AT401739B - DEVICE FOR TREATING METAL CONTAINING LIQUIDS BY ION EXCHANGE AND SIMULTANEOUSLY OR PERIODICALLY REGENERATING THE ION EXCHANGE RESIN BY ELECTRODIALYSIS - Google Patents
DEVICE FOR TREATING METAL CONTAINING LIQUIDS BY ION EXCHANGE AND SIMULTANEOUSLY OR PERIODICALLY REGENERATING THE ION EXCHANGE RESIN BY ELECTRODIALYSIS Download PDFInfo
- Publication number
- AT401739B AT401739B AT0083891A AT83891A AT401739B AT 401739 B AT401739 B AT 401739B AT 0083891 A AT0083891 A AT 0083891A AT 83891 A AT83891 A AT 83891A AT 401739 B AT401739 B AT 401739B
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- cathode
- electrode
- chambers
- membrane
- ion
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
- B01J47/02—Column or bed processes
- B01J47/06—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration
- B01J47/08—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration subjected to a direct electric current
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
- B01J49/30—Electrical regeneration
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
ΑΤ 401 739 ΒΑΤ 401 739 Β
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von metallhaltigen Flüssigkeiten durch lonen-austausch und gleichzeitige oder periodische Regenerierung des lonenaustauscherharzes durch Elektrodia-lyse, bei der in einem Behälter zwischen Zwei als Anode und Kathode ausgebildeten Elektroden Ionenaustauscher, umgeben von Kammern für Anolyt und Katholyt, angebracht sind, wobei die Ionenaustauscher von Membrantrennwänden, bestehend aus lonenaustauschermembranen, begrenzt sind. lonenaustauscherharze ermöglichen es, aus verdünnten Lösungen mit Konzentrationen kleiner 100 ppm, die in Lösung befindlichen Ionen mehr oder weniger selektiv zu entfernen. Sobald das Harz mit Ionen beladen ist, muß es regeneriert werden. Die Regenerierung erfolgt im falle eines Kationenaustauschers mit einer Säure und im Falle eines Anionenaustauschers mit einer Base. Da der lonenaustausch aber stets ein Gleichgewichtsprozeß ist, läßt sich eine vollständige Regenerierung des lonenaustauscherharzes nur dann erreichen, wenn man mit großem Säure- bzw. Basenüberschuß arbeitet und möglichst die bei der Regenerierung freigesetzten Ionen aus der den Ionenaustauscher umgebenden Liquidphase entfernt. Dies wird gewöhnlich dadurch erreicht, daß man eine wässrige Säure bzw. Basenlösung kontinuierlich über die lonenaustauscherschüttung leitet. Bei dieser Art der Regenerierung wird jedoch ein Vielfaches der stöchiometrischen Säure bzw. Basenmenge benötigt, so daß hierbei große Mengen stark verdünnter wässriger Lösungen anfallen, welche nicht wirtschaftlich aufgearbeitet werden können. Außerdem können die Metallionen nur in zusätzlichen Verfahrensschritten aus dem Regenerat wiedergewonnen werden.The invention relates to a device for the treatment of metal-containing liquids by ion exchange and simultaneous or periodic regeneration of the ion exchange resin by electrodialysis, in which ion exchangers are mounted in a container between two electrodes designed as anode and cathode, surrounded by chambers for anolyte and catholyte are, the ion exchangers are limited by membrane partitions consisting of ion exchange membranes. Ion exchange resins make it possible to remove the ions in solution more or less selectively from dilute solutions with concentrations of less than 100 ppm. Once the resin is loaded with ions, it must be regenerated. Regeneration takes place in the case of a cation exchanger with an acid and in the case of an anion exchanger with a base. However, since the ion exchange is always an equilibrium process, a complete regeneration of the ion exchange resin can only be achieved if one works with a large excess of acid or base and, if possible, removes the ions released during the regeneration from the liquid phase surrounding the ion exchanger. This is usually achieved by continuously passing an aqueous acid or base solution over the ion exchange bed. With this type of regeneration, however, a multiple of the stoichiometric acid or base amount is required, so that large amounts of highly dilute aqueous solutions are obtained which cannot be worked up economically. In addition, the metal ions can only be recovered from the regenerate in additional process steps.
Die Rückgewinnung von Ionen aus wässrigen Lösungen durch Elektrodialyse ist auch bekannt. Mit Hilfe der Elektrodialyse ist es jedoch nicht möglich, die Ionen vollständig aus der wässrigen Lösung zu entfernen, so daß hierbei die aus dem Modul abfließende Lösung noch eine Restkonzentration aufweist.The recovery of ions from aqueous solutions by electrodialysis is also known. With the aid of electrodialysis, however, it is not possible to completely remove the ions from the aqueous solution, so that the solution flowing out of the module still has a residual concentration.
