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Elektrodialytische Zelle, insbesondere zur Reinigung von Flüssigkeiten auf elektroosmo- tischem Wege.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine
Verbesserung der bekannten elektrodialytischen
Zellen, wie solche insbesondere zur Reinigung von Flüssigkeiten, z. B. Wasser auf elektro- osmotischem Wege bereits vielfach in Benutzung stehen. Derartige Zellen können bekanntlich nur mit Gleichstrom gespeist werden, da nur eine auf die Zelle wirkende Gleichspannung den, die
Reinigungswirkung bedingenden einheitlichen
Ionenwanderungseffekt zur Folge hat. Insoweit im besonderen Fall Gleichstrom nicht zur Ver- fügung steht, ist man genötigt, diesen durch Um- formung oder Gleichrichtung aus Wechsel-oder
Drehstrom zu gewinnen, was einerseits besondere
Umformer oder Gleichrichter, anderseits eine
Verschlechterung des Wirkungsgrades zur Folge hat.
Zur Beseitigung dieses Übelstandes wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, einen elektro- chemischen Gleichrichter mit einer elektrolytischen Zelle zu vereinigen, was insbesondere dadurch geschehen kann, dass die Kathode der Zelle aus einem, Gleichrichterwirkung besitzenden Material hergestellt oder doch mit einem Überzug aus solchem Material versehen wird. Auf diese Weise wird die Zelle immer nur von jener Halbwelle durchflossen, welche die gewünschte Reinigungswirkung hervorbringt, während die andere Halbwelle gegebenenfalls in einer zweiten Zelle nutzbar gemacht werden kann. Es wird also in jeder erfindungsgemässen Zelle die positive Halbwelle von der Anode zur Kathode fliessen, während die negative Halbwelle durch Ausbildung einer Sperrschicht an der Kathode am Durchtritt durch die Zelle gehindert werden wird.
Die praktische Verwirklichung des Erfindunggedankens kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass man die bisher gewöhnlich aus Kupfer hergestellte Kathode nunmehr aus Aluminium verfertigt, das einen Reinheitsgrad von mindestens 99%, zweckmässiger aber sogar mehr als 99. 5% aufweist. Um diese Aluminiumkathode zu formieren, wird die Zelle, je nach Reinheitsgrad des Kathodenmetalls einige Stunden bis Tage an eine entsprechende Wechselstromquelle angeschlossen. Diese Formierungszeit wird beträchtlich verkürzt, wenn die Kathode in einem ent- sprechenden Elektrolyten mit Gleichstrom vorformiert wird, wie dies für die Zwecke der Herstellung von Elektrolytkondensatoren an sich bekannt ist. An Stelle von Aluminium kann mit bestem Erfolg auch das durch eine erhöhte Ventilwirkung, ausgezeichnete Tantal zur Kathodenherstellung verwendet werden.
Tantal besitzt in nahezu allen Elektrolyten eine gleich gute Ventilwirkung, bestimmt aber in allen Wässern und Lösungen, welche elektrolytisch gereinigt werden können. Es gibt also praktisch keine Zusätze, welche die Ventilwirkung verschlechtern könnten.
Aluminium besitzt die beste Ventilwirkung in möglichst neutralen Elektrolyten oder in schwach sauren Elektrolyten, welche aber möglichst wenig
Anionen aufweisen müssen. Da nun die in einem
Kathodenraum befindliche Flüssigkeit naturgemäss alkalisch reagiert, da sie Kationen enthält und in einer solchen Flüssigkeit die Ventilwirkung von
Aluminium stark geschwächt werden würde, muss durch reichliche Spülung des Kathodenraumes
Sorge dafür getragen werden, dass die Kationenkonzentration des Elektrolyten möglichst gering bleibt. In der Praxis hat es sich erwiesen, dass Aluminium in einem Elektrolyten von nicht mehr als pH-9 noch eine befriedigende Ventilwirkung aufweist. Wie schon erwähnt, ist das Vorhandensein von Anionen im Kathodenraum für die Ventilwirkung von Aluminium schädlich.
Anionen kommen nun ohnehin in einem Kathodenraum nicht vor, es muss aber auch Sorge ge- tragen werden, das keine fremden Metalle in diesem Raum vorhanden sind, welche Ionen abgeben könnten. Von den Metallionen sind Kupferionen am schädlichsten und von den Anionen die Chlorionen.
In der streng schematischen Zeichnung sind einige Beispiele für Schaltungsanordnungen von erfindungsgemässen Zellen veranschaulicht, durch welche es möglich wird, beide Halbwellen des Wechsel-bzw. Drehstromes auszunützen.
Fig. 1 zeigt ein Schaltungsbeispiel für die Serienschaltung, Fig. 2 für die Parallelschaltung mehrerer Zellen für zweiphasigen, Fig. 3 für dreiphasigen Wechselstrom. Sehr geeignet ist auch die Graetzschaltung ; in allen Fällen kann man mehrere Zellen zu Gruppen zusammenfassen
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und aus diesen Gruppen wieder besondere Schaltungen zusammenstellen. Selbstverständlich sind mit den dargestellten Schaltungsarten keineswegs alle Schaltungsmöglichkeiten erschöpft.
Der Reinheitsgrad der Flüssigkeiten, die mit einer erfindungsgemässen Zelle verarbeitet werden, kann der gleiche sein, wie bei einer normalen mit Gleichstrom betriebenen Zelle. Die elektrisch aufzuwendende Leistung steigt mit dem Salzgehalt der Lösung proportional.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrodialytische Zelle, insbesondere zur Reinigung von Flüssigkeiten auf elektroosmotischem Wege, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode der Zelle und die sonstigen, gegebenenfalls in der Zelle befindlichen Metallteile zwecks unmittelbarer Speisung der letzteren mittels Wechselstrom aus einem, Gleichrichterwirkung besitzenden Material bestehen oder doch mindestens einen Überzug aus solchem Material besitzen.