Verfahren zur Reinhaltung einer Flüssigkeit, die der Verunreinigung durch Elektrolyte ausgesetzt ist.
In vielen Zweigen der Technik, insbeson- dere der chemischen Industrie, besteht häufig ein Bedürfnis darnach, den Inhalt eines Be hälters, wie z. B. ein Bad, hinsichtlich seiner Reinheit über eine lange Zeitdauer unver Ïndert zu erhalten, oder in dem flüssigen Inhalt des Behälters eine ganz bestimmte Konzentration an n Sboffen über die ganze Betriebsdauer gleichmässig zu bewahren.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfah- ren zur Reinhaltung einer Fl ssigkeit, die der Verunreinigung durch Elektrolyte ausgesetzt ist. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, da¯ der Inhalt des die reinzuhaltende Fl ssigkeit aufnehmenden BehÏlters wenigstens f r die Dauer des Vorhandenseins unerwünschter Elektrolyte unter der Einwirkung mindestens einer elektrodialyti- sehen Einriehtang steht.
Hierduroh ka. nn unter der selbstverständlichen Voraussetzung, dass die elektrodialytischen Einrichtungen richtig bemessen und entsprechend, das heisst fiir die Dauer des Vorhandenseins von ver unreinigenden, also unerwünschten Ionen im Betrieb gehalten werden, die durch die be stimmungsgemässe Benutzung des Bades oder der sonstigen Flüssigkeit mögliche Anreicherung mit Verunreinigungen vermieden wer- den, bezw. es k¯nnen diese Anreicherungen durch die elektrodialytischen Einrichtungen wieder ausgesohieden werden.
Wenn im vorstehenden von Verunreini- gungen die Rede ist, so sind damit in erster Linie solche Elektrolyte gemeint, welce, wenn sie die Flüssigkeit in bestimmter Kon- zentration anreichern, die bestimmungs- gemasse Wirkungsweise der Flüssigkeit, z. B. ihre Reinigungswirkung, in Frage stellen oder aussohliessen.
So ist es z. B. auch hÏufig erforderlich, ein in bestimmter Weise chemisch behandel- tes Produkt, z. B. ein Metallband grosser Länge nach einer Säurebehandlung, in destil- liertem Wasser zu waschen, wobei dieses, durch das Waschbad gezogene Band, bestimmte chemische Stoffe, wie Reste der ¯tzsaure, Reaktionsprodukte oder dergleichen, an das Wa. sser abgibt und dieses dadurch mehr und mehr mit in diesem Zusammenhang unerwünschten Ionen, das heisst in diesem Sinne äVerunreinigungen", anreichert. Haben diese eine bestimmte Konzentration überschritten, so müsste das Wasehbad erneuert werden, was oft nicht einfach oder wegen Stö. rungen der Kontinuität des Betriebes unerw nscht ist und zu einem grossen Verbrauch an destilliertem Wasser führt.
Die Erfindung vermeidet alle diese Ubel- stÏnde und ermöglicht mit einer bisher noch nicht erreichten Vollkommenheit einen konw tinuierliohen Betrieb mit solchen Wasch bädem oder dergleichen, wobei es ferner m¯glich ist, den Anteil an unerwünschten Ionen in der reinzuhaltenden Flüssigkeit innerhalb äusserst geringer Grenzen zu halten.
Bau- und Wirkungsweise elektrodialyti escher Zellen sind bekannt und brauchen hier nicht erläutert zu werden. Derartige Zellen an sich bilden nicht Gegenstand der vorlie- genden Erfindung.
Um das Eintreten der erfindungsgemäss angestrebten Wirkung zu sichern, genügt es, da¯ eine oder mehrere elektrodialytische Zellen und der die reinzuhaltende Flüssig- keit enthaltende Behälter miteinander kommunizieren und dass diese Zelle oder Zellen wenigstens für die Dauer des Vor handenseins unerwünschter Elektrolyte in Funktion stehen. Der Ausgleich des gereinigten und des ungereinigten Behälterinhaltes erfolgt dann durch Diffusion, also gewisserma¯en im Gegenstrom. Es ist aber zweckmϯig, diesen Ausgleich durch Ausbildung einer Strömung mit gleichbleibender Fliess- richtung zulerleichtern bezw. zu beschleunigen.
