CH681696A5 - - Google Patents

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CH681696A5
CH681696A5 CH1375/91A CH137591A CH681696A5 CH 681696 A5 CH681696 A5 CH 681696A5 CH 1375/91 A CH1375/91 A CH 1375/91A CH 137591 A CH137591 A CH 137591A CH 681696 A5 CH681696 A5 CH 681696A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
electrode
characterized
membrane
device according
cathode
Prior art date
Application number
CH1375/91A
Other languages
German (de)
Inventor
Juergen Johann
Original Assignee
Hager & Elsaesser
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Filing date
Publication date
Priority to DE4016000A priority Critical patent/DE4016000C2/en
Application filed by Hager & Elsaesser filed Critical Hager & Elsaesser
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/02Column or bed processes
    • B01J47/06Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration
    • B01J47/08Column 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/30Electrical regeneration

Description

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CH 681 696 A5 CH 681 696 A5

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von insbesondere metallhaltigen Flüssigkeiten durch lonenaustausch und gleichzeitige oder periodische Regenerierung des lonenaustauscher-harzes durch Elektrodialyse. The invention relates to a device for the preparation of, in particular metal-containing liquids by ion exchange and simultaneous or periodic regeneration of the ion exchange resin by electrodialysis.

lonenaustauscherharze ermöglichen es, aus verdünnten Lösungen mit Konzentrationen kleiner als 100 ppm, die in Lösung befindlichen Ionen mehr oder weniger selektiv zu entfernen. ion exchange resins allow from dilute solutions having concentrations less than 100 ppm, to remove the ions in solution more or less selective. Sobald das Harz mit Ionen beladen ist, muss es regeneriert werden. Once the resin is loaded with ions, it must be regenerated. Die Regenerierung erfolgt im Falle eines Kationenaustauschers mit einer Säure und im Falle eines Anio-nenaustauschers mit einer Base. The regeneration takes place in the case of a cation with an acid and in the case of Anio-nenaustauschers with a base. Da der lonenaustausch aber stets ein Gleichgewichtsprozess ist, lässt sich eine vollständige Regenerierung des lo-nenaustauscherharzes 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. Since the ion exchange but is always an equilibrium process, can be a complete regeneration of the lo--exchange resin only achieve when working with large acid or base excess and possibly released during the regeneration ions from the ion exchanger surrounding liquid phase removed. Dies wird gewöhnlich dadurch erreicht, dass man eine wässrige Säure bzw. Basenlösung kontinuierlich über die lo-nenaustauscherschüttung leitet. This is usually accomplished by passing an aqueous acid or base solution continuously over the lo-nenaustauscherschüttung. 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. In this type of regeneration, however, a multiple of the stoichiometric amount of acid or base is needed in this case so there are large volumes of very dilute aqueous solutions which can not be processed economically. Ausserdem können die Metallionen nur in zusätzlichen Verfahrensschritten aus dem Régénérât wiedergewonnen werden. In addition, the metal ions are recovered only in additional process steps from the regrind.

Die Rückgewinnung von Ionen aus wässrigen Lösungen durch Elektrodialyse ist auch bekannt. The recovery of ions from aqueous solutions by electrodialysis is also known. 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 ab-fliessende Lösung noch eine Restkonzentration aufweist. However, with the aid of the electrodialysis, it is not possible for the ions so that in this case the module from the ab-flowing solution still has completely from the aqueous solution to remove a residual concentration.

Durch die DE-OS 2 529 277 ist ein Verfahren zur elektrolytischen Regenerierung von mit schweren Metallen beladenen Ionenaustauschern bekannt geworden. DE-OS 2,529,277 a method for the electrolytic regeneration of ion exchangers laden with heavy metals is known. Hierbei befindet sich das lonenaustau-scherharz zwischen zwei senkrechten Elektroden in einer Säule mit rechteckigem Querschnitt. Here, the lonenaustau-exchange resin is located between two vertical electrodes in a column having a rectangular cross-section. Nach dem Beladen des Harzes und dem Auswaschen wird eine saure Lösung mit einem bestimmten pH-Wert in die Säule eingegeben. After loading the resin and washing out an acidic solution having a certain pH value is entered in the column. Danach wird eine elektrische Spannung zwischen den Elektroden angelegt und die Kationen werden an der Kathode abgeschieden. Thereafter, an electric voltage is applied between the electrodes and the cations are deposited on the cathode. Diese Art der Regenerierung des Ionenaustauschers, dh die Rückgewinnung der Metalle an der Kathode verläuft potentiostatisch, dh bei konstanter angelegter Spannung. This type of regeneration of the ion exchanger, that is, the recovery of the metals at the cathode extends potentiostatically, that is, at constant applied voltage. Da jedoch mit wachsender Regenerierung die lonenkonzentration sinkt, nimmt auch die Stromstärke immer mehr ab. However, as with increasing regeneration decreases the ion concentration, the current decreases more and more. Insgesamt sind dabei nur sehr niedrige Stromstärken möglich, so dass das Verfahren bei grossen lo-nenaustauschermengen eine sehr lange Regenerierzeit benötigt. Overall, while only very low currents are possible, so that the method for large lo-nenaustauschermengen a very long regeneration time required.

