DE1115715B

DE1115715B - Electrolytic cell for the regeneration of ion exchangers

Info

Publication number: DE1115715B
Application number: DEP23372A
Authority: DE
Inventors: Dr Rudolf Auerbach
Original assignee: Pintsch Bamag AG
Current assignee: Pintsch Bamag AG
Priority date: 1959-08-17
Filing date: 1959-08-17
Publication date: 1961-10-26

Description

Elektrolytische Zelle zum Regenerieren von Ionenaustauschern Bekannt sind Verfahren zur elektrolytischen Regeneration von Ionenaustauschern. Diese arbeiten entweder chargenweise oder beispielsweise in Kombination mit Ionenaustauschermembranen kontinuierlich. In allen Fällen ist die im Endeffekt entstehende Regeneratlösung mengenmäßig groß im Vergleich zum Volumen der Austauscher. Das ist besonders unangenehm, wenn es sich um radioaktiv beladene Ionenaustauscher handelt, weil die erfolgreiche Konzentrierung damit zum Teil wiederaufgehoben wird.Electrolytic cell known for regenerating ion exchangers are processes for the electrolytic regeneration of ion exchangers. These works either in batches or, for example, in combination with ion exchange membranes continually. In all cases, the resulting regenerated solution is the end result large in terms of quantity compared to the volume of the exchangers. This is particularly uncomfortable when it comes to radioactively loaded ion exchangers, because the successful Concentration is thus partially canceled.

Erfindungsgemäß wird eine Anordnung vorgeschlagen, welche die elektrische Regenerierung oder den Betrieb und die Regenerierung von Ionenaustauschern gestattet, derart, daß eine Mindestmenge an Regeneratvolumen anfällt. Gegenstand der Erfindung ist eine elektrolytische Zelle, bei der ein zwischen Kathoden- und Anodenraum befindliches Netz von geeigneter Maschenweite ein Vermischen von Kationen- und Anionenaustauscher verhindert, ohne jedoch den elektrischen Kontakt zwischen den Austauschern zu unterbinden oder zu beeinträchtigen. According to the invention an arrangement is proposed which the electrical Regeneration or the operation and regeneration of ion exchangers permitted, in such a way that a minimum amount of regenerate volume is obtained. Subject of the invention is an electrolytic cell with a space between the cathode and anode Network of suitable mesh size mixing of cation and anion exchangers prevented, however, without interrupting the electrical contact between the exchangers or affect.

Dabei sind den Elektroden erfindungsgemäß gelochte Vorelektroden zugeordnet, die einerseits den Austritt und die getrennte Abführung entstehender Gase und andererseits eine gleichmäßige Verteilung der durchströmenden Flüssigkeit über den gesamten Querschnitt der Austauscherschicht ermöglichen bzw. begünstigen.According to the invention, perforated pre-electrodes are assigned to the electrodes, on the one hand the exit and the separate discharge of resulting gases and on the other hand a uniform distribution of the flowing liquid over the entire cross-section enable or favor the exchange layer.

Auf diese Weise wird erreicht, daß zwangläufig an den Elektroden entstehende Gase den Strom ganz oder teilweise unterbrechen. Dadurch wird der Energiebedarf der Zelle beträchtlich herabgesetzt. In this way it is achieved that inevitably at the electrodes resulting gases completely or partially interrupt the current. This increases the energy requirement of the cell is considerably reduced.

Weitere Merkmale der Zelle ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer elektrolytischen Zellenanordnung nach der Erfindung im Schnitt dargestellt ist. Diese entspricht in ihrem äußeren Aufbau der bei Elektrolyseuren üblichen Anordnung, bei der eine Anzahl Zellen zu einem Paket vereinigt sind, indem eine entsprechende Anzahl Elektroden mit dazwischenliegenden Kammern durch Zuganker usw. nach Art einer Filterpresse zusammengehalten werden. Further features of the cell emerge from the description below of the drawing, in which an embodiment of an electrolytic cell arrangement according to the invention is shown in section. This corresponds in its exterior Structure of the arrangement customary in electrolysers, in which a number of cells are closed are united in a package by placing a corresponding number of electrodes in between Chambers are held together by tie rods, etc. in the manner of a filter press.

