AT305957B - Verfahren zur Regeneration von Ionenaustauschermembranen eines Elektrodialysators - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration von   lonenaustauschermembranen   eines Elektrodialysators. 



   Es ist allgemein üblich, Ionenaustauscher, die in ihrer Kapazität nachgelassen haben, durch eine Kontraregeneration,   d. h.   dem normalerweise zur Regeneration verwendeten Chemikal entgegengesetzten (also beim Kationenaustauscher Lauge statt Säure und beim Anionenaustauscher Säure statt Lauge) zu reaktivieren. 



  Ähnliches wird mit Ionenaustauscherharzen, die zur Entsalzung von Zuckerlösungen eingesetzt werden, praktiziert. Die gleiche Behandlungsweise erschien nun auch für die Regeneration von Ionenaustauschermembranen von Elektrodialysatoren angebracht und naheliegend und wurde in der Praxis auch versucht und angewendet. Wenn jedoch ein Ionenaustauschermembranen enthaltender Elektrodialysator beispielsweise zur Entsalzung von technischen Zuckerlösungen eingesetzt wird, so können die Ionenaustauschermembranen auf die angegebene Weise nur äusserst unzulänglich regeneriert werden.

   Um dieser auftretenden Schwierigkeiten Herr zu werden, wurde daraufhin für die   Regeneration"verstopfter"Membranen   verschieden langes Weichen in Salzsäure und Natronlauge allein, sowie abwechselndes Weichen in den genannten Chemikalien und ferner auch die Elektrodialyse einer   10%igen Kochsalzlösung   versucht, doch konnte auch mit diesen Behandlungsmethoden keine ausreichende Reaktivierung der Ionenaustauschermembranen eines zur Entsalzung insbesondere technischer Zuckerlösungen verwendeten Elektrodialysators erzielt werden. 



   Aufgabe der Erfindung ist nun die Schaffung eines Verfahrens zur Regeneration von lonenaustauschermembranen, dem die geschilderten Nachteile nicht mehr anhaften. 



   Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im Dialysator eine verdünnte Lösung eines anorganischen Alkalisalzes entsalzt wird, wobei in den Dialysekreislauf eine Salzlösung höherer Konzentration als in den Konzentratkreislauf eingeleitet wird, worauf die Stromflussrichtung durch Umpolen umgekehrt und gleichzeitig in umgekehrter Weise der Konzentratkreislauf mit der Alkalisalzlösung höherer Konzentration als der Dialysekreislauf beschickt wird, so dass ein umgekehrter Durchgang der Ionen durch die Membranen erfolgt. 



   In überraschender Weise zeigte sich, dass es mit dem erfindungsgemässen Verfahren möglich ist, auch   lonenaustauschermembranen   eines Elektrodialysators, die durch Adsorption hochmolekularer, nicht besonders leicht in sauren und/oder alkalischen Lösungen löslichen Verbindungen blockiert bzw. verstopft sind, vollständig zu regenerieren und sie wirksam in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht zu vollster Zufriedenheit zu einem weiteren Einsatz zu verwenden. 



   Der erfindungsgemäss erzielbare Effekt ist insbesondere bei der Entsalzung technischer Zuckerlösungen in einem Elektrodialysator mittels   lonenaustauschermembranen   sehr vorteilhaft, da es somit auf einfache und wirksame Weise möglich ist, die in technischen Zuckerlösungen vorhandenen hochmolekularen sowie die kolloidal gelösten und im elektrischen Feld ausgeflockten Verbindungen, die die Blockierung der lonenaustauschermembranen bedingen und dadurch deren elektrischen Widerstand empfindlich erhöhen und gleichzeitig die Entsalzungskapazität des Elektrodialysators stark vermindern, aus den Membranen zu entfernen und eine wirksame Regeneration,   d. h.   wieder eine volle Durchlässigkeit der Membranen zu erreichen. 



