DE1220798B - Verfahren zur elektrolytischen Behandlung kochsalzhaltiger Waesser, insbesondere von Meerwasser, zwecks Verhuetung von Kesselsteinablagerungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C02b

Deutsche Kl.: 85 b-1/30

Nummer: 1220798

Aktenzeichen: C 20909IV a/85 b

Anmeldetag: 29. Februar 1960

Auslegetag: 7. Juli 1966

Es ist bei der Sterilisation von strömendem Wasser durch elektrisches Einbringen oligodynamisch wirksamer Metalle bekannt, die Anodenflüssigkeit durch ein Diaphragma zu trennen.

Weiterhin ist ein Sterilisier- und Filtrierapparat für Flüssigkeiten mit nur einer Elektrolytzelle bekannt, wobei diese Zelle eine Anode aus Knochenkohle bestimmter Form aufweist.

Schließlich ist es bei einem Verfahren zur Gewinnung nicht oder langsam dialysierender Produkte aus mit anorganischen Bestandteilen verunreinigten Flüssigkeiten durch Elektrodialyse bekannt, zur pH-Führung die Durchflußgeschwindigkeit und die Zusammensetzung der Spülflüssigkeit im Anodenmnd Kathodenraum zu regeln.

Demgegenüber hat sich die Erfindung ein Verfahren zur elektrolytischen Behandlung kochsalzhaltiger Wässer, insbesondere von Meerwasser, zwecks Verhinderung von Kesselsteinablagerungen, z. B. in Dampfkesseln, Wasserkesseln und Kondensatoren, zur Aufgabe gesetzt. Die bekannten Verfahren gehen jedoch durchwegs von anderen Aufgabenstellungen aus und können dem Fachmann keine technische Lehre zur Durchführung der vorliegenden Erfindung geben.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man das zu behandelnde Wasser in mindestens eine erste Elektrolysezelle mit Diaphragma und einer Anode aus amorphem Kohlenstoff leitet, einen weiteren Teil des zu behandelnden Wassers durch eine zweite Elektrolysezelle mit Diaphragma und einer Metallanode leitet und die beiden sauren Anodenabläufe der beiden Diaphragmazellen in solchen Mengen miteinander vermischt, daß sich ein pH-Wert von 4 bis 6,4 ergibt.

Man kann die Teilströme zu den beiden Elektrolysezellen parallel schalten, die aus dem Anodenraum abfließenden Wässer miteinander mischen und ihre jeweiligen Mengen vor dem Vermischen als Funktion des pH-Wertes des Gemisches einstellen.

Es ist auch möglich, die beiden Elektrolysezellen in Reihe zu schalten und den Anodenablauf der ersten Zelle dem Anodenraum der zweiten Zelle zuzuführen, wobei in der ersten Zelle eine Anode aus amorphem Kohlenstoff verwendet wird und wobei man in diesem Fall gleichzeitig die Durchströmmenge der Anodenflüssigkeit und die Beschickungsmenge des Kathodenraumes der Zelle mit Metallanode als Funktion des pH-Wertes der aus der letztgenannten Zelle abfließenden Anodenflüssigkeit einstellt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Verwendung einer Graphitanode an Stelle einer Anode aus amor-

Verfahren zur elektrolytischen Behandlung
kochsalzhaltiger Wässer, insbesondere von
Meerwasser, zwecks Verhütung von
Kesselsteinablagerungen

Anmelder:

Compagnie Electro-Mecanique, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Meissner und Dipl.-Ing. H. Tischer, Patentanwälte, München 2, Tal 671

Als Erfinder benannt:

Alexandre Jules Jacques Maurin, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 4. März 1959 (788 402)

phem Kohlenstoff nicht das gleiche Ergebnis liefert. Man muß daher annehmen, daß die Bildung von Oxydationsprodukten des Kohlenstoffs auf Kosten der Zusamensetzung dieser Anode, die sich allmählich verbraucht, eine wichtige Rolle bei der Verhinderung von Kesselsteinablagerungen spielt.

