DE1206859B - Mehrkammerzelle fuer die Elektrodialyse - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

BOId

Deutsche Kl.: 12 d-1/05

Nummer: 1206 859

Aktenzeichen: N14505IV a/12 d

Anmeldetag: 31. Dezember 1957

Auslegetag: 16. Dezember 1965

Eine Mehrkammerzelle für die Elektrodialyse besitzt abwechselnd aufeinanderfolgende Anionen- und Kationenaustauschmembranen, die in mehreren Membranenpaketen zusammengefaßt sind. Die Membranpakete, die zwischen zwei Elektroden an den Endkammern angeordnet sind, enthalten jeweils 40 bis 150 Membranen. Sie sind durch Zwischenkammern unterteilt, welche gesonderte Zu-und Ableitungen für das Dialysat und/oder Spülflüssigkeiten für die Pakete aufweisen, wie sie jeweils durch die Zwischenkammern definiert werden. Die Gesamtanordnung ist nach Art einer Filterpresse zusammengespannt.

Vorrichtungen mit drei Kammern, wobei Zwischenkammern eine Elektrode aufweisen, so daß ebenfalls wieder drei Kammern zwischen zwei benachbarten Elektroden entstehen, werden nicht als Mehrkammeranordnungen im vorliegenden Sinne angesehen, denn hier treten keine besonderen Schwierigkeiten auf, wenn in einer Membran eine Fehlstelle auftritt und ein Austausch nötig wird.

Bei Vorrichtungen mit insgesamt mehreren 100 Membranen wirkt sich dagegen ein Bruch einer der Membranen dahin aus, daß die gesamte Vorrichtung für den Austausch der zerstörten Membran auseinandergenommen und anschließend wieder zusammengebaut werden muß. Eine derartige Reparatur erfordert erhebliche Zeit und bedeutet damit eine meist schwerwiegende Betriebsunterbrechung.

Nach einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag ist eine Mehrkammerzelle für die Elektrodialyse mit abwechselnd aufeinanderfolgenden Anionen- und Kationenaustauschermembranen, die in mehrere Membranpakete aufgeteilt sind, vorgesehen, daß zwischen benachbarten Membranpaketen zwei Zwischenplatten aus elektrisch isolierendem Material, die je eine flache Ausnehmung für ein geriffeltes, durchlöchertes Abstandsmaterial und in sie mündende Querlöcher enthalten, angeordnet sind. Da die so gestalteten Kammern in größerer Zahl hintereinandergereiht zusammengesetzt werden, zeigen auch sie die oben erwähnten Schwierigkeiten.

Diese Schwierigkeiten werden jedoch vermieden, wenn erfindungsgemäß die einzelnen Membranpakete zwischen zwei spiegelbildlich gleichen und mit üblichen Öffnungen zur Aufnahme von Membranabstützungen sowie mit Zu- und Abläufen versehenen Rahmen eingeschlossen sind, die mittels versenkt in den Rahmen eingesetzter Bolzen mit Muttern und mittels Spannstücken zusammengehalten sind.

Zwei solcher spiegelbildlich gegeneinander gerichtete Rahmen, die zwischen sich ein Teilpaket von Membranen einschließen und durch eine Bolzenver-

Mehrkammerzelle für die Elektrodialyse

Anmelder:

Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek ten behoeve
van Nijverheid, Handel en Verkeer, Den Haag

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Amthor, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Mittelweg 12

Als Erfinder benannt:

John Reuel Wilson, Pretoria (Südafrika);

Willem in't VeId, Den Haag

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 14. Januar 1957 (213 700) -

as bindung zusammengehalten werden, bilden eine besonders handliche und leicht austauschbare Einheit, wenn durch einen Membranbruch ein Leckwerden der Vorrichtung auftritt, weil nunmehr nach Aufheben des Preßdruckes auf die Gesamtvorrichtung nur das Teilpaket, in dem die Undichtigkeit eingetreten ist, als ganzes herausgenommen und sogleich durch ein bereitgestelltes und geprüftes Teilpaket ersetzt werden kann, worauf nach Herstellen des Preßdruckes und Anschluß der verschiedenen Verbindungen die Vorrichtung wieder betriebsfertig ist.

Zweckmäßig werden die für die Aufnahme der Bolzenköpfe oder -muttern in den Rahmen vorgesehenen Senkbohrungen zwecks Freihaltung eines Spieles der versenkten Bolzenenden nach dem Zusammenspannen der gesamten Vorrichtung mit größerer Tiefe ausgestattet, als die Höhe der Bolzen bzw. -muttern beträgt. Zwei in der Gesamtanordnung benachbarte Rahmen von hintereinander geordneten Teilpaketen ergänzen sich einander zu einer Zwischenkammer, deren Kammerraum sich nicht nur zur Aufnahme von Stützmaterial, sondern auch zur Unterbringung einer Elektrode, z. B. einer schachteiförmigen Elektrode anbietet, die fast die gesamte Zwischenkammer ausfüllt.

Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen, die sich auf ein Ausführungsbeispiel bezieht.

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Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht eines Rahmens;

Fig. 2 stellt einen Querschnitt des Rahmens gemäß Fi g. 1 nach der Linie II-II dar;

Fig. 3 zeigt die Ansicht gegen die Unterseite des Rahmens nach F i g. 1 mit einem aufgebrochenen Abschnitt;

F i g. 4 ist eine Teilansicht der Gesamtvorrichtung im zusammengespannten Zustand von der Seite her.