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. Through the magazine Chem-Ing.-Tech 56 (1984) No. 3, pages 214-220 -. "The electrodialysis - a membrane process with many uses," is a process for water-free regeneration of ion exchange resins by electrodialysis on pages 217 and 218 described. Nachteilig ist jedoch bei diesem bekannten Verfahren, dass A disadvantage, however, in this known method is that

1. keine Aufkonzentration möglich ist; 1. No concentration is possible;

2. die Elektrodenspannungen in der Grössenord-nung der Zellspannungen liegen; 2. the electrode voltages in the size of North voltage of the cell voltages are;

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. 3. the time required for the deposition of metal ions over voltage on the electrodes is much smaller than that required for the regeneration of cell voltage as the concentration is very low in the cathode chamber. Folglich ergibt sich hierbei nur eine sehr geringe Stromausbeute. Consequently, only a very low current yield is here.

Ferner ist durch die US-PS 2 812 300 eine Vorrichtung zur elektrolytischen Regenerierung von lo-nenaustauscherharzen bekanntgeworden. Furthermore, a device for the electrolytic regeneration of has become known lo-nenaustauscherharzen by the US-PS 2,812,300. 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. A disadvantage of this known device is that a) released from the resin ions under the driving force of the electric field in the case of cation exchange by the diaphragms 22 (see Fig. 1, 2, 3) migrate to the cathode where a deposit of the example metal ions. Hierdurch muss die Kathode des öfteren gewechselt werden. Thereby, the cathode must often be replaced. 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; In the case of anion exchange, the anions (see Figure 1, 2, 3). Migrate through the diaphragms 22 to the anode and here may arise, for example, toxic chlorine gas, wherein the anode is destroyed;

b) im Falle einer Mehrzellenanordnung, wobei die einzelnen Zellen durch Diaphragmen getrennt sind, die aus den Austauschern freigesetzten Ionen schon regeneriertes Austauschermaterial einer Nachbarzelie wieder beladen können, so dass der Gesamtregeneriergrad sehr schlecht ist; b) in the case of a multi-cell arrangement, wherein the individual cells are separated by diaphragms, a Nachbarzelie can be loaded again released from the ion exchangers already regenerated exchanger material, so that the Gesamtregeneriergrad is very bad;

c) um dem in Fall b) beschriebenen Problem entgegenzuwirken, mehrere Elektroden in einer Apparatur untergebracht werden müssen; c) to counter this problem in case b described), a plurality of electrodes must be housed in an apparatus;

d) keine kontinuierliche Regenerierung des Harzes beschrieben wird, sondern die Regenerierung des Austauscherharzes erfolgt, nachdem das Harz in seiner Kapazität erschöpft ist. d) there is no continuous regeneration of the resin will be described, but is carried out the regeneration of the exchange resin after the resin is exhausted in its capacity. Hierbei ergeben sich sehr lange Regenerierzeiten für sehr kleine Harzvolumina (für 60 ml Harz 23 h ... 71 h); Here, very long regeneration times for very small resin volumes result (for 60 ml of resin 23 h 71 ... h);

e) eine Aufkonzentrierung der freigesetzten Ionen nicht möglich ist, da keine selektiven lonenaus-tauschermembranen verwendet werden; e) a concentration of the released ion is not possible, since no selective lonenaus-exchange membranes are used;

f) die während der Regenerierung freigesetzten Ionen aus den Schüttungen ausgespült werden müssen. f) have to be flushed out, the released during regeneration ions from the packings.