   Besonders vorteilhafte Ergebnisse sind mit dem erfindungsgemässen Verfahren zu erzielen, wenn als verdünnte anorganische Alkalisalzlösung eine Kochsalzlösung verwendet wird, wobei die Lösung höherer Konzentration ungefähr 10% ig und die geringer konzentrierte Lösung ungefähr l% ig ist, doch können auch andere verdünnte anorganische Alkalisalzlösungen, wie   z. B.   eine Natriumnitrat-, Natriumnitrit-, Natriumsulfatoder Natriumcarbonatlösung verwendet werden.

   (Wobei es sich manchmal empfiehlt, die 10%ige Kochsalzlösung   2% zig   an Natronlauge anzusetzen.)
Eine zufriedenstellende Regeneration von lonenaustauschermembranen kann ferner vorteilhafterweise dann erreicht werden, wenn erfindungsgemäss die Entsalzung sowohl in der einen als auch in der andern Stromflussrichtung in einer Menge von mindestens 1 bis 2 mval pro Kammer und Quadratzentimeter Elektrodenfläche durchgeführt wird. 



   In technischer und wirtschaftlicher Hinsicht ist es hiebei vorteilhaft, wenn die Entsalzung in beiden Stromflussrichtungen etwa 5 bis 20 min lang pro Kammer bei einer anfänglichen Stromdichte zwischen 40 und 50   mA/cm2 durchgeführt   wird. 



   An Hand der Zeichnungen wird das Prinzip der Arbeitsweise einer   Mehrkammer-Elektrodialysezelle   (am konkreten Beispiel einer Achtkammerzelle) erläutert, worin Fig. l den Betrieb einer Achtkammerdialysezelle bei normaler Stromrichtung für Saftentsalzung bzw. Regeneration und Fig. 2 den Betrieb einer Achtkammerdialysezelle bei umgepolter Stromrichtung zwecks Regeneration zeigen. 



   Bei der Montage einer derartigen Mehrkammerzelle werden die Kationen- (K) und Anionenaustauschermembranen (A) alternierend angeordnet, wobei elektrodenseitig stets Kationenaustauschermembranen zum Einsatz gelangen. Dadurch ergeben sich abwechselnd Kammern, von denen zwei gegenüberliegende Wände jeweils von einer Anionenaustauschermembrane und einer Kationenaustauschermembrane gebildet werden, aus denen bei eingeschaltetem Strom gemäss Fig. l in verstärktem Ausmass Anionen (durch die Anionenaustauschermembrane) und Kationen (durch die Kationenaustauschermembrane) entfernt werden (Kammer 3,5, 7) und jeweils benachbart solche, wo es zu einer Anreicherung dieser Anionen und Kationen kommt (Kammer 2,4, 6). Aus ersteren werden also Salze entfernt, weshalb sie als Entsalzungs- oder Dialysekammern bezeichnet werden.

   In den 

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 zweitgenannten werden die aus den Dialysekammern stammenden Ionen angereichert, weshalb sie Konzentratkammern benannt werden. Sowohl die Dialyse- als auch die Konzentratkammern sind über je ein Zwischengefäss, nämlich einen   Dialysekreislaufzwischenbehälter--D--sowie   einen Konzentratzwischenbehälter --C-- und eine Pumpe parallelgeschaltet, wodurch sich Kreisläufe, nämlich der sogenannte Dialysekreislauf (D-Kreis) und der Konzentratkreislauf (C-Kreis) ergeben. Aus diesen Kreisläufen wird ein bestimmter Anteil entsalzte Lösung bzw. angereicherte Lösung abgezogen und durch aufzubereitende Lösung beim D-Kreis bzw. 



  Verdünnungswasser im Falle des C-Kreises ergänzt. 



   Die durch die Elektroden und die benachbarte Kationenaustauschermembrane gebildeten Kammern (1, 8) werden als Elektrodenkammern bezeichnet und sind in einem eigenen, also dritten Kreislauf, den Elektrodenkreislauf, (E-Kreis), in welchen ein   Elektrodenkreiszwischenbehälter--E-eingeschaltet   ist, in gleicher Weise wie die beiden vorher erläuterten, zusammengeschlossen. Dieser Kreis wird mit einer Spülflüssigkeit (meist verdünnte Salpetersäure) beschickt. 



   Betrachtet man an Stelle einer Achtkammerzelle, die eine relativ einfache Variante einer Mehrkammerzelle darstellt, eine aus einer wesentlich grösseren Zahl von Kammern bestehende Mehrkammer-Elektrodialysezelle, dann entsprechen die Verhältnisse in den ungeradzahligen Kammern bei normaler Stromrichtung gemäss Fig. l stets Entsalzungskammern und in den geradzahligen Kammern stets Konzentratkammern. Die Elektrodenkammern verhalten sich stets wie die erste und die achte Kammer der Achtkammerzelle die vorliegendenfalls als Beispiel gewählt wurde. 



   Bei Umpolung der Stromrichtung (Fig. 2) werden nun die Dialysekammern zu Konzentratkammern und die Konzentratkammern zu Dialysekammern. Im weiteren Verlauf der Erläuterungen wird die Benennung der Kreisläufe aber stets in der Art wie bei normaler Arbeitsweise und Stromrichtung vorgenommen, (wie auch in den Zeichnungen dargestellt) auch wenn durch Umpolung der D-Kreis in seiner Wirkungsweise zum C-Kreis wird, bleibt er als D-Kreis benannt. Gleiches gilt für den C-Kreis. 



   Selbstverständlich kann das erfindungsgemässe Regenerationsverfahren auch durchgeführt werden, indem in umgekehrter Weise zuerst die Beschickung des D-Kreislaufs mit der Alkalisalzlösung geringerer Konzentration als die des C-Kreislaufs mit der höheren bei gleichzeitiger Umpolung und hiedurch erzielter Umkehrung der Stromflussrichtung gegenüber der ursprünglich zum Entsalzen des Dicksaftes verwendeten erfolgen, worauf dann bei neuerlicher Umpolung und Herstellung der ursprünglichen Stromflussrichtung in den D-Kreislauf die   Alkalisalzlösung   höherer Konzentration und in den C-Kreislauf diejenige geringerer Konzentration eingeleitet wird, wobei die Alkalisalzlösung höherer Konzentration auch alkalisch angewendet werden kann. 



   Bei der Durchführung des Regenerationsverfahrens in dieser Weise kann gegebenenfalls der letztere Schritt auch ganz unterbleiben, doch ist in jedem Fall nach Abschluss des eigentlichen Regenerationsverfahrens zweckmässig, noch eine Spülung des D-Kreislaufs mit Wasser vorzunehmen, bevor die elektrodialytische Entsalzung der technischen Zuckerlösung bzw. des Dicksaftes wieder aufgenommen wird. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Regeneration der Kationenaustauscher- und Anionenaustauschermembranen eines   Elektrodialysators, dadurch gekennzeichnet,   dass man im Dialysator eine verdünnte Lösung eines anorganischen Alkalisalzes entsalzt, wobei man in den Dialysekreislauf (D-Kreis) eine Salzlösung höherer Konzentration als in den Konzentratkreislauf (C-Kreis) einleitet, worauf man die Stromrichtung durch Umpolen umkehrt und gleichzeitig in umgekehrter Weise den Konzentratkreislauf mit der Alkalisalzlösung höherer Konzentration als den Dialysekreislauf beschickt, so dass ein umgekehrter Durchgang der Ionen durch die Membranen erfolgt. 
 EMI2.1 

Claims (1)

1. Entsalzung in beiden Stromflussrichtungen etwa 5-20 min lang pro Kammer bei einer anfänglichen Stromdichte zwischen 40 und 50 mAl cm2 durchführt.