DD294750A5 - DEVICE FOR THE ELECTROKINETIC DESALINATION OF WALLS - Google Patents
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Abstract
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
positiven, salzsammelnden, am oder im Mauerwerk angeordneten Elektrode, die mit einem porösen, wasserhaltigenpositive, salt-collecting, on or in the masonry arranged electrode, which with a porous, water-containing
sowie eine Anodenanordnung zur Verwendung in einer solchen Vorrichtung.and an anode assembly for use in such a device.
verschiedenartig, wie z. B.various, such. B.
- aus den Baustoffen selbst, die meist aus natürlichen Rohstoffen hergestellt werden- from the building materials themselves, which are usually made from natural raw materials
- Düngemittel aus dem umgebenden Erdreich durch kapillaren Wassertransport- Fertilizers from the surrounding soil by capillary water transport
- vom Streusalz, speziell im Sockelbereich- of road salt, especially in the base area
- aus der Atmosphäre, wie z.B. durch den .sauren Regen".from the atmosphere, e.g. through the "acid rain".
Mauersalze sind meist hygroskopisch und nehmen daher abhängig von der Luftfeuchtigkeit aus der Luft Wasser auf. Diese Volumenvergrößerung der Salzkristalle bewirkt hohe Hydratationsdrücke, die wiederum den porösen Baustoff zerstören.Mason salts are usually hygroscopic and therefore absorb water depending on the humidity in the air. This increase in the volume of salt crystals causes high hydration pressures, which in turn destroy the porous building material.
Elektrophyslkalische Trockenverfahren nach dem Prinzip der Elektroosmose im porösen Mauerwerk können nur funktionieren, wenn sich zwischen der Porenwand und dem Elektrolyten ein ausreichendes Zetapotential ausbilden kann. Zu hohe Konzentrationen an löslichen Salzen behindern die Ausbildung dieses Zetapotentials und eine Trockenlegung durch Elektroosmose wird unmöglich. Aus diesem Grund müssen vor der Anwendung der Elektroosmose die Mauern weitgehend entsalzt werden.Electrophysical dry processes based on the principle of electroosmosis in porous masonry can only work if a sufficient zeta potential can form between the pore wall and the electrolyte. Too high a concentration of soluble salts hinders the formation of this zeta potential and draining by electro-osmosis becomes impossible. For this reason, the walls must be desalinated before the application of electroosmosis.
Das Prinzip der Salzentfernung aus dem Mauerwerk beruht auf der Ausnutzung der elektrokinetischen Ladungstrennung. Beim Anlegen einer Gleichspannung in einem Elektrolyten bewegen sich die Ladungsträger (Ionen) in einem elektrischen Feld zu den entsprechenden Elektroden und konzentrieren sich an diesen Elektroden bzw. um diese herum (negative Ionen, Anionen wandern zur Anode, positive Ionen, Kationen wandern zur Kathode). Auf diese Weise ist es möglich, die hohen Anionenkonzentrationen an der Anode aus dem Mauerwerk kontinuierlich und weitgehend zu entfernen. Die Wanderungsgeschwindigkeiten hängen von dar lonenart, ihrer Größe, und von den äußeren Bedingungen wie Druck, Temperatur, Lösungsmittel und Konzentration ab und betragen fürThe principle of salt removal from the masonry is based on the use of electrokinetic charge separation. When applying a DC voltage in an electrolyte, the charge carriers (ions) move in an electric field to the corresponding electrodes and concentrate on these electrodes or around them (negative ions, anions migrate to the anode, positive ions, cations migrate to the cathode) , In this way it is possible to continuously and largely remove the high anion concentrations at the anode from the masonry. The migration rates depend on the ionic species, its size, and external conditions such as pressure, temperature, solvent and concentration, and amount to
OH" 0,00167cmVsV Cl" 0,00u62cm2/sV NO3- 0,00058cm2/sV SCM" 0,00059cm2/sV.OH "0.00167cmVsV Cl" 0.00u62cm 2 / sV NO3- 0.00058cm 2 / sV SCM "0.00059cm 2 / sV.
abgebaut werden und deren flüssig» Korrosionsprodukte durch eine Kunststoffrinne aus dem Mauerwerk entfernt werden.be removed and their liquid »corrosion products are removed by a plastic gutter from the masonry.
die Anionen am Weg zur oberflächlich angelegten Anode durch lonentauscherharze oder Ca(OH)2, CaCO3 und/oder CaO-the anions on the way to the superficially applied anode by ion exchange resins or Ca (OH) 2 , CaCO 3 and / or CaO
verringert sich die Stromausbeute, aber auch die Handhabung dieser Verfahren ist aufwendig und kompliziert.reduces the current efficiency, but also the handling of these methods is complicated and complicated.