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 lonenaustauscherschüttungen in combination with an energy-efficient regeneration, wherein the metal ions with the lowest possible chemical wash water consumption from the ion exchanger can be recovered away and in solid form.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 erfüllt. This object is inventively achieved by a device having the features of claim 1. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung Preferred embodiments of the invention,

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sind in den abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet. 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. Due to the inventive measures, a recovery is made possible by ions from solutions, it being recovered as metals in solid form. Durch Elektrodialyse ist gleichzeitig eine Regenerierung der Ionenaustauscher möglich, bei welcher kein Abwasser entsteht. By electrodialysis regeneration of ion exchangers is also possible in which waste water is avoided. Weiterhin kann eine direkte Anpassung des Moduls an unterschiedliche Lösungsmengen und Konzentrationen entweder durch den Einbau einer entsprechenden Anzahl von lonenaus-tauscherkammern oder aber durch Parallelschaltung mehrerer Module erfolgen. Further, a direct adaptation of the module to different dissolution rates and concentrations, either by installing a corresponding number of chambers lonenaus-exchanger or else by parallel connection of several modules.

Durch die Hintereinanderschaltung der Kammern mit Katolyt in der Kationenaustauschervorrichtung und der Kammern mit Anoiyt in der Anionenaustau-schervorrichtung kann eine Aufkonzentrierung der An- bzw. Kationen in einem Kreis erfolgen, wobei die höchste Konzentrierung in einer Abscheidevorrichtung vorliegt. By the series connection of the chambers in the catholyte Kationenaustauschervorrichtung and the chambers in the Anoiyt Anionenaustau-shearing device can be carried out a concentration of the presence or cations in a circle, with the highest concentration present 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. Due to the possibility of increasing the temperature of the entire system an increase of the electrolytic conductivity is achieved by about 3% / ° C, whereby the electric energy demand is reduced for regeneration and deposition. Weiterhin ergibt eine Temperaturerhöhung eine grössere Löslichkeit von Salzen, wodurch die Aufkonzentrierung noch weiter gesteigert werden kann. Furthermore, an increase in temperature results in a greater solubility of salts, can be further improved whereby the concentration. Eine Temperierung lässt sich auf einfache Weise durch Wärmetauscher im Anoiyt- und Kato-lytkreis erreichen. A temperature control can be easily heat exchanger in Anoiyt- and reach Kato-lytkreis.

In sehr grossen Modulen, dh in Modulen mit vielen lonenaustauscherkammern sowohl in den Kationenaustauschereinheiten als auch in den Anio-nenaustauschereinheiten, kann durch eine Kombination von parallel und hintereinander durchströmten Katolytkammern bzw. Anolytkammern eine optimale Konzentration in der Abscheideeinheit bzw. in der Kathodenkammer eingestellt werden. In very large modules, ie in modules lonenaustauscherkammern with many both in the Kationenaustauschereinheiten and in the Anio-nenaustauschereinheiten, an optimum concentration may be adjusted in the separation unit or in the cathode chamber by a combination of parallel and one after the other flowed through Katolytkammern or Anolytkammern.

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. The mass transfer at the phase boundary of the ion-selective membranes and then to the cathode is more intense when the thickness of the diffusion boundary layer is reduced by forced convection. Das lässt sich einerseits erreichen durch entsprechende Strömungsgeschwindigkeit des Ano-lyten bzw. des Katolyten und andererseits durch den Einbau von Abstandsvorrichtungen in den Kammern, welche auch gleichzeitig einen äquidistanten Abstand zwischen den Membranen bewirken. This can on the one hand achieved by appropriate flow rate of the ano-LYTEN or of the catholyte and on the other hand, by the incorporation of spacer devices in the chambers, which at the same time cause an equidistant spacing 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. The invention is also suitable for the implementation of another method, when produced during the regeneration of the cation exchange metal ions which are, or in the electrochemical series of near hydrogen but are electrochemically more positive than hydrogen. Handelt es sich hierbei um nur eine Metallionensorte, so kann das entsprechende Metall direkt an der Kathode abgeschieden werden. Is this is only one metal ion species, the corresponding metal can be deposited directly on the cathode. Sind mehrere Metallionen in der Katolytlösung enthalten, so kann durch Einbau einer Anionenaustau-schermembran vor der Kathode eine Abscheidung in der Kationenaustauschereinheit vermieden werden. If several metal ions in the catholyte solution, so a Anionenaustau-exchange membrane deposition can be avoided in the cation exchange unit by installing front of the cathode. Die einzelnen Metalle können dann in einer Abscheideeinheit, welche zum Beispiel mehrere Elektrolysebäder enthält, selektiv durch Einstellen der jeweiligen Überspannung zurückgewonnen werden. The individual metals can then in a separation unit, which for example includes a plurality of electrolysis baths, are selectively recovered by adjusting the respective overvoltage. Alternativ zur Abscheidung der Metallionen kann die aufkonzentrierte Lösung auch in einen vorgeschalteten Prozess zurückgeführt werden. Alternatively, for separation of the metal ions, the concentrated solution may be also returned to an upstream process.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist ein zylindrischer Aufbau des gesamten Systems möglich. In a further embodiment of the device, a cylindrical construction of the entire system is possible. Hierbei befindet sich die Anode im Falle des Kationenaustausches bzw. die Kathode im Falle des Anionenaustausches in der Mitte des Moduls. Here, the anode in the case of cation exchange or the cathode is in the case of anion exchange in the middle of the module. Koaxial um die Anode sind die Anodenkammer bzw. Kathodenkammer, die lonenaustauscherkammern, die Katolytkammern, die Anolytkammern und die Kathodenkammer bzw. Anodenkammer angeordnet. Coaxially around the anode, the anode chamber and cathode chamber which lonenaustauscherkammern that Katolytkammern that Anolytkammern and the cathode chamber and anode chamber are arranged. Die lonenaustauscherkammern werden durch jeweils zwei Kationenaustauschermembranen begrenzt. The lonenaustauscherkammern bounded by two cation-exchange membranes. Die gesamte Einheit wird durch ein Metallzylindergehäuse abgeschlossen, welches gleichzeitig die Kathode bzw. Anode darstellt. The entire assembly is completed by a metal cylinder housing, which at the same time represents the cathode and anode. In einer solchen zylindrischen Anordnung nimmt die Stromdichte in radialer Richtung ab, dh 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 such an arrangement, the cylindrical current density decreases in the radial direction, that is, one achieves a high current density at the central electrode and in the lonenaustauscherkammern, while the current density at the outer electrode is significantly smaller, the current efficiency favorably influenced.

Durch Einsatz einer Bandkathode, welche sich stückweise im Kathodenraum bewegt, kann zum Beispiel die Abscheidung von Metallionen in einer Kationenaustauschereinheit erfolgen. By using a band cathode which piecewise moves in the cathode compartment, for example, the deposition of metal ions may be carried out in a cation exchange unit. Dies ist im Falle hoher Metallionenkonzentrationen, welche in grossen Modulen vorliegen, günstig, da hierdurch kein Auswechseln der Kathode in bestimmten Zeitintervallen nötig ist. This is in case of high metal ion concentrations, which are in large modules, cheap, as this is no replacement of the cathode is necessary at certain time intervals.

Im folgenden wird ein Laborversuch mit einer erfindungsgemässen Anordnung näher erläutert: In the following, a laboratory experiment with an inventive arrangement will be explained in more detail:

Hierbei wurde ein mit Kupfer beladener, stark saurer Kationenaustauscher (Lewatit SP 112) verwendet. In this case, a loaded with copper, strongly acidic cation exchanger (Lewatit SP 112) was used. Das Elektrodialysemodul war, wie in Fig. 1 dargestellt, aus vier lonenaustauscherkammern aufgebaut. The electrodialysis was module, as shown in Fig. 1, made up of four lonenaustauscherkammern. Als Anode wurde ein platziertes Titannetz mit einer Fläche von 100 cm2 verwendet. As the anode, a placed titanium mesh was used with an area of ​​100 cm2. Als Kathode wurde ein Kupferblech mit einer Fläche von ebenfalls 100 cm2 eingesetzt. As the cathode, a copper sheet was used with an area of ​​100 cm2 likewise. Im Anolytkreis wurde mit 5%-iger H2SO4 und im Katolytkreis mit 7%-iger H2SO4 gefahren. In Anolytkreis strength H2SO4 and acetic Katolytkreis in 7% H2SO4 was run at 5%. Die effektive Membranfläche betrug 100 cm2. The effective membrane area was 100 cm2. Die Dicken der lonenaustauscherkammern und Anolytkammern waren jeweils 5 mm, die der Katolytkammern betrugen 3 mm. The thicknesses of the lonenaustauscherkammern and Anolytkammern were each 5 mm which were the Katolytkammern 3 mm. Die Regenerierzeit wurde auf 6 Stunden festgelegt. The regeneration time was set to 6 hours. Nach dieser Zeit wurden bei einer Stromdichte von 20 mA/cm2 60% des Kupfers an der Kathode abgeschieden. After this time cm2 60% of the copper deposited at the cathode at a current density of 20 mA /. Die Stromausbeute lag bei diesem Versuch bei 20%. The current yield was this experiment at 20%.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung und der Zeichnungen (Fig. 1 bis 5) erläutert. The invention will be explained with reference to 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 (Metallionen) direkt an der Kathode erfolgt. Fig. 1 shows a device with four cation exchangers, in which the deposition of the cations (metal ions) is carried out directly at the cathode.

Fig. 2 Eine Vorrichtung mit vier Kationenaustauschern, bei der eine Anionenaustauscher-Mem-brantrennwand vor der Kathode angeordnet ist und der entweder aufkonzentrierte Katolyt in einer Vorlage gesammelt und in einen vorgeschalteten Pro- Fig. 2 shows a device with four cation exchangers-Mem-Brant partition wall anion in which a is arranged in front of the cathode and catholyte either concentrated collected in a receiver and in an upstream process

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zess zurückgeführt wird oder die Abscheidung der Metalle in einer Abscheidevorrichtung erfolgt. process is fed back or takes place the deposition of metals in a separator.

Fig. 3 Eine Vorrichtung mit vier Anionenaustau-schern, bei der eine Vorlage für das aufkonzentrierte Anoiyt nachgeschaltet ist. Figure 3 shows a device with four Anionenaustau-exchangers., Is connected downstream in which a template for the concentrated Anoiyt.

Fig. 4 Eine Vorrichtung zur Entfernung von Kationen und Anionen mit vier Kationenaustauschern und einer nachgeschalteten Vorrichtung mit vier Anionenaustauschern, wobei der Katolytkreis der ersten Vorrichtung und der Anolytkreis der zweiten Vorrichtung miteinander verbunden sind. 4 A device for the removal of cations and anions with four cation and a downstream device with four anion exchangers, wherein the Katolytkreis the first device and the Anolytkreis are connected the second device to each other Fig..

Fig. 5 Eine Hälfte einer zylindrischen Anordnung der Vorrichtung, in welcher die Anode in der Mitte und die Kathode aussen angeordnet ist. One half 5 is arranged outside of a cylindrical arrangement of the device in which the anode in the middle and the cathode of FIG..

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. For the recovery of metals from aqueous solutions in which only one kind of metal ions are located, a device is used as shown in FIG. 1. 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 Anoiyt 12 bzw. Katolyt 13 gefüllt. The container 1 also includes the anode 2 and the cathode 8. The ion exchanger 5 is provided with cation exchange resins 23 and the chambers 3 and 6 with liquid Anoiyt 12 and catholyte 13 is filled. Die benachbarten Kammern 3 und 6 sind jeweils durch die Anionenaustauscher-Membranwand 7 voneinander getrennt. The adjacent chambers 3 and 6 are separated from each other by the anion-exchange membrane wall. 7 Die Kammern 3 sind jeweils mit der Umwälzpumpe 10 druck-und saugseitig durch die Leitungen 14 bzw. 15 verbunden. The chambers 3 are in each case and pressure on the suction side connected to the circulating pump 10 through lines 14 and 15 respectively. 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. The chambers 6 are connected in series through lines 17 and pressure as a whole system with the circulation pump 11 and the suction side are connected by the lines 16 and 18th Die Kationenaustauscher 5 werden mit einer ionenhaltigen wässrigen Lösung durch die Leitungen 25 und 26 parallel durchströmt und die Metallionen von den Kationenaustauscherharzen aufgenommen. The cation exchanger 5 flows through parallel with an ion-containing aqueous solution through the lines 25 and 26 and taken up the metal ions from the cation exchange resins. Eine elektrische Spannung wird während oder nach dem Beladen des Ionenaustauschers 5 erzeugt und an die Elektroden 2 (+) und 8 (-) angelegt. An electrical voltage is generated during or after the loading of the ion exchanger 5 and to the electrodes 2 (+) and 8 (-) is applied. Die Umwälzpumpen 10 und 11 werden eingeschaltet und das Anoiyt 12 durch die Kammern 3 und das Katolyt durch die Kammern 6 im Kreislauf geführt. The circulation pumps 10 and 11 are switched on and performed the Anoiyt 12 through the chambers 3 and the catholyte through the chambers 6 in the circulation.

Die auf den Kationenaustauscherharzen befindlichen Metallionen werden durch Wasserstoffionen bzw. Kationen (zB 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. The metal ions present on the cation exchange resins are replaced by hydrogen ions or cations (eg, sodium ions), which penetrate from chamber 3, which is disposed immediately after the anode 2 through the cation exchange membrane partition wall 4, in the first cation exchanger 5. 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 aufkonzentriert werden. The metal ions pass through the other cation-exchange membrane dividing wall 4a into the chamber 6 where they thereof are concentrated up to the last chamber 6 in front of the cathode 8 by series connection. Durch die Anionenaustauscher-Membrantrennwände 7 wird verhindert, dass Metallionen direkt zur Kathode strömen. By the anion exchanger membrane partitions 7 it is prevented that metal ions flow directly to the cathode. In der letzten Katolytkammer 6 werden die Metallionen an der Kathode 8 abgeschieden und Katolyt 13 strömt danach durch die Kammern 6. In the final catholyte compartment 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 wässri-ger Lösung vorhanden, wird eine Vorrichtung gemäss Fig. 2 eingesetzt. Are several varieties of metal ions present in wässri-ger solution, a device according to FIG. 2 is used. Hierbei wird durch den Einbau einer Anionenaustauscher-Membrantrenn-wand 9 vor der Kathode 8 die Abscheidung von Metallen im Behälter 1 verhindert. Here, a anion-exchange membrane separating wall 9 which prevents the deposition of metals in the container 1 prior to the cathode 8 by the installation. Die aufkonzentrierte Katolytlösung 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. The concentrated catholyte solution 13 flows through the separation device 19, which are connected in series through lines 27 and 28 electrolytic cells 20, 21 and 22, in which the metals can be selectively deposited. Nach Durchströmen der Elektrolysezellen 20, 21, 22 wird das Katolyt 13 durch die Leitung 28 wieder der der Kathode vorletzten vorgeschalteten Katolytkammer 6 zugeführt. After flowing through the electrolysis cells 20, 21, 22, the catholyte 13 is fed through line 28 back to the cathode of the penultimate upstream catholyte compartment 6 is supplied.

In der Vorrichtung nach Fig. 3 befindet sich vor jeder lonenaustauscherkammer 5 eine Kammer 3, die Katolyt enthält, aus welcher die zur Regenerierung des Anionenaustauscherharzes 24 benötigten Anionen, unter der treibenden Kraft des elektrischen Feldes, über Anionenaustauschermembra-nen 4 in die lonenaustauscherkammern 5 wandern. In the apparatus of Fig. 3 is located in front of each lonenaustauscherkammer 5 is a chamber 3, the catholyte from which the required for regeneration of the anion exchange resin 24 anion, under the driving force of the electric field, migrate to the lonenaustauscherkammern 5 via Anionenaustauschermembra-ns 4 , Die aus den Ionenaustauschern freiwerdenden Anionen gelangen über das darauffolgende Anionenaustauschermembran 4a in die Kammern 6, die Anoiyt enthalten, welche so miteinander verbunden sind, dass eine Aufkonzentrierung erfolgt und die höchste Konzentration in der Abscheidevorrichtung 19 vorliegt. The released from the ion exchangers anions pass through the anion exchange membrane subsequent 4a in the chambers 6, the Anoiyt included which are interconnected so that a concentration takes place and is present in the highest concentration of the separating 19th

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 Leitungen 30, 31 und 32 miteinander verbunden sind. In FIG. 4 a device for the separation of common anions and cations is illustrated, wherein a device according to FIG. 1 and an apparatus according to FIG. 2 connected in series and are represented by the lines 30, 31 and 32 connected together. Die Leitung 16 und die Pumpe 11 (Fig. 1 ) sowie die Leitung 18 (Fig. 2) fallen weg. The conduit 16 and the pump 11 (FIG. 1) and the line 18 (Fig. 2) are eliminated.

In Fig. 5 ist ein Schnitt durch die Hälfte einer zylindrischen Vorrichtung dargestellt, bei welcher die Abscheidung der Metallionen an der äusseren Kathode stattfindet. In Fig. 5 is a section through one half of a cylindrical device in which the deposition of the metal ions takes place at the outer cathode. Auch hier kann durch Einbau einer Anionenaustauschermembran vor der Kathode die Abscheidung der Metallionen in Elektrolysezellen 20, 21, 22, wie in Fig. 2 dargestellt, ausserhalb des Moduls erfolgen. Again, by installing an anion-exchange membrane before the cathode the deposition of the metal ions in the electrolysis cells 20, 21, 22 as shown in Fig. 2, the module outside done.

Claims (8)

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Aufbereitung von insbesondere metallhaltigen Flüssigkeiten durch lonenaus-tausch und gleichzeitige oder periodische Regenerierung des lonenaustauscherharzes durch Elektrodialyse, dadurch gekennzeichnet, dass, beginnend an der Elektrode (2), die als Anode und endend an der Elektrode (8), die als Kathode dient, der Behälter (1) mit mehreren hintereinander, mit gleichem Abstand voneinander angeordneten Ionenaustauschern (5) versehen ist, die mit Kationenaustauscherharz (23) beladen und jeweils durch eine Membrantrennwand (4) (4a), die aus Kationenaustauschermembranen gebildet ist, abgegrenzt sind, wobei die Kammern (3) bzw. (6), die Anoiyt (12) bzw. Katolyt (13) enthalten, jeweils vor bzw. nach den Ionenaustauschern (5) angeordnet sind und benachbarte Kammern (3) (6) jeweils durch eine Membrantrennwand (7), die aus Anionenaustauscher-membranen gebildet ist, getrennt und die Kammern (3) jeweils mit der Umwälzpumpe (10) druck- und saugseitig verbunden und die Kammern ( 1. A device for treatment of, in particular metal-containing liquids by lonenaus-exchange and simultaneous or periodic regeneration of the ion exchange resin by electrodialysis, characterized in that, beginning at the electrode (2) as an anode and ending at the electrode (8) serving as cathode is used, the container (1) having a plurality of series, with an equal distance spaced ion exchangers (5) is provided, which is loaded with cation exchange resin (23) and each of which is formed by a membrane partition (4) (4a) made of cation-exchange membranes, separated are, said chambers (3) or (6), the Anoiyt (12) or catholyte (13), in each case before and after the ion exchangers are arranged (5) and adjacent chambers (3) (6) in each case by a membrane partition (7), which is formed of anion-exchange membranes, separated, and the pressure chambers (3) respectively connected to the circulation pump (10) and on the suction side and the chambers ( 6) hintereinandergeschaltet und als Ganzes mit der Umwälzpumpe (11) druck- und saugseitig verbunden sind. 6) connected in series and pressure as a whole by the circulating pump (11) and the suction side are connected.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (2) als Kathode und die Elektrode (8) als Anode dient, die Kammern 2. Device according to claim 1, characterized in that the electrode (2) serves as a cathode and the electrode (8) and anode chambers
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(3) bzw. (6) Katolyt (13) bzw. Anoiyt (12) enthalten, die Ionenaustauscher (5) mit Anionenaustauscher-harz (24) beladen und ihre begrenzenden Membrantrennwände (4) (4a) durch Anionenaustauscher-membranen gebildet sind, wobei die Membrantrennwände (7) und (9) durch Kationenaustauschermembranen gebildet sind und die Membrantrennwand (9) als Kationenaustauschermembran unmittelbar vor der Elektrode (8) angeordnet ist. Containing (3) or (6), catholyte (13) or Anoiyt (12), the ion exchanger (5) with anion exchange resin (24) loaded and its limiting membrane partitions (4) (4a) by anion exchange membranes are formed, wherein said membrane partitions (7) and (9) are formed by cation exchange membranes and the membrane partition (9) is arranged as a cation exchange membrane immediately before the electrode (8).
3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrantrennwände (4) (7) (9), die Ionenaustauscher (5) und die Elektrode (8) koaxial zur Elektrode (2) angeordnet sind. 3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the membrane partitions (4) (7) (9), the ion exchanger (5) and the electrode (8) disposed coaxially with the electrode (2).
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenaustauscher (5) parallelgeschaltet sind. 4. Device according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the ion exchanger (5) are connected in parallel.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen (1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dan die Ionenaustauscher (5) hintereinandergeschaltet sind. 5. Device according to claims (1, 2 and 3, characterized in dan the ion exchanger (5) are connected in series.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrantrennwand (9), die durch Anionenaustauschermembrane gebildet ist, unmittelbar vor der Elektrode (8) angeordnet ist und der Umwälzpumpe (11) eine Vorlage für Aufkonzentrierung oder Abscheidung (19) zB mit mehreren Elektrolysezellen (20) (21 ) (22) nachgeschaltet ist. 6. Device according to claim 1, characterized in that the membrane partition (9), which is formed by anion exchange membrane, is arranged directly in front of the electrode (8) and the circulation pump (11) a template for concentration or separation (19) eg with several electrolysis cells (20) (21) (22) is connected downstream.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Kammer (3) und der Umwälzpumpe (10) sowie der Kammer (6) und der Umwälzpumpe (11 ) jeweils mit einer Heizvorrichtung versehen ist. 7. Device according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the connection between the chamber (3) and the circulation pump (10) and the chamber (6) and the circulation pump (11) is respectively provided with a heater.
8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (8) als Bandkathode ausgebildet ist. 8. Device according to claims 1 and 3, characterized in that the electrode (8) is designed as a belt cathode.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995011741A1 (en) * 1993-10-25 1995-05-04 Bwt Aktiengesellschaft Process for preparing salt-containing solutions

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4238532A1 (en) * 1992-11-14 1994-05-19 Kunz Gerhard K Method and apparatus for the desalination of aqueous solutions by means of Ionenaustauschermassen
DE4324862C2 (en) * 1993-07-23 1997-01-23 Fraunhofer Ges Forschung An electrolytic cell for the regeneration of ion exchange resin and method for the regeneration metallbeladenem metal loaded ion-exchange resins
PT1436069E (en) 2001-10-15 2011-04-06 Siemens Water Tech Holdg Corp Apparatus and method for fluid purification
US7427345B2 (en) 2001-11-29 2008-09-23 Ebara Corporation Method and device for regenerating ion exchanger, and electrolytic processing apparatus
US6905608B2 (en) * 2002-01-22 2005-06-14 Exergy Technologies Corporation Advanced electrodeionization for fluid recycling
US7563351B2 (en) 2003-11-13 2009-07-21 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
US7846340B2 (en) 2003-11-13 2010-12-07 Siemens Water Technologies Corp. Water treatment system and method
US7083733B2 (en) 2003-11-13 2006-08-01 Usfilter Corporation Water treatment system and method
US7862700B2 (en) 2003-11-13 2011-01-04 Siemens Water Technologies Holding Corp. Water treatment system and method
US8377279B2 (en) 2003-11-13 2013-02-19 Siemens Industry, Inc. Water treatment system and method
US7604725B2 (en) * 2003-11-13 2009-10-20 Siemens Water Technologies Holding Corp. 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
EP1885655B1 (en) 2005-06-01 2014-12-17 Evoqua Water Technologies LLC Water treatment process by intermittent sanitization
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
US10252923B2 (en) 2006-06-13 2019-04-09 Evoqua Water Technologies Llc Method and system for water treatment
US8277627B2 (en) 2006-06-13 2012-10-02 Siemens Industry, Inc. Method and system for irrigation
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
AU2008331796B2 (en) 2007-11-30 2013-01-10 Evoqua Water Technologies Llc Systems and methods for water treatment
US20140251824A1 (en) * 2011-08-03 2014-09-11 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

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 Kunz Gerhard K Method and apparatus for the treatment of liquids, in particular desalinating aqueous solutions
US4601808A (en) * 1984-05-16 1986-07-22 Hanns-Heinz Eumann Apparatus for desalting water by electrodialysis
DE3418102C1 (en) * 1984-05-16 1985-09-12 Hanns-Heinz Eumann Apparatus for desalting water by electrodialysis
CH658002A5 (en) * 1984-05-17 1986-10-15 Battelle Memorial Institute Process for regenerating ion-exchange resin and regeneration device.
DE3441419C1 (en) * 1984-11-13 1986-06-05 Hanns-Heinz Eumann Apparatus for the electrodialytic demineralisation of water
DE3808043A1 (en) * 1988-03-11 1989-09-21 Cillit Wassertechnik Method and apparatus for partial or full desalination of water

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995011741A1 (en) * 1993-10-25 1995-05-04 Bwt Aktiengesellschaft Process for preparing salt-containing solutions

Also Published As

Publication number Publication date
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DE4016000C2 (en) 1993-10-21

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