Durch die DE-OS 25 29 277 ist ein Verfahren zur elektrolytischen Regenerierung von mit schweren Metallen beladenen Ionenaustauschern bekanntgeworden. Hierbei befindet sich das lonenaustauscherharz zwischen zwei senkrechten Elektroden in einer Säule mit rechteckigem Querschnitt. Nach dem Beladen des Harzes und dem Auswaschen wird eine saure Lösung mit einem bestimmten pH-Wert in die Säule eingegeben. Danach wird eine elektrische Spannung zwischen den Elektroden angelegt und die Kationen werden an der Kathode abgeschieden. Diese Art der Regenerierung des Ionenaustauschers, d.h. die Rückgewinnung der Metalle an der Kathode verläuft potentiostatisch, d.h. bei konstanter angelegter Spannung. Da jedoch mit wachsender Regenerierung die lonenkonzentration sinkt, nimmt auch die die Stromstärke immer mehr ab. Insgesamt sind dabei nur sehr niedrige Stromstärken möglich, so daß das Verfahren bei großen lonenaustauschermengen eine sehr lange Regenerierzeit benötigt.DE-OS 25 29 277 a method for the electrolytic regeneration of ion exchangers loaded with heavy metals has become known. The ion exchange resin is located between two vertical electrodes in a column with a rectangular cross-section. After loading the resin and washing it out, an acidic solution with a certain pH is introduced into the column. An electrical voltage is then applied between the electrodes and the cations are deposited on the cathode. This type of regeneration of the ion exchanger, i.e. the recovery of the metals at the cathode is potentiostatic, i.e. with constant applied voltage. However, since the ion concentration drops with increasing regeneration, the current intensity also decreases more and more. Overall, only very low currents are possible, so that the process requires a very long regeneration time for large amounts of ion exchangers.
Durch die Zeitschrift Chem.-Ing.-Tech 56 (1984) Nr. 3, Seite 214-220 - "Die Elektrodialyse - ein Membranverfahren mit vielen Anwendungsmöglichkeiten", ist ein Verfahren zur wasserfreien Regeneration von Ionenaustauschern mittels Elektrodialyse auf den Seiten 217 und 218 beschrieben. Nachteilig ist jedoch bei diesem bekannten Verfahren, daß 1. keine Aufkonzentration möglich ist; 2. die Elektrodenspannungen in der Größenordnung der Zellspannungen liegen; 3. die für die Abscheidung der Metallionen benötigte Überspannung an den Elektroden viel kleiner ist als die für die Regenerierung benötigte Zellspannung, da die Konzentration in der Kathodenkammer sehr gering ist. Folglich ergibt sich hierbei nur eine sehr geringe Stromausbeute.Through the journal Chem.-Ing.-Tech 56 (1984) No. 3, pages 214-220 - "Electrodialysis - a membrane process with many possible uses" is a process for the anhydrous regeneration of ion exchangers by means of electrodialysis on pages 217 and 218. However, a disadvantage of this known method is that 1. no concentration is possible; 2. the electrode voltages are in the order of magnitude of the cell voltages; 3. The overvoltage on the electrodes required for the deposition of the metal ions is much smaller than the cell voltage required for the regeneration, since the concentration in the cathode chamber is very low. As a result, the current yield is very low.
Ferner ist durch die US-PS 2,812,300 eine Vorrichtung zur elektrolytischen Regenerierung von lonen-austauscherharzen bekanntgeworden. Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung, daß a) die aus dem Harz freigesetzten Ionen unter der treibenden Kraft des elektrischen Feldes im Falle des Kationenaustauschs durch die Diaphragmen 22 (siehe Fig. 1, 2, 3) zur Kathode wandern, wo eine Abscheidung von zum Beispiel Metallionen erfolgt. Hierdurch muß die Kathode des öfteren gewechselt werden. Im Falle des Anionenaustausches wandern die Anionen durch die Diaphragmen 22 (siehe Fig. 1, 2, 3) zur Anode und hier kann zum Beispiel giftiges Chlorgas entstehen, wobei auch die Anode zerstört wird; b) im Falle einer Mehrzellenanordnung, wobei die einzelnen Zellen durch Diaphragmen getrennt sind, die aus den Austauschern freigesetzten Ionen schon regeneriertes Austauschermaterial einer Nachbarzelle wieder beladen können, so daß der Gesamtregeneriergrad sehr schlecht ist; c) um dem in Fall b) beschriebenen Problem entgegenzuwirken, mehrere Elektroden in einer Apparatur untergebracht werden müssen; d) keine kontinuierliche Regenerierung des Harzes beschrieben wird, sondern die Regenerierung des Austauscherharzes erfolgt, nachdem das Harz in seiner Kapazität erschöpft ist. Hierbei ergeben sich sehr lange Regenerierzeiten für sehr kleine Harzvolumina (für 60 ml Harz 23 h ... 71 h); e) eine Aufkonzentrierung der freigesetzten Ionen nicht möglich ist, da keine selektiven lonenaustauschermembranen verwendet werden; f) die während der Regenerierung freigesetzten Ionen aus den Schüttungen ausgespült werden müssen. 2Furthermore, a device for the electrolytic regeneration of ion exchange resins has become known from US Pat. No. 2,812,300. The disadvantage of this known device is that a) the ions released from the resin move under the driving force of the electric field in the case of cation exchange through the diaphragms 22 (see FIGS. 1, 2, 3) to the cathode, where a deposition of Example metal ions takes place. As a result, the cathode has to be changed frequently. In the case of anion exchange, the anions migrate through the diaphragms 22 (see FIGS. 1, 2, 3) to the anode and here, for example, poisonous chlorine gas can be produced, the anode also being destroyed; b) in the case of a multi-cell arrangement, the individual cells being separated by diaphragms, the ions released from the exchangers being able to reload already regenerated exchange material from a neighboring cell, so that the overall degree of regeneration is very poor; c) in order to counteract the problem described in case b), several electrodes have to be accommodated in one apparatus; d) no continuous regeneration of the resin is described, but the regeneration of the exchange resin takes place after the resin is exhausted in its capacity. This results in very long regeneration times for very small resin volumes (for 60 ml resin 23 h ... 71 h); e) a concentration of the released ions is not possible since no selective ion exchange membranes are used; f) the ions released during the regeneration must be flushed out of the beds. 2nd