und Installation einer solchen Vorrichtung einfach und wenig aufwendig sein, wabe! insbesondere auch vorgefertigte Elektroden bzv Elektrodenanordnungen einsetzbar sein sollen.and installation of such a device simple and inexpensive, honeycomb! In particular, prefabricated electrodes should also be usable with electrode arrangements.
ist, optimal vor allzu starker Korrosion geschützt wird und außerdem durch die Anordnung der Separatorschicht eine Barriere gegen das Zurückdiffundieren der Reaktionsprodukte in das Mauerwerk geschaffen wird. Die Separatorschicht so11 hierzu zumindest überall dort an der immobilisierenden Puffermaterialschicht anliegen, wo das Mauerwerk unmittelbar angrenzt.is optimally protected against excessive corrosion and also created by the arrangement of the separator layer is a barrier against back diffusion of the reaction products in the masonry. For this purpose, the separator layer 11 abuts against the immobilizing buffer material layer at least everywhere, where the masonry immediately adjoins.
dadurch gekennzeichnet ist, daß die Elektrode abgesehen von Anschlußenden vollständig mit einer Schicht des Puffermaterials umgeben ist und daß an der Puffermaterialschicht eine Separotorschicht anliegt.characterized in that the electrode is completely surrounded apart from terminal ends with a layer of the buffer material and that a separator layer is applied to the buffer material layer.
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektrokinetischen Entsalzung von Mauerwerk, Fig. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig.3 bis 5 verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen, in einer2 shows another embodiment of the device according to the invention, and FIGS. 3 to 5 show different embodiments of a device according to the invention, in one embodiment of the device according to the invention for the electrokinetic desalination of masonry
verdrahtet sind. Die Anoden 2 sind dabei jeweils bis auf ihre Anschlußenden vollständig von einer Ionen immobilisierendenare wired. The anodes 2 are each fully immobilized by an ion except for their terminal ends
angeordnet sind. Die bis auf ihre Anschlußenden jeweils vollständig in Ionen immobilisierenden Puffermaterial eingebettetenare arranged. The embedded to their terminal ends each fully immobilized in buffer material buffer
anliegende Separatorschicht nur an der Mauer zugekehrten Fläche angeordnet.adjoining Separatorschicht arranged only on the wall facing surface.
der mit leitfähigem Kunststoff 8 ummantelt ist. Um diesen Kern ist eine Schicht 9 aus einem Puffermaterial angeordnet, welches die Reaktionsprodukte chemisch und physikalisch bindet. Das Puffermaterial umfaßt im wesentlichen Wasser, Ca(OH)2, CaCO3 und/oder CaO oder Mischungen hiervon, wobei ein Zusatz eines Gelierungsmittels vorteilhaft ist. Dieses wirkt immobilisierend und ist feuchtigkeitshaltend, so daß keine Austrocknungsgefahr des Bereiches um die Anode besteht.which is coated with conductive plastic 8. Arranged around this core is a layer 9 of buffer material which chemically and physically binds the reaction products. The buffer material essentially comprises water, Ca (OH) 2 , CaCO 3 and / or CaO or mixtures thereof, with the addition of a gelling agent being advantageous. This acts immobilizing and is moisture-retaining, so that there is no risk of drying out the area around the anode.
die im verlegten Zustand der Anodenanordnung in einem Bohrloch im Mauerwerk an die Bohrlochwandung angrenzt.which adjoins the borehole wall in the laid state of the anode arrangement in a borehole in the masonry.
Gemäß Fig. 4 ist die Anodenanordnung 11 stangen· bzw. stabförmig ausgebildet. Die Anordnung eignet sich besonders zur Verlegung in Mauerschlitzen. Dabei ist die wiederum aus einem mit leitfähigem Kunststoff ummantelten Metalleiter bestehende Elektrode 12 bis auf ihre beiden Anschlußenden rundherum von der Puffermaterialschicht 13 umschlossen, die außen von der Separatorschicht 14 ummantelt ist. Diese grenzt dann im montierten Zustand der Anodenanordnung in einem Mauerschlitz an dessen Wandungen an.According to FIG. 4, the anode arrangement 11 is rod-shaped or rod-shaped. The arrangement is particularly suitable for installation in wall slots. In this case, the turn of a metal conductor coated with conductive plastic existing electrode 12 is surrounded to its two terminal ends all around by the buffer material layer 13, which is coated on the outside of the separator 14. This then adjoins in the mounted state of the anode assembly in a wall slot at the walls.
In Fig. 5 ist eine flächig an einer Mauer 15 angeordnete Anodenanordnung 16 gezeigt. Die aus einem mit leitfähigem Kunststoff ummantelten Metalleiter gebildete Elektrode 17 ist in Form von sich über die ganze Fläche der Anodenanordnung erstreckenden Schlangenwindungen in der Puffermaterialschicht 18 eingebettet. Auf der der Mauer zugekehrten Seite der Puffermaterialschicht ist die Separatorschicht 19 angeordnet.In Fig. 5 is a flat arranged on a wall 15 anode assembly 16 is shown. The electrode 17 formed from a metal conductor encased in conductive plastic is embedded in the buffer material layer 18 in the form of serpentine windings extending over the entire surface of the anode assembly. On the wall facing the side of the buffer material layer, the separator layer 19 is arranged.
Die Anoden können als Stab-, Band- oder Flächenelektroden ausgebildet werden und bestehen aus Metall, Graphit, leitfähigem Kunststoff oder aus mit einem solchen ummantelten Metalleiter bzw. Graphitfaserleiter. Das Puffermaterial umfaßt im wesentlichen Wasser Ca(OH)2, CaCOa und/oder CaO oder Mischungen hiervon, wobei ein Zusatz eines Gelierunysmittels vorteilhaft ist. Dieses wirkt immobilisierend und ist feuchtigkeitshaltend, so daß keine Austrocknungsgefahr des Bereiches um die Anode besteht. Als Geliermittel können grundsätzlich alle handelsüblichen, vorzugsweise jedoch Agar-Agar oder Carboxymethylcellulose eingesetzt werden.The anodes can be formed as rod, strip or surface electrodes and consist of metal, graphite, conductive plastic or of such a sheathed metal conductor or graphite fiber conductor. The buffer material essentially comprises water Ca (OH) 2 , CaCOa and / or CaO or mixtures thereof, with the addition of a gelling agent being advantageous. This acts immobilizing and is moisture-retaining, so that there is no risk of drying out the area around the anode. In principle, all commercial, but preferably agar-agar or carboxymethylcellulose can be used as the gelling agent.
Die im verlegten Zustand an das Mauerwerk unmittelbar angrenzende Separatorschicht dient als Barriere gegen das Zurückdiffundieren der Reaktionsprodukte in das Mauerwerk. Solche Separatoren sind an sich aus der Batterietechnik bekannt. Sie sind mikroporöse Membranen, die auf Grund ihrer Porenverteilung vorzüglich bestimmte Ionen durchlassen, jedoch größere Agglomerate am Durchtritt hindern. Auch ionenselektive Membranen sind geeignet. Diese Membranen sollen folgende Eigenschaften aufweisen:The separator layer immediately adjacent to the masonry in the installed state serves as a barrier against diffusing back the reaction products into the masonry. Such separators are known per se from battery technology. They are microporous membranes which, because of their pore distribution, allow excellent ions to pass through, but prevent larger agglomerates from passing through. Also ion-selective membranes are suitable. These membranes should have the following properties:
- gute ionische Leitfähigkeit- good ionic conductivity
- große Selektivität bezüglich des Transports bestimmter Ionen- high selectivity for the transport of certain ions
- gute Benetzbarkeit- good wettability
- hohe mechanische Festigkeit- high mechanical strength
- keine elektrische Leitfähigkeit- no electrical conductivity
- chemische Beständigkeit gegenüber Elektrolyt und Reaktionsprodukten.- chemical resistance to electrolyte and reaction products.
regenerierter Cellulose, Cellophan oder gereckten Kunststoffolien.regenerated cellulose, cellophane or stretched plastic films.
gewährleisten (10 bis 50V).ensure (10 to 50V).
einem Gemisch von 4 Gew.-% Carboxymethylcellulose und 96 Gew.-% CaCO3 eingebettet waren. Als Separator diente eina mixture of 4 wt .-% carboxymethyl cellulose and 96 wt .-% CaCO 3 were embedded. As a separator served
eingeschoben. Die Bohrlöcher waren in der Verdunstungszone auf einem Meter über dem Fundament angebracht. Alsinserted. The drill holes were located in the evaporation zone one meter above the foundation. When
betrieben. Der Coulombsche Wirkungsgrad der Anionen- (Mauersalz-) Umwandlung an der Anoden betrug zwischen 40 und 50%, je nach Versalzungsgrad und Feuchtigkeit des umgebenden Mauerwerks.operated. The Coulomb efficiency of the anion (brick salt) conversion at the anodes was between 40 and 50%, depending on the degree of salification and moisture of the surrounding masonry.
aus der Mauer entfernt werden. Eine Analyse ergab, daß über 90% der Reaktionsprodukte an der Elektrode gebunden waren.be removed from the wall. An analysis revealed that over 90% of the reaction products were bound to the electrode.
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