 <SEP> 0
<tb>
EMI2.3
EMI2.4
<tb>
<tb>
Karbo- <SEP> Mittl. <SEP> Mittl.
<tb> nate <SEP> Cl <SEP> SO3 <SEP> CaO <SEP> MgO <SEP> N2O5 <SEP> Volt <SEP> Amp. <SEP> K. <SEP> W. <SEP> St.
<tb>
Leitungswasser, <SEP> 4#5 <SEP> 2#8 <SEP> 4#7 <SEP> 4#2 <SEP> 1#7 <SEP> 0
<tb> entkarbonisiert
<tb>
EMI2.5
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EMI3.1
<tb>
<tb>
Karbo- <SEP> Mittl. <SEP> Mittl.
<tb> nate <SEP> Cl <SEP> SO3 <SEP> CaO <SEP> MgO <SEP> N2O5 <SEP> Volt <SEP> Amp. <SEP> K. <SEP> W. <SEP> St.
<tb>
Osmosedauer: <SEP> 9 <SEP> Std. <SEP> 2#5 <SEP> 1#7 <SEP> 2#6 <SEP> 2#1 <SEP> 0#9 <SEP> 0 <SEP> 40 <SEP> 1#31 <SEP> 0#47
<tb> ,, <SEP> 20 <SEP> ,, <SEP> 0#0 <SEP> 1#0 <SEP> 1#3 <SEP> 0#0 <SEP> 0#7 <SEP> 0 <SEP> 45 <SEP> 1#14 <SEP> 1#02
<tb> ,, <SEP> 23 <SEP> ,, <SEP> 0#0 <SEP> 0#5 <SEP> 0#8 <SEP> 0#0 <SEP> 0#5 <SEP> 0 <SEP> 50 <SEP> 1#16 <SEP> 1#33
<tb>
EMI3.2
EMI3.3
<tb>
<tb> Karbo- <SEP> Mittl. <SEP> Mittl.
<tb> nate <SEP> Cl <SEP> SO3 <SEP> CaO <SEP> MgO <SEP> N2O5 <SEP> Volt <SEP> Amp. <SEP> K. <SEP> W. <SEP> Std.
<tb>
Osmosedauer: <SEP> 10 <SEP> Std. <SEP> 1#0 <SEP> 1#4 <SEP> 2#4 <SEP> 2#2 <SEP> 0#8 <SEP> 0 <SEP> 61 <SEP> 1#65 <SEP> 0#93
<tb> ,, <SEP> 20 <SEP> ,, <SEP> 0#0 <SEP> 0#5 <SEP> 0#7 <SEP> 0#7 <SEP> 0#0 <SEP> 0 <SEP> 67 <SEP> 1#39 <SEP> 1#79
<tb> ,, <SEP> 25 <SEP> ,, <SEP> 0#0 <SEP> 0#0 <SEP> Spur <SEP> 0#0 <SEP> 0#0 <SEP> 0 <SEP> 84 <SEP> 1#25 <SEP> 2#65
<tb>
Ein weiterer Versuch wurde mit einem künstlich zusammengesetzten Wasser durehgeführt.
Künstliches Wasser.
Analyse.
EMI3.4
<tb>
<tb>
Karbo- <SEP> Mittl. <SEP> Mittl.
<tb> nate <SEP> Cl <SEP> SO3 <SEP> CaO <SEP> MgO <SEP> N2O5 <SEP> Volt <SEP> Amp. <SEP> K. <SEP> W. <SEP> St.
<tb>
Originalwa <SEP> sor: <SEP> 2#0 <SEP> 3#5 <SEP> 9#9 <SEP> 6#7 <SEP> 2#4 <SEP> stark
<tb> O <SEP> moredauer: <SEP> 20 <SEP> Std. <SEP> 1#0 <SEP> 1#8 <SEP> 3#5 <SEP> 1#1 <SEP> 1#8 <SEP> ,, <SEP> 25 <SEP> 1324 <SEP> 0#62
<tb> ,, <SEP> 28# <SEP> ,, <SEP> 0#0 <SEP> 1#1 <SEP> 2#2 <SEP> Spur <SEP> Spur <SEP> Spur <SEP> 28#2 <SEP> 1#17 <SEP> 0#94
<tb> ,, <SEP> 37# <SEP> ,, <SEP> 0#0 <SEP> 1#0 <SEP> 0#8 <SEP> ,, <SEP> ,, <SEP> ,, <SEP> 30#8 <SEP> 1#14 <SEP> 1#32
<tb>
Aus obigen Ausführungsbeispielen ist ohne weiters ersichtlich, wie erfindungsgemäss auf billige Weise technisch reines und brauchbares Wasser in beliebiger Menge zu gewinnen ist.