Zu, diesem Zweck kann man besondere Mittel vorsehen, welche einen Umlauf der reinzuhaltenden Flüssigkeit mit Bezug auf den Behälter und die elektrodialytische Zelle oder Zellen bewirken. Man kann auch beim Betrieb der Reinigungszelle bezw.-zellen auftretende oder durch WÏrmezufuhr oder -abfuhr von bezw. nach aussen entstehende Wärmegefälle zur Erzielung eines Flüssig- keitsumlaufes nach dem Thermosiphonprinzip ausnutzen, wozu es im allgemeinen schon genügen wird, Zelle (bezw. Zellen) und Behälter in eine solche räumliche Lage zueina. nder zu bringen, da¯ eine Ausgleiohsstro- mung unter Ausnützung des Temperatur- unterschiedes zustande kommt.
Es ist auch möglich, den Umlauf der Flüssigkeit durch Umwälzpumpen zu sichern, deren Leistung nur gering zu sein braucht. Es ist orteil- haft, eine Elektrode der zur Verwendung kommenden elektrodialytischen Einrichtung durch den elektrisch leitenden Behälter zu bilden, sofern dieser aus Metall bestehen kann.
Die schematische Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, und zwar zeigt Fig. 1 einen Behälter mit zwei Ausscheidungskammem ohne de finierte Umlaufrichtung der Fl ssigkeit, wobei eine Elektrode durch den metallischen Behältermantel gebildet wird, und Fig. 2 einen Behälter mit zwei elektrodialytischen Zellen, jedoeh soleher Anordnung mit Bezug auf diesen Behälter, dass sich ein Flüssig- keitsumla. uf durch Siphonwirkung einstellt.
In Fig. l bezeichnet l den das Bad ent- haltenden BehÏlter, 2 und 3 die beiden Ausscheidungskammern. 4 ist die Anode oder Kathode und 5 das Anoden-oder Kathoden- diaphragma, ; da der Behälter 1 als Kathode oder Anode Verwendung findet, ist er mindestens a. n der Innenseite oberflächlioh elektisch leitend. Die in den Kammern entste hende Anreicherung von unerwünschten Anionen oder Kationen, die also die eigentliche äVerunreinigung" vorstellen, werden durch eine Spülung unschÏdlich gemacht, wie an sich bekannt. Das Spülwasser tritt bei 6 ein. unddurch7, aus. Je nach der Polarität des Stromes können entweder Anionen oder Kationen ausgeschieden werden.
Es ist auch maglich, die eine Kammer als Anionen- und die andere als Kationenausscheider zu schalten.
Im Beispiel nach. Fig. 2 sind der Behälter mit 10, die beiden elektrodialytischen Zellen mit 11, 12 bezeichnet. Die Kathode dieser Zellen ist mit 13, das Kathodendiaphragma mit 14, das Anodendiaphragma mit 15 und die Anode mit 16 bezeichnet. Der Behälter 10 ist durch Rohre 17, 18, 19, 20 mit den Zellen verbunden. Während es bei der Ausführung nach Fig. 1 nur möglich ist, mit einer Kammer entweder Kationen oder Anionen auszuscheiden, sind die Zellen nach Fig. 2 zur Ausscheidung von Anionen und von Kationen brauchbar. Auch in diesem Falle erfolgt die Abfuhr der Ausscheidungen durch Spülung der betreffenden Räume.
Der Spülwasserzufluss ist mit 21, der Spülwasserabflu¯ mit 22 schematiseh angedeutet. Der Umlauf der zu reinigenden Fl ssigkeit kommt dadurch zustande, dass sich diese in den Zellen 11, 12 erwärmt und dadurch aufsteigt, wodurch a. us dem Behälter 10 Fl ssig keit nachgezogen wird. ; der Umlauf gründet sich also auf eine Thermosiphonwirkung.
Wird das Bad betriebsweise erhitzt und erlangt es dadurch eine höhere Temperatur als jene Zellen, so tritt ein Umlauf in umgekehrter Richtung ein. Der Umlauf kann auch erforderliahenfalls durch Einsehaltung einer Pumpe, zweckmässig in eines der Rohre 17 und 19 bezw. 18 und 20, erhöht werden.
Method of keeping a liquid clean from exposure to electrolyte contamination.
In many branches of technology, especially the chemical industry, there is often a need to store the contents of a container, such as B. a bath, to keep its purity unchanged over a long period of time, or to maintain a very specific concentration of n substances in the liquid content of the container over the entire period of operation.
The invention now relates to a method for keeping a liquid clean which is exposed to contamination by electrolytes. This method is characterized in that the contents of the container containing the liquid to be kept clean is exposed to at least one electrodialytic device for at least the duration of the presence of undesired electrolytes.
Hierduroh ka. nn under the obvious prerequisite that the electrodialytic devices are correctly dimensioned and that they are kept in operation accordingly, i.e. for the duration of the presence of contaminating, i.e. undesired ions, the possible enrichment with impurities due to the intended use of the bath or other liquid be avoided, respectively. these accumulations can be eliminated again by the electrodialytic devices.
When the above talk of impurities, this primarily refers to electrolytes which, when they enrich the liquid in a certain concentration, impair the intended mode of action of the liquid, e.g. B. questioning or eliminating their cleaning effect.
So it is e.g. B. also often necessary to use a certain type of chemically treated product such. B. to wash a metal band of great length after acid treatment in distilled water, this band being pulled through the washing bath, giving off certain chemical substances, such as residues of the acidic acid, reaction products or the like, to the water and this thereby Enriched more and more with undesired ions in this context, i.e. in this sense "impurities". If these have exceeded a certain concentration, the washing bath would have to be renewed, which is often not simply or undesirable because of disruptions in the continuity of operation and leads to a large consumption of distilled water.
The invention avoids all of these inconveniences and, with a perfection not yet achieved, enables continuous operation with such washbasins or the like, and it is also possible to limit the proportion of undesired ions in the liquid to be kept clean within extremely small limits hold.
The construction and mode of operation of electrodialytic cells are known and do not need to be explained here. Such cells per se do not form the subject of the present invention.
In order to ensure the occurrence of the desired effect according to the invention, it is sufficient that one or more electrodialytic cells and the container containing the liquid to be kept communicate with one another and that this cell or cells are in function at least for the duration of the presence of undesired electrolytes. The cleaned and uncleaned container contents are then balanced by diffusion, so to speak in countercurrent. However, it is advisable to facilitate this compensation by creating a flow with a constant flow direction. to accelerate.
For this purpose, special means can be provided which cause the liquid to be kept to be circulated with respect to the container and the electrodialytic cell or cells. You can also use the cleaning cell or cells that occur or by supplying or removing heat from or. Utilize heat gradients arising outwards to achieve liquid circulation according to the thermosiphon principle, for which it will generally be sufficient to place the cell (or cells) and container in such a spatial position. to bring about a balancing flow using the temperature difference.
It is also possible to ensure the circulation of the liquid by means of circulation pumps, the output of which need only be low. It is advantageous to form an electrode of the electrodialytic device used by the electrically conductive container, provided that this can be made of metal.
The schematic drawing shows two exemplary embodiments of devices for carrying out the method according to the invention, namely FIG. 1 shows a container with two excretion chambers without a defined direction of circulation of the liquid, an electrode being formed by the metallic container jacket, and FIG. 2 shows a container with two electrodialytic cells, however such an arrangement with respect to this container that a liquid umla. uf adjusts by siphon effect.
In FIG. 1, 1 denotes the container containing the bath, 2 and 3 the two elimination chambers. 4 is the anode or cathode and 5 is the anode or cathode diaphragm,; since the container 1 is used as a cathode or anode, it is at least a. Electrically conductive on the inside. The accumulation of undesired anions or cations that arise in the chambers, which therefore represent the actual "contamination", is rendered harmless by rinsing, as is known per se. The rinsing water enters at 6 and exits through 7. Depending on the polarity of the current either anions or cations can be excreted.
It is also possible to switch one chamber as an anion and the other as a cation separator.
In the example after. 2, the container is denoted by 10 and the two electrodialytic cells are denoted by 11, 12. The cathode of these cells is denoted by 13, the cathode diaphragm by 14, the anode diaphragm by 15 and the anode by 16. The container 10 is connected to the cells by pipes 17, 18, 19, 20. While it is only possible in the embodiment according to FIG. 1 to excrete either cations or anions with one chamber, the cells according to FIG. 2 can be used for excreting anions and cations. In this case, too, the excretions are removed by flushing the rooms concerned.
The rinsing water inflow is indicated schematically with 21, the rinsing water drain with 22. The fluid to be cleaned circulates because it is heated in the cells 11, 12 and thus rises, whereby a. liquid is drawn into the container 10. ; the circulation is based on a thermosiphon effect.
If the bath is heated during operation and thereby reaches a higher temperature than those cells, then a circulation occurs in the opposite direction. The circulation can also, if necessary, by including a pump, expediently in one of the tubes 17 and 19 respectively. 18 and 20, are increased.