Die einzelnen Zellen enthalten folgende Bestandteile: Die Hauptelektroden 1 bestehen aus Blechen von beispielsweise 5 bis 10 mm Dicke und 0,5 bis 2 m2 Fläche. Durchlochte Vorelektroden 2 sind mit diesen durch Schrauben, Niete, Bolzen 3 usw. leitend verbunden, wobei ein Zwischenraum 4 von beispielsweise 10 bis 30mm im Lichten bestehenbleibt. Die Vorelektroden sind mit Drahtnetzen S überzogen, welche verhindern, daß die in der Elektrodenkammer befindlichen körnigen Ionenaustau- scher durch die gelochten Vorelektroden gelangen können. Der Zellenrahmen 6 besteht aus Kunststoff, z. B Polyvinylchlorid, oder aus gummiertem Eisen usw. Seine Breite beträgt 100 bis 200mm. Er ist Träger des Diaphragmas 7, welches die elektrolytische Zelle in Anoden- und Kathodenraum 8 bzw. 9 trennt. Das Diaphragma 7 besteht aus einem dünnen Netz, z. B. aus Kunstfasern, dessen Maschenweite so beschaffen ist, daß es die im Anodenraum 8 befindlichen Kationenaustauscher von den im Kathodenraum 9 befindlichen Anionenaustauschern trennt, dabei aber einen elektrischen Kontakt zwischen beiden zuläßt. An der Oberseite der Zellenrahmen befinden sich über den Räumen 4 Kanäle 10, welche die etwa bei der Elektrolyse entstehenden Gase (Wasserstoff und Sauerstoff) ins Freie leiten. The individual cells contain the following components: The main electrodes 1 consist of sheets of, for example, 5 to 10 mm thick and 0.5 to 2 m2 in area. Perforated pre-electrodes 2 are connected to these by screws, rivets, bolts 3, etc. conductively connected, with a gap 4 of, for example, 10 to 30mm in the clear persists. The pre-electrodes are covered with wire mesh S, which prevent that the granular ion exchange located in the electrode chamber shear through the perforated pre-electrodes. The cell frame 6 is made of plastic, z. B polyvinyl chloride, or rubberized iron, etc. Its width is 100 to 200mm. It is the carrier of the diaphragm 7, which the electrolytic cell in anode and cathode space 8 and 9 respectively. The diaphragm 7 consists of a thin network, z. B. made of synthetic fibers, the mesh size of which is such that it is in the anode compartment 8 located cation exchangers from the anion exchangers located in the cathode compartment 9 separates, but allows electrical contact between the two. At the top the cell frame are located above the rooms 4 channels 10, which are about at Lead the gases (hydrogen and oxygen) produced by electrolysis into the open.

Die Anodenräume 8 werden mit Kationenaustauschern, die Kathodenräume 9 mit Anionenaustauschern angefüllt. Werden die Zellen zum Austauschbetrieb benutzt, so wird das zu reinigende Wasser durch die Kanäle 11 zugeleitet und durch die Kanäle 12 abgeleitet. Der geringe hydrodynamische Widerstand in den Räumen 4 im Vergleich zu den Räumen 8 und 9 ergibt ein gleichmäßiges Durchströmen der beiden Betten über den gesamten Querschnitt. Die einzelnen Zellen der Anordnung können parallel oder in Serie betrieben werden. Sind die Ionenaustauscher erschöpft, so regeneriert man mit Gleichstrom, wobei die Kationen aus dem Kationenaustauscher in die Zwischenräume des Anionenaustauschers wandern und umgekehrt die Anionen aus dem Anionenaustauscher in die Zwischenräume des Kationenaustauschers. Nach Beendigung der elektrolytischen Regenerierung wird der Inhalt der Zellen, eventuell unter Belassung des Gleichstromes, abgelassen. The anode spaces 8 are equipped with cation exchangers, the cathode spaces 9 filled with anion exchangers. If the cells are used for replacement operations, so the water to be cleaned is fed through the channels 11 and through the channels 12 derived. The low hydrodynamic resistance in rooms 4 in comparison to the rooms 8 and 9 results in an even flow through the two beds the entire cross-section. The individual cells of the arrangement can be parallel or operated in series. If the ion exchangers are exhausted, one regenerates with direct current, the cations from the cation exchanger in the interstices of the anion exchanger migrate and vice versa the anions from the anion exchanger into the interstices of the cation exchanger. After finishing the electrolytic Regeneration is the contents of the cells, possibly leaving of the direct current, drained.

Man kann auch in bekannten Anordnungen die Ionenaustauscher als Misch- oder Einzelbett arbeiten lassen und nach erfolgter Erschöpfung nur die Regenerierung in der erfindungsgemäßen Zelle durchführen. Zu diesem Zweck werden die Harze unter Benutzung der Leitungen 13 in den Anoden- bzw. The ion exchangers can also be used in known arrangements as mixed or let the single bed work and after exhaustion only the regeneration perform in the cell according to the invention. For this purpose the resins are under Use of the lines 13 in the anode or

Kathodenraum geschlämmt und dort in der oben beschriebenen Weise elektrolytisch regeneriert.The cathode compartment is slurried and electrolytically there in the manner described above regenerated.

Die elektrische Spannung führt man an den Enden des Zellenpaketes in der üblichen Weise zu. The electrical voltage is applied to the ends of the cell pack in the usual way too.

Durch vorgeschaltete Filter oder vorgeschaltete elektrolytische Zellen beseitigt man in bekannter Weise alle elektrolytisch abscheidbaren Ionen, wie Kupfer, Blei usw., um zu vermeiden, daß sich diese auf der Kathode der beschriebenen Zelle abscheiden und auf diese Weise eventuell Kurzschlüsse zur Folge haben können. Man kann auch die Kathoden der erfindungsgemäßen Anordnung mit Überzügen versehen, welche eine Metallabscheidung erschweren bzw. unmöglich machen. Derartige Überzüge sind z. B. Ruß oder arsenige Säure. By upstream filters or upstream electrolytic cells if you remove all electrolytically separable ions, such as copper, in a known manner, Lead, etc., in order to avoid that they get on the cathode of the cell being described separate and in this way may result in short circuits. Man can also use the cathodes of the Arrangement according to the invention provided with coatings which make metal deposition difficult or impossible. Such coatings are z. B. soot or arsenic acid.

Claims

PATENT CLAIM: Electrolytic cell for regenerating ion exchangers, in the case of the cation and anion exchangers by a space between the anode and cathode spaces located network are separated, characterized in that in front of the main electrode (1) an electrically connected, well-known perforated pre-electrode (2) is arranged.

Documents considered: German Patent No. 947 066; U.S. Patent No. 1,901,652.