Im einzelnen sind in dem Rahmen 1 mit 2, 3, 4 und 5 die Enden der Kanäle bezeichnet, die von den Membranen eines Teilpaketes ausgehen, das von zwei Zwischenkammern eingeschlossen ist. Diese Kanäle dienen der Zuführung und Abführung der Flüssigkeiten; von ihren Enden zweigen im Rahmen flache Nebenkanäle 6 ab und münden an der Unterbzw. Oberseite des Rahmens aus.

Die Kanäle 8 und 9 sind für die Zuführung und Abführung besonderer Spülflüssigkeiten bestimmt.

Rundum ist der vorzugsweise rechteckig umgrenzte und mit rechteckiger großer Öffnung ausgebildete Rahmen 1 mit einer größeren Anzahl von Löchern 10 versehen, die in erweiterte Senkbohrungen 11 größeren Querschnitts übergehen. Diese Senkbohrungen haben sechseckigen Querschnitt und nehmen die sechskantigen Köpfe oder Muttern der Bolzen auf, welche bei dem später noch näher zu beschreibenden Zusammenspannen der Teilpakete verwendet werden.

Die Ränder der Löcher 10 weisen eine Überhöhung 12 auf.

Diese überhöhenden Randverstärkungen sind nicht unbedingt erforderlich, sie haben aber den Vorteil, daß dadurch die mechanische Festigkeit auch dann gewährleistet wird, wenn eine an sich geringe Rahmenstärke erwünscht ist, andererseits aber für die Bolzenköpfe ein möglichst großer Spielraum in den Senkbohrungen 11 zur Verfügung gestellt sein soll.

Beiderseits des Rahmens 1 sind Ohren 13 ausgebildet, die sich mit ihren Unterflächen 14, die gegebenenfalls verschleißfeste Auflagen erhalten, auf Stangen 15 abstützen. Hierdurch werden die von den Rahmen gebildeten Zwischenkammern bzw. die von je zwei solcher Rahmen und einem eingeschlossenen Teilpaket gebildeten Einheiten, wie F i g. 4 zeigt, im Gestell getragen und bei erforderlicher Hantierung geführt. Das Rahmengestell ist aus den Winkeleisen 16 gebildet. 17 ist eine der Querschienen mit der dazugehörigen Endplatte 18 und Elektrodenzelle 19, mit gesonderter Flüssigkeitszufuhr 20. Ein nur teilweise, d. h. abgebrochen dargestelltes Membranteilpaket ist mit 21 bezeichnet, es ist, v/ie ersichtlich, von zwei spiegelbildlich einander entsprechend angeordneten Rahmen 1 zusammengespannt. Dazu sind durch die Senkbohrungen 11 der beiden mit den Aufwölbungen 12 der Löcher 10 gegeneinandergerichteten Rahmen ein Bolzen eingeführt und durch die Spannstücke 22 zusammengespannt. Die Spannstücke bestehen z. B. aus sechskantigen mit Innengewinde versehenen Rohren, und zwar mit Rechts- und Linksgewinde.

Die Rahmen sind außerdem mit Anschlußstücken 7 versehen, die mittels Bolzen befestigt sein können.

Die so in einer besonderen Presse zusammengebauten Einheiten hängt man nach Prüfung auf Flüssigkeitsdichte zur Zusammenstellung der gesamten Vorrichtung nacheinander in das Gestell ein, so daß sie sich mit ihren Ohren auf die Stäbe 15 aufsetzen. Die von den beiden äußersten Rahmen der Gesamtanordnung gebildeten Zwischenkammern dienen naturgemäß als endständige Elektrodenkammern. Nachdem sonach die gewünschte Zahl der Einheiten

ίο eingehängt und die zweite Endplatte angeordnet worden ist, preßt man, zweckmäßig hydraulisch, das Ganze zusammen und spannt es durch Anziehen der Muttern 24 auf den Zugstangen 23 endgültig ein. Die Vorrichtung ist damit nach Anbringen der erforderlichen Flüssigkeits- und Stromanschlüsse betriebsfertig.

Die gesamten Entsalzungskammern der verschiedenen Teilpakete können in Reihe oder parallel geschaltet werden oder in einer Kombination beider Anordnungen. Bei Parallelschaltungen kann man dieselbe Flüssigkeit mehrere Male durch die Vorrichtung schicken und erreicht weitgehendere Entsalzung bei ziemlich kleiner Kapazität; wendet man vollständige Reihenschaltung an, so nutzt man die maxi-

male kapazität aus, erzielt jedoch verhältnismäßig geringe Entsalzung.

Um den elektrischen Widerstand der Zwischenkammern möglichst niedrig zu halten, bildet man vorteilhaft den lichten Teil des Rahmens möglichst groß aus, dadurch werden dessen Ränder möglichst dicht an die Querkanäle für die Flüssigkeitsverteilung verlegt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Mehrkammerelektrodialysenvorrichtung mit abwechselnd aufeinanderfolgenden Anionen- und Kationenaustauschermembranen, die in mehrere Membranpakete aufgeteilt sind, zwischen denen mit üblichen Öffnungen zur Aufnahme von Membranabstützungen sowie mit Zu- und Abläufen versehene Rahmen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Membranpakete zwischen zwei spiegelbildlich gleichen Rahmen eingeschlossen sind, die mittels versenkt in den Rahmen eingesetzter Bolzen mit Muttern und mittels Spannstücken zusammengehalten sind.

2. Mehrkammerelektrodialysenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Aufnahme der Bolzenköpfe oder -muttern vorgesehenen Senkbohrungen zwecks Freihaltung eines Spieles der versenkten Bolzenenden nach Zusammenspannen der gesamten Vorrichtung größere Tiefe ausweisen, als die Höhe der Bolzen bzw. -muttern beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 827 350, 861693;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1017594, 1095788; USA.-Patentschrift Nr. 2 694 680.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 758/272 12.65 © Bundesdruckerei Berlin