AT 401 739 BAT 401 739 B
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, die gute Reinigungsleistung von lonenaustauscherschüttungen in Kombination mit einer energiesparenden Regeneration durchzuführen, bei der die Metallionen mit möglichst geringem Chemikalien-Waschwasserverbrauch aus dem Ionenaustauscher entfernt und in fester Form zurückgewonnen werden können.The object of the invention is to provide a device which makes it possible to carry out the good cleaning performance of ion exchange beds in combination with an energy-saving regeneration in which the metal ions can be removed from the ion exchanger with as little chemical washing water consumption as possible and be recovered in solid form.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 erfüllt. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved according to the invention by a device with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the dependent subclaims.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine Rückgewinnung von Ionen aus Lösungen ermöglicht, wobei zum Beispiel Metalle in fester Form wiedergewonnen werden können. Durch Elektrodialyse ist gleichzeitig eine Regenerierung der Ionenaustauscher möglich, bei welcher kein Abwasser entsteht. Weiterhin kann eine direkte Anpassung des Moduls an unterschiedliche Lösungsmengen und Konzentrationen entweder durch den Einbau einer entsprechenden Anzahl von lonenaustauscherkammern oder aber durch Parallelschaltung mehrerer Module erfolgen.The measures according to the invention enable ions to be recovered from solutions, metals being able to be recovered in solid form, for example. Electrodialysis also makes it possible to regenerate the ion exchangers without producing any waste water. Furthermore, the module can be directly adapted to different solution quantities and concentrations either by installing a corresponding number of ion exchange chambers or by connecting several modules in parallel.
Durch die Hintereinanderschaltung der Kammern mit Katholyt in der Kationenaustauschervorrichtung und der Kammern mit Anolyt in der Anionenaustauschervorrichtung kann eine Aufkonzentrierung der An-bzw. Kationen in einem Kreis erfolgen, wobei die höchste Konzentrierung in einer Abscheidevorrichtung vorliegt.By connecting the chambers with catholyte in series in the cation exchange device and the chambers with anolyte in the anion exchange device, it is possible to concentrate the anion and / or. Cations occur in a circle, the highest concentration being in a separator.
Durch die Möglichkeit der Erhöhung der Temperatur des gesamten Systems wird ein Anstieg der elektrolytischen Leitfähigkeit um rund 3%/*C erreicht, wodurch sich der elektrische Energiebedarf für Regenerierung und Abscheidung verringert. Weiterhin ergibt eine Temperaturerhöhung eine größere Löslichkeit von Salzen, wodurch die Aufkonzentrierung noch weiter gesteigert werden kann. Eine Temperierung läßt sich auf einfache Weise durch Wärmetauscher im Anolyt- und Katholytkreis erreichen. ln sehr großen Modulen, d.h. in Modulen mit vielen lonenaustauscherkammern sowohl in den Kationenaustauschereinheiten als auch in den Anionenaustauschereinheiten, kann durch eine Kombination von parallel und hintereinander durchströmten Katholytkammern bzw. Anolytkammern eine optimale Konzentration in der Abscheideeinheit bzw. in der Kathodenkammer eingestellt werden.The possibility of increasing the temperature of the entire system increases the electrolytic conductivity by around 3% / * C, which reduces the electrical energy required for regeneration and separation. Furthermore, an increase in temperature results in a greater solubility of salts, as a result of which the concentration can be increased still further. Temperature control can be achieved in a simple manner by means of heat exchangers in the anolyte and catholyte circuit. In very large modules, i.e. In modules with many ion exchange chambers both in the cation exchange units and in the anion exchange units, an optimum concentration in the separation unit or in the cathode chamber can be set by a combination of catholyte chambers or anolyte chambers through which flow flows in parallel and in succession.
Der Stofftransport an die Phasengrenze der ionenselektiven Membranen und an die Kathode ist dann intensiver, wenn die Dicke der Diffusionsgrenzschicht durch erzwungene Konvektion verringert wird. Das läßt sich einerseits erreichen durch entsprechende Strömungsgeschwindigkeit des Anolyten bzw. des Katholyten und andererseits durch den Einbau von Abstandsvorrichtungen in den Kammern, welche auch gleichzeitig einen äquidistanten Abstand zwischen den Membranen bewirken.The mass transfer to the phase boundary of the ion-selective membranes and to the cathode is more intensive if the thickness of the diffusion boundary layer is reduced by forced convection. This can be achieved on the one hand by a corresponding flow rate of the anolyte or of the catholyte and on the other hand by installing spacing devices in the chambers, which at the same time bring about an equidistant distance between the membranes.
Die Erfindung ist auch zur Durchführung eines weiteren Verfahrens geeignet, wenn bei der Regenerierung der Kationenaustauscherharze Metallionen anfallen, welche in der elektrochemischen Spannungsreihe in der Nähe von Wasserstoff stehen oder aber elektrochemisch positiver als Wasserstoff sind. Handelt es sich hierbei um nur eine Metallionensorte, so kann das entsprechende Metall direkt an der Kathode abgeschieden werden. Sind mehrere Metallionen in der Katholytlösung enthalten, so kann durch Einbau einer Anionenaustauschermembran vor der Kathode eine Abscheidung in der Kationenaustauschereinheit vermieden werden. Die einzelnen Metalle können dann in einer Abscheideeinheit, welche zum Beispiel mehrere Elektrolysebäder enthält, selektiv durch Einstellen der jeweiligen Überspannung zurückgewonnen werden. Alternativ zur Abscheidung der Metallionen kann die aufkonzentrierte Lösung auch in einen vorgeschalteten Prozeß zurückgeführt werden.The invention is also suitable for carrying out a further process if, when regenerating the cation exchange resins, metal ions are obtained which are close to hydrogen in the electrochemical voltage series or which are electrochemically more positive than hydrogen. If this is only one type of metal ion, the corresponding metal can be deposited directly on the cathode. If there are several metal ions in the catholyte solution, a deposit in the cation exchange unit can be avoided by installing an anion exchange membrane in front of the cathode. The individual metals can then be recovered selectively in a deposition unit which contains, for example, several electrolysis baths, by adjusting the respective overvoltage. As an alternative to the deposition of the metal ions, the concentrated solution can also be returned to an upstream process.
In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist ein zylindrischer Aufbau des gesamten Systems möglich. Hierbei befindet sich die Anode im Falle des Kationenaustausches bzw. die Kathode im Falle des Anionenaustausches in der Mitte des Moduls. Koaxial um die Anode sind die Anodenkammer bzw. Kathodenkammer, die lonenaustauscherkammern, die Katholytkammern, die Anolytkammern und die Kathodenkammer bzw. Anodenkammer angeordnet. Die lonenaustauscherkammern werden durch jeweils zwei Kationenaustauschermembranen begrenzt. Die gesamte Einheit wird durch ein Metallzylindergehäuse abgeschlossen, welches gleichzeitig die Kathode bzw. Anode darstellt. In einer solchen zylindrischen Anordnung nimmt die Stromdichte in radialer Richtung ab, d.h. man erreicht eine hohe Stromdichte an der mittleren Elektrode und in den lonenaustauscherkammern, während die Stromdichte an der äußeren Elektrode wesentlich kleiner ist, was die Stromausbeute günstig beeinflußt.In a further embodiment of the device, a cylindrical structure of the entire system is possible. Here, the anode is in the middle of the module in the case of cation exchange and the cathode in the case of anion exchange. The anode chamber or cathode chamber, the ion exchange chambers, the catholyte chambers, the anolyte chambers and the cathode chamber or anode chamber are arranged coaxially around the anode. The ion exchange chambers are delimited by two cation exchange membranes each. The entire unit is closed by a metal cylinder housing, which is also the cathode or anode. In such a cylindrical arrangement, the current density decreases in the radial direction, i.e. a high current density is achieved at the middle electrode and in the ion exchange chambers, while the current density at the outer electrode is considerably lower, which has a favorable effect on the current efficiency.
Durch Einsatz einer Bandkathode, welche sich stückweise im Kathodenraum bewegt, kann zum Beispiel die Abscheidung von Metallionen in einer Kationenaustauschereinheit erfolgen. Dies ist im Falle hoher Metallionenkonzentrationen, welche in großen Modulen vorliegen, günstig, da hierdurch kein Auswechseln der Kathode in bestimmten Zeitintervallen nötig ist.By using a strip cathode, which moves piece by piece in the cathode space, metal ions can, for example, be deposited in a cation exchange unit. This is favorable in the case of high metal ion concentrations, which are present in large modules, since this means that it is not necessary to change the cathode at certain time intervals.
Im folgenden wird ein Laborversuch mit einer erfindungsgemäßen Anordnung näher erläutert:A laboratory test with an arrangement according to the invention is explained in more detail below:
Hierbei wurde ein mit Kupfer beladener, stark saurer Kationenaustauscher (Lewatit SP 112) verwendet. Das Elektrodialysemodul war, wie in Fig. 1 dargestellt, aus vier lonenaustauscherkammern aufgebaut. Als Anode wurde ein platiniertes Titannetz mit einer Fläche von 100 cm2 verwendet. Als Kathode wurde ein 3Here, a strongly acidic cation exchanger (Lewatit SP 112) loaded with copper was used. As shown in FIG. 1, the electrodialysis module was constructed from four ion exchange chambers. A platinum-coated titanium mesh with an area of 100 cm2 was used as the anode. A 3
AT 401 739 BAT 401 739 B
Kupferblech mit einer Fläche von ebenfalls 100 cm2 eingesetzt. Im Anolytkreis wurde mit 5 %-iger H2SO* und im Katolytkreis mit 7 %-iger H2SO* gefahren. Die effektive Membranfläche betrug 100 cm2. Die Dicken der lonenaustauscherkammern und Anolytkammern waren jeweils 5 mm, die der Katolytkammern betrugen 3 mm. Die Regenerierzeit wurde auf 6 Stunden festgelegt. Nach dieser Zeit wurden bei einer Stromdichte von 20 mA/cm2 60 % des Kupfers an der Kathode abgeschieden. Die Stromausbeute lag bei diesem Versuch bei 20 %.Copper sheet with an area of 100 cm2 is also used. 5% H2SO * was used in the anolyte circuit and 7% H2SO * in the catholyte circuit. The effective membrane area was 100 cm2. The thicknesses of the ion exchange chambers and anolyte chambers were each 5 mm, those of the catholyte chambers were 3 mm. The regeneration time was set at 6 hours. After this time, 60% of the copper was deposited on the cathode at a current density of 20 mA / cm 2. The current yield in this test was 20%.
Die Erfindung wird anhand der Beschreibung und der Zeichnungen (Fig. 1 bis 5) erläutert.The invention is explained on the basis of the description and the drawings (FIGS. 1 to 5).
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 Eine Vorrichtung mit vier Kationenaustauschern, bei der die Abscheidung der Kationen (Metall-Ionen) direkt an der Kathode erfolgt.Fig. 1 A device with four cation exchangers, in which the deposition of the cations (metal ions) takes place directly on the cathode.
Fig. 2 Eine Vorrichtung mit vier Kationenaustauschern, bei der eine Anionenaustauscher-Membran-trennwand vor der Kathode angeordnet ist und entweder der aufkonzentrierte Katholyt in einer Vorlage gesammelt und in einen vorgeschalteten Prozeß zurückgeführt wird oder die Abscheidung der Metalle in einer Abscheidevorrichtung erfolgt.Fig. 2 A device with four cation exchangers, in which an anion exchange membrane partition is arranged in front of the cathode and either the concentrated catholyte is collected in a template and returned to an upstream process or the metals are deposited in a separator.
Fig. 3 Eine Vorrichtung mit vier Anionenaustauschern, bei der eine Vorlage für den aufkonzentrierten Anolyt nachgeschaltet ist.Fig. 3 A device with four anion exchangers, in which a template for the concentrated anolyte is connected downstream.
Fig. 4 Eine Vorrichtung zur Entfernung von Kationen und Anionen mit vier Kationenaustauschern und einer nachgeschalteten Vorrichtung mit vier Anionenaustauschern, wobei der Katholytkreis der ersten Vorrichtung und der Anolytkreis der zweiten Vorrichtung miteinander verbunden sind.4 shows a device for removing cations and anions with four cation exchangers and a downstream device with four anion exchangers, the catholyte circuit of the first device and the anolyte circuit of the second device being connected to one another.
Fig. 5 Eine Hälfte einer zylindrischen Anordnung der Vorrichtung, in welcher die Anode in der Mitte und die Kathode außen angeordnet ist. Für die Rückgewinnung von Metallen aus wässrigen Lösungen, in welchen sich nur Metallionen einer Sorte befinden, wird eine Vorrichtung wie in Fig. 1 dargestellt verwendet. Der Behälter 1 umfaßt auch die Anode 2 und die Kathode 8. Der Ionenaustauscher 5 ist mit Kationenaustauscherharzen 23 und die Kammern 3 bzw. 6 mit flüssigem Anolyt 12 bzw. Katholyt 13 gefüllt. Die benachbarten Kammern 3 und 6 sind jeweils durch die Anionenaustauscher-Membranwand 7 voneinander getrennt. Die Kammern 3 sind jeweils mit der Umwälzpumpe 10 druck- und saugseitig durch die Leitungen 14 bzw. 15 verbunden. Die Kammern 6 sind durch die Leitungen 17 hintereinandergeschaltet und als ganzes System mit der Umwälzpumpe 11 druck- und saugseitig durch die Leitungen 16 und 18 verbunden. Die Kationenaustauscher 5 werden mit einer ionenhaltigen wässrigen Lösung durch die Leitungen 25 und 26 parallel durchströmt und die Metallionen von den Kationenaustauscherharzen aufgenommen. Eine elektrische Spannung wird während oder nach dem Beladen des Ionenaustauschers 5 erzeugt und an die Elektroden 2 ( + ) und 8 (-) angelegt. Die Umwälzpumpen 10 und 11 werden eingeschaltet und der Anolyt 12 durch die Kammern 3 und der Katholyt durch die Kammern 6 im Kreislauf geführt.Fig. 5 A half of a cylindrical arrangement of the device, in which the anode is arranged in the middle and the cathode outside. A device as shown in FIG. 1 is used for the recovery of metals from aqueous solutions in which there are only metal ions of one type. The container 1 also includes the anode 2 and the cathode 8. The ion exchanger 5 is filled with cation exchange resins 23 and the chambers 3 and 6 with liquid anolyte 12 and catholyte 13, respectively. The adjacent chambers 3 and 6 are each separated from one another by the anion exchanger membrane wall 7. The chambers 3 are each connected to the circulation pump 10 on the pressure and suction side through the lines 14 and 15, respectively. The chambers 6 are connected in series by the lines 17 and connected as a whole system to the circulation pump 11 on the pressure and suction side by the lines 16 and 18. An ion-containing aqueous solution flows through the lines 25 and 26 in parallel through the cation exchangers 5 and the metal ions are taken up by the cation exchange resins. An electrical voltage is generated during or after charging the ion exchanger 5 and applied to the electrodes 2 (+) and 8 (-). The circulation pumps 10 and 11 are switched on and the anolyte 12 is circulated through the chambers 3 and the catholyte through the chambers 6.
Die auf den Kationenaustauscherharzen befindlichen Metallionen werden durch Wasserstoffionen bzw. Kationen (z.B. Natrium-Ionen), welche aus Kammer 3, die unmittelbar nach der Anode 2 angeordnet ist, durch die Kationenaustauscher-Membrantrennwand 4, in den ersten Kationenaustauscher 5 eindringen, ersetzt. Die Metallionen gelangen durch die andere Kationenaustauscher-Membrantrennwand 4a in die Kammer 6, wo sie durch Hintereinanderschaltung derselben bis zur letzten Kammer 6 vor der Kathode 8 auf konzentriert werden. Durch die Anionenaustauscher-Membrantrennwände 7 wird verhindert, daß Metallionen direkt zur Kathode strömen. In der letzten Katholytkammer 6 werden die Metallionen an der Kathode 8 abgeschieden und Katholyt 13 strömt danach durch die Kammern 6.The metal ions on the cation exchange resins are replaced by hydrogen ions or cations (e.g. sodium ions), which penetrate into the first cation exchanger 5 from chamber 3, which is arranged immediately after the anode 2, through the cation exchanger membrane partition wall 4. The metal ions pass through the other cation exchange membrane partition 4a into the chamber 6, where they are concentrated in series by connecting them to the last chamber 6 before the cathode 8. The anion exchanger membrane partition walls 7 prevent metal ions from flowing directly to the cathode. In the last catholyte chamber 6, the metal ions are deposited on the cathode 8 and catholyte 13 then flows through the chambers 6.
Sind mehrere Sorten von Metallionen in wässriger Lösung vorhanden, wird eine Vorrichtung gemäß Fig. 2 eingesetzt. Hierbei wird durch den Einbau einer Anionenaustauscher-Membrantrennwand 9 vor der Kathode 8 die Abscheidung von Metallen im Behälter 1 verhindert. Die aufkonzentrierte Katholytlösung 13 durchströmt die Abscheidevorrichtung 19, die durch die Leitungen 27 und 28 hintereinandergeschalteten Elektrolysezellen 20, 21 und 22, in welche die Metalle selektiv abgeschieden werden. Nach Durchströmen der Elektrolysezellen 20, 21, 22 wird der Katholyt 13 durch die Leitung 28 wieder der der Kathode vorletzten vorgeschalteten Katolytkammer 6 zugeführt.If several types of metal ions are present in aqueous solution, a device according to FIG. 2 is used. The installation of an anion exchange membrane partition 9 in front of the cathode 8 prevents the deposition of metals in the container 1. The concentrated catholyte solution 13 flows through the separating device 19, through the electrolytic cells 20, 21 and 22 connected in series through the lines 27 and 28, into which the metals are selectively separated. After flowing through the electrolysis cells 20, 21, 22, the catholyte 13 is again fed through the line 28 to the catholyte chamber 6 which is penultimate to the cathode.
In der Vorrichtung nach Figur 3 befindet sich vor jeder lonenaustauscherkammer 5 eine Kammer 3, die Katholyt enthält, aus welcher die zur Regenerierung des Anionenaustauscherharzes 24 benötigten Anionen, unter der treibenden Kraft des elektrischen Feldes, über Anionenaustauschermembranen 4 in die lonenaustauscherkammern 5 wandern. Die aus den Ionenaustauschern freiwerdenden Anionen gelangen über die darauffolgende Anionenaustauschermembran 4a in die Kammern 6, die Anolyt enthalten, welche so miteinander verbunden sind, daß eine Aufkonzentrierung erfolgt und die höchste Konzentration in der Abscheidevorrichtung 19 vorliegt.In the device according to FIG. 3, in front of each ion exchange chamber 5 there is a chamber 3, which contains catholyte, from which the anions required for the regeneration of the anion exchange resin 24 migrate into the ion exchange chambers 5 via anion exchange membranes 4 under the driving force of the electric field. The anions released from the ion exchangers pass through the subsequent anion exchange membrane 4a into the chambers 6, which contain anolyte, which are connected to one another in such a way that concentration takes place and the highest concentration is present in the separating device 19.
In Fig. 4 ist eine Vorrichtung zur gemeinsamen Abtrennung von An- und Kationen dargestellt, wobei eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 und eine Vorrichtung gemäß Fig. 2 hintereinandergeschaltet und durch die 4FIG. 4 shows a device for the common separation of ions and cations, a device according to FIG. 1 and a device according to FIG. 2 being connected in series and by the fourth
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4016000A DE4016000C2 (en) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | Device for the treatment of metal-containing liquids by ion exchange and simultaneous or periodic regeneration of the ion exchange resin by electrodialysis |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ATA83891A ATA83891A (en) | 1996-04-15 |
| AT401739B true AT401739B (en) | 1996-11-25 |
Family
ID=6406697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| AT0083891A AT401739B (en) | 1990-05-18 | 1991-04-23 | DEVICE FOR TREATING METAL CONTAINING LIQUIDS BY ION EXCHANGE AND SIMULTANEOUSLY OR PERIODICALLY REGENERATING THE ION EXCHANGE RESIN BY ELECTRODIALYSIS |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT401739B (en) |
| CH (1) | CH681696A5 (en) |
| DE (1) | DE4016000C2 (en) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4238532A1 (en) * | 1992-11-14 | 1994-05-19 | Kunz Gerhard K | Method and device for desalting aqueous solutions using ion exchange materials |
| DE4324862C2 (en) * | 1993-07-23 | 1997-01-23 | Fraunhofer Ges Forschung | Electrolysis cell for the regeneration of metal-loaded ion exchange resin and process for the regeneration of metal-loaded exchange resins |
| AU7933094A (en) * | 1993-10-25 | 1995-05-22 | Bwt Aktiengesellschaft | Process for preparing salt-containing solutions |
| AU2002337876A1 (en) | 2001-10-15 | 2003-04-28 | United States Filter Corporation | Apparatus for fluid purification and methods of manufacture and use thereof |
| CN100346008C (en) * | 2001-11-29 | 2007-10-31 | 株式会社荏原制作所 | Method and apparatus for regenerating ion exchanger and electrolytic processor |
| US6905608B2 (en) * | 2002-01-22 | 2005-06-14 | Exergy Technologies Corporation | Advanced electrodeionization for fluid recycling |
| US8377279B2 (en) | 2003-11-13 | 2013-02-19 | Siemens Industry, Inc. | Water treatment system and method |
| US7846340B2 (en) | 2003-11-13 | 2010-12-07 | Siemens Water Technologies Corp. | Water treatment system and method |
| US7563351B2 (en) | 2003-11-13 | 2009-07-21 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Water treatment system and method |
| US7083733B2 (en) | 2003-11-13 | 2006-08-01 | Usfilter Corporation | Water treatment system and method |
| US7604725B2 (en) * | 2003-11-13 | 2009-10-20 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Water treatment system and method |
| US7862700B2 (en) | 2003-11-13 | 2011-01-04 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Water treatment system and method |
| US20050103717A1 (en) | 2003-11-13 | 2005-05-19 | United States Filter Corporation | Water treatment system and method |
| US7658828B2 (en) | 2005-04-13 | 2010-02-09 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Regeneration of adsorption media within electrical purification apparatuses |
| WO2006130786A2 (en) | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Water treatment system and process |
| DE102005030684A1 (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-04 | Gülbas, Mehmet, Dr. Ing. | Process and assembly to recover and recycle spent ionic liquids used in an electrolytic treatment process within basin sub-divided by membrane |
| DE102006016688B3 (en) * | 2006-04-08 | 2007-09-20 | Esa Patentverwertungsagentur Sachsen-Anhalt Gmbh | Electrical deionization method for processing of rinsing waters from chemical and/or electro-chemical surface treatment of metals, comprises cleaning of metal-containing liquids by ion-exchanger along with recovery of ion-exchange material |
| US8277627B2 (en) | 2006-06-13 | 2012-10-02 | Siemens Industry, Inc. | Method and system for irrigation |
| US10213744B2 (en) | 2006-06-13 | 2019-02-26 | Evoqua Water Technologies Llc | Method and system for water treatment |
| US10252923B2 (en) | 2006-06-13 | 2019-04-09 | Evoqua Water Technologies Llc | Method and system for water treatment |
| US20080067069A1 (en) | 2006-06-22 | 2008-03-20 | Siemens Water Technologies Corp. | Low scale potential water treatment |
| US7820024B2 (en) | 2006-06-23 | 2010-10-26 | Siemens Water Technologies Corp. | Electrically-driven separation apparatus |
| US7744760B2 (en) | 2006-09-20 | 2010-06-29 | Siemens Water Technologies Corp. | Method and apparatus for desalination |
| MX2010005876A (en) | 2007-11-30 | 2010-06-15 | Siemens Water Tech Corp | Systems and methods for water treatment. |
| EP2739574A2 (en) * | 2011-08-03 | 2014-06-11 | 3M Innovative Properties Company | Rechargeable electrochemical cells |
| DE202015002289U1 (en) * | 2015-03-25 | 2015-05-06 | Hartmut Trenkner | Two-chamber electrodialysis cell with anion and cation exchange membrane for use as an anode in alkaline zinc and zinc alloy electrolytes for the purpose of metal deposition in electroplating plants |
| CN111094191B (en) | 2017-08-21 | 2023-04-04 | 懿华水处理技术有限责任公司 | Treatment of brines for agricultural and potable use |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0161641A2 (en) * | 1984-05-16 | 1985-11-21 | Hanns-Heinz Eumann | Apparatus for water desalination by electrodialysis |
| EP0163605A1 (en) * | 1984-05-17 | 1985-12-04 | Battelle Memorial Institute | Process and device for regenerating an ion exchange resin |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1115715B (en) * | 1959-08-17 | 1961-10-26 | Pintsch Bamag Ag | Electrolytic cell for the regeneration of ion exchangers |
| DE3329813A1 (en) * | 1983-08-18 | 1985-02-28 | Gerhard K. Dipl.-Chem. Dr.-Ing. 5628 Heiligenhaus Kunz | METHOD AND DEVICE FOR TREATING LIQUIDS, ESPECIALLY DESALINATING AQUEOUS SOLUTIONS |
| DE3418102C1 (en) * | 1984-05-16 | 1985-09-12 | Eumann, Hanns-Heinz, 7034 Gärtringen | Apparatus for desalting water by electrodialysis |
| DE3441419C1 (en) * | 1984-11-13 | 1986-06-05 | Hanns-Heinz 7034 Gärtringen Eumann | Apparatus for the electrodialytic demineralisation of water |
| DE3808043A1 (en) * | 1988-03-11 | 1989-09-21 | Cillit Wassertechnik | METHOD AND DEVICE FOR PARTIAL OR FULL DESALINATION OF WATER |
-
1990
- 1990-05-18 DE DE4016000A patent/DE4016000C2/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-04-23 AT AT0083891A patent/AT401739B/en not_active IP Right Cessation
- 1991-05-07 CH CH1375/91A patent/CH681696A5/de not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0161641A2 (en) * | 1984-05-16 | 1985-11-21 | Hanns-Heinz Eumann | Apparatus for water desalination by electrodialysis |
| EP0163605A1 (en) * | 1984-05-17 | 1985-12-04 | Battelle Memorial Institute | Process and device for regenerating an ion exchange resin |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH681696A5 (en) | 1993-05-14 |
| DE4016000C2 (en) | 1993-10-21 |
| ATA83891A (en) | 1996-04-15 |
| DE4016000A1 (en) | 1991-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AT401739B (en) | DEVICE FOR TREATING METAL CONTAINING LIQUIDS BY ION EXCHANGE AND SIMULTANEOUSLY OR PERIODICALLY REGENERATING THE ION EXCHANGE RESIN BY ELECTRODIALYSIS | |
| DE69115458T2 (en) | Electrolysis cell and method for its operation | |
| DE60017104T2 (en) | WATER TREATMENT PROCESS | |
| DE2445412C2 (en) | Electrolytic cell and method for the electrochemical treatment of waste water | |
| WO1983003984A1 (en) | Method for the treatment of a liquid phase, particularly method for desalting aqueous solutions, as well as device for its implementation | |
| DE3238280A1 (en) | Process for desalting solutions | |
| DE1442431A1 (en) | Electrodialysis device and prevention of salt deposits in this | |
| DE2948579A1 (en) | ELECTRODE AND METHOD FOR REMOVING A METAL SUBSTANCE FROM A SOLUTION USING THIS ELECTRODE | |
| DE4238532A1 (en) | Method and device for desalting aqueous solutions using ion exchange materials | |
| EP2029492B1 (en) | Device for electrochemical water preparation | |
| DE975825C (en) | Device for carrying out electrochemical processes, in particular for the production of supersulfuric acid and its compounds | |
| EP0337050A1 (en) | Process and apparatus for the partial or total demineralisation of water | |
| DE60303393T2 (en) | DEVICE AND METHOD FOR REGENERATING A BATHROOM FOR ELECTRODE METAL SEPARATION | |
| DE4310366C1 (en) | Method for regenerating aqueous coating baths operating in an electroless manner | |
| DE2747381C2 (en) | ||
| DE2901577C2 (en) | ||
| DE102006016688B3 (en) | Electrical deionization method for processing of rinsing waters from chemical and/or electro-chemical surface treatment of metals, comprises cleaning of metal-containing liquids by ion-exchanger along with recovery of ion-exchange material | |
| DE2322294A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR THE ELECTRODIALYTIC FORMATION OF A HYDROSULPHITE SALT | |
| DE4032856C2 (en) | ||
| DE60111558T2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING AND DESTRUCTING DELETED NITRATE | |
| WO1993009865A1 (en) | Process, medium and device for electrodialytically regenerating the electrolyte of a galvanic bath or the like | |
| EP0187880B1 (en) | Process and apparatus for the treatment of liquids, particularly the deionisation of aqueous solutions | |
| DE4407448A1 (en) | Electrolytic process to regenerate iron-chloride or -sulphate soln. | |
| EP0579910B1 (en) | Device for the electrolytic treatment of liquids in anodic and cathodic compartments | |
| EP0445516B1 (en) | Process and apparatus for the production of silver nitrate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REN | Ceased due to non-payment of the annual fee | ||
| EIH | Change in the person of patent owner | ||
| ELJ | Ceased due to non-payment of the annual fee |