Die nachstehende Beschreibung und die Zeichnungen dienen zur Erläuterung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung.

F i g. 1 gibt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung wieder, bei welcher die beiden Elektrolysezellen parallel angeordnet sind;

Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die beiden Zellen in Reihe angeordnet sind; in

F i g. 3 ist eine Einzelheit der Ausführung der Zellen gezeigt.

Nach Fig. 1 empfangen zwei ElektrolysezellenI und II durch eine Hauptleitung 3, die sie parallel speist, zu behandelndes Meerwasser über Leitungen 1 und 2 in Y-Form (oder mit drei Wegen). Die erste Zelle I weist eine Anode la aus amorphem Kohlenstoff und eine Kathode Ic aus Eisen oder einer Eisenlegierung auf. Diese beiden Elektroden sowie die sie benetzenden Flüssigkeiten sind durch eine Trennwand oder ein poröses Diaphragma Id voneinander getrennt. Die Kathodenflüssigkeit wird durch eine Leitung 1 e abgelassen, während allein die

609 588/341

3 4

Anodenflüssigkeit über ein Regelventil 5 in eine Lei- durch die Leitung 4 der mit behandeltem Wasser zu tung 4 strömt, welche die yor Kesselsteinablagerung beschickenden Vorrichtung zugeführt. Das nichtzu schützende Vorrichtung speist. Die Anodenflüssig- behandelte Wasser kann jedoch ebenfalls durch die keit dieser Zelle ist sauer und enthält insbesondere Hauptleitung 3 und eine mit einem Regelventil 13 als Anodenreaktionsprodukte Kohlendioxyd (20 bis 5 versehene Leitung IZ in diese ZeIJeIJ eingeführt 25 ccm/Liter bei Normältemperatur und bei einem werden. Der pH-*Weri der die Leitung 4 durchströ-End-pH-Wert von 5,4) sowie in geringen Mengen menden Flüssigkeit wird von einem pH-Meßgerät 7 Salzsäure und unterchlorige Säure. Das Kohlen- gemessen, welches dem von F i g. 1 gleicht. Der pH-dioxyd ist wahrscheinlich durch Umsetzung des bei Wert kann durch automatische Einstellung der Vender Elektrolyse entstehenden naszierenden Sauer- io tile 11 und 13 mittels der bereits genannten Einrichstoffs mit dem amorphen Kohlenstoff der Anode ge- tungen 8 und 9 auf einem ziemlich konstanten Wert bildet worden. oder in dem vorstehend angegebenen engen Bereich

Die zweite Zelle II weist die Elektroden 2 a und 2 c gehalten werden. Die Einrichtung 9 kann gleichfalls auf, die beide aus Eisen oder einer Eisenlegierung in an sich bekannter Weise den Elektrolysestrom der bestehen und welche ebenso wie die sie benetzenden 15 Zelle II regeln, da das Ventil 13 gegebenenfalls unFlüssigkeiten durch eine Trennwand oder ein porö- abhängig und insbesondere von Hand bedient wird, ses Diaphragma 2 d voneinander getrennt sind. Die Die Querschnitte der Leitungen und die Einstel-Kathodenflüssigkeit wird durch eine Leitung 2e ab- lung der verschiedenen Ventile werden in der Weise gelassen, während die Anodenflüssigkeit über ein bestimmt, daß unter Berücksichtigung des Ver-Regelventil 6 in die Leitung 4 geführt wird. Die 20 brauchs an behandeltem Wasser durch die verwen-Anodenflüssigkeit dieser Zelle reagiert bei gleicher dete Vorrichtung die Menge Wasser, welche in den Stromstärke wenigstens ebenso stark sauer wie die Anoden- und Kathodenräumen der beiden Zellen der ZeIIeI. Sie enthält insbesondere Anodenreak- kreist, zur Bildung der genannten Elektrolysetionsprodukte, wie Salzsäure, unterchlorige Säure, produkte in den zur Aufrechterhaitung des pH-sowie in hohen Konzentrationen Eisenoxyde und 25 Wertes des behandelten Wassers auf den festgelegten -chloride. Bereich notwendigen Mengen ausreicht.

Die aus den beiden Zellen kommenden Flüssigkei- Nach dem vorliegenden Verfahren liefert die erste ten werden in der Leitung 4 miteinander vermischt, Elektrolysezelle, die eine ays amorphem Kohlenwobei ihre relativen Mengenverhältnisse durch den stoff bestehende, sich verbrauchende Anode aufjeweiligen Durchlaß der Ventile 5 und 6 so einge- 30 weist, wie bereits erwähnt, OxydationspiOdukte des stellt werden, daß der pH-Wert des Wassers in der . . Kohlenstoffs, insbesondere Kohlendioxyd, das zur Leitung 4 sich zwischen 4 und 6,4 vorzugsweise zwi- Erreichung des gewünschten Zieles notwendig ist. sehen 4 und 6, hält. Ein Wert um 5,2 wird emp- Die zweite Zelle, welche vorzugsweise .eine sich verfohlen. brauchende Anode aus einem eisenhaltigen Stoff

Die Einstellung kann vorzugsweise mit einer Ein- 35 aufweist, liefert als Anodenreaktionsprodukte Salze

richtung zum Messen des pH-Wertes der die Lei- . und Oxyde des Eisens, welche freies Chlor binden

rung 4 durchströmenden Flüssigkeit vorgenommen oder die unlöslichen Carbonate in lösliche Chloride

werden. Diese schematisch durch 7 wiedergegebene überführen können.

Einrichtung besteht aus einem pH-Messer, welcher Das in der Leitung 4 fließende behandelte Meereine elektromotorische Kraft Meiert, deren Richtung 40 wasser braucht nicht direkt der verwendeten Vorvon der Azidität oder Alkalinitäl der Flüssigkeit und .. richtung zugeführt zu werden; es kann auch in einem deren Potential von der Differenz zwischen dem vor- geeigneten Behälter gespeichert werden und wird handenen pH-Wert und dem pH-Wert 7 abhängt, diesen Vorrichtungen anschließend in Abständen und einem Verstärker, dessen Ausgangsstrom in po- oder kontinuierlich zugeführt,
siljyer oder negatiyer Richtung (gegebenenfalls nach 45 Im Zuge der durchgeführten Versuche hat sich Gleichrichtung) in einer der Wicklungen eines Elek- herausgestellt, daß man durch das Abfangen des tromotore 8 fließt, der mit zwei Induktionswicklun- freien Chlors ein Sauerwerden des in den Kesseln gen versehen und dessen Achse mit einer Einrieb.- yon Schiffen anfallenden Kondenswasser yermeiden tung 9 verbunden ist, welche in entgegengesetztem kann. Die Erfahrung hat gezeigt, daß beim Vor-Sinn auf die Stellung der Ventile 5 und 6 wirkt. 50 handensein yon freiem Chlor im erzeugten Dampf

Die derart schematisch dargestellte EinsteBvor- das hieraus sich bildende Kondenswasser durch

richtung läßt sich natürlich durch äquivalente Regel- chlorhaltige Verbindungen, wie Salzsäure und unter-

einriehtungen ersetzen. chlorige Säure, schwach angesäuert wird.

Nach Fig.. 2 empfängt die erste ElektrolysezelleI Wie erwähnt, werden die Anoden der beiden das zu behandelnde Wasser von einer Leitung 3 über 55 Elektrolysezellen I und Π der Vorrichtungen der die Leitung 1 in Y-Form, genau wie in der Anord- Fig. 1 und 2 durch die Anodenresktionen, die an nung der Fig. 1. Diese Zelle ähnelt der in Fig. 1 ihnen stattfinden, allmählich zerstört,
wiedergegebenen Zelle, und ihre Kathodenflüssig- Außerdem können sich in einer ehjoridhaltigen keit wird in gleicher Weise durch die Leitung Ie Flüssigkeit, wie Meerwasser, die Kathoden langsam abgelassen. Die ausströmende Anodenflüssigkeit 00 mit einem mehr oder weniger festhaftenden, Nawird im Gegensatz zu Fig. 1 durch eine mit einem Irium enthaltenden Überzug so stark bedecken, daß Regelventil 11 versehene Leitung 10 in eine zweite diese Zellen nach einiger Zeit ihre Wirksamkeit einZelle II geführt und unterliegt dort einer zweiten büßen können. In bestimmten Fällen ist es jedoch Elektrolysebehandlung. Die Zelle Π ähnelt, der in von Bedeutung, die Elektrolyse nicht zu unter-Fig. 1 gezeigten Zelle, und insbesondere wird die 65 brechen. Zu diesem Zweck sind die Zellen mit meh-Kathodenflüssigkeit durch die Leitung 2 e abgelassen. reren ähnlichen Elektroden versehen, die neben-Die ausfließende Anodenflüssigkeit der Zelle II, die einander angeordnet sind, und von denen mindestens ,mit der Zelle I in Reihe geschaltet ist, wird nur eine nicht an die Stromquelle angeschlossen ist und

in Reserve bleibt. Diese Anordnung ist aus Fig. 3 zu ersehen, in der eine Zelle 20 gezeigt ist, welche im einen Teil zwei gleiche Anoden 21 und 21' und im anderen Teil zwei gleiche Kathoden 31 und 31' aufweist, die durch ein poröses Diaphragma 30 voneinander getrennt sind. Nur die Elektroden 21 und 31, nicht aber die Elektroden 2Γ und 31' sind an die Stromquelle angeschlossen. Wenn die ersten Elektroden verbraucht oder verändert sind, werden sie von der Stromquelle gelöst, während die zweiten ihrerseits mit ihr verbunden werden. Wie man aus der Figur ersieht, können die Stellungen der verschiedenen Elektroden so gewählt werden, daß die Länge und die Konfiguration der Stromlinien im Elektrolyten nahezu die gleichen bleiben, in welchem Abstand auch immer die verwendeten Elektroden zueinander stehen. Hierdurch werden die Bedingungen der Elektrolyse (Stromdichte und Menge der gebildeten Produkte) durch die Auswechselung der Elektroden nicht beeinträchtigt, was ohne Unterbrechung des Verfahrens geschehen kann.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform befinden sich die beiden Zellen I und II in gleicher Weise stromaufwärts der durch die Leitung 4 versorgten Vorrichtung. Die Zellen befinden sich also beide außerhalb der Vorrichtung. Dagegen liegt in der in F i g. 2 gezeigten Anordnung eine der beiden Zellen, vorzugsweise die Zelle I mit der Anode aus amorphem Kohlenstoff, notwendigerweise stromaufwärts zur anderen, da die Flüssigkeit sie in Reihe durchströmt. Zumindest in einigen Fällen ist es daher vorteilhaft, die Zelle II im Inneren der zu speisenden Vorrichtung anzuordnen, in welche die Leitungen 10 und 12, die jeweils mit Ventilen versehen sind, unmittelbar anschließen.

Wenn größere Mengen Flüssigkeit zu behandeln sind, verwendet man vorzugsweise mehrere gleiche Zellen mit Anoden aus amorphem Kohlenstoff, die elektrisch parallel geschaltet werden, sowie mehrere gleiche Zellen mit Metallelektroden, welche ebenfalls elektrisch parallel geschaltet werden, und die in bezug auf die Flüssigkeitsführung in Reihe mit den vorhergehenden geschaltet werden können.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   • 1. Verfahren zur elektrolytischen Behandