DE1206859B - Mehrkammerzelle fuer die Elektrodialyse - Google Patents
Mehrkammerzelle fuer die ElektrodialyseInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/46—Apparatus therefor
- B01D61/50—Stacks of the plate-and-frame type
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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
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.
509 758/272
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)
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.
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
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL869569X | 1957-01-14 |
Publications (1)
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ID=19849368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEN14505A Pending DE1206859B (de) | 1957-01-14 | 1957-12-31 | Mehrkammerzelle fuer die Elektrodialyse |
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1957
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- 1957-12-31 DE DEN14505A patent/DE1206859B/de active Pending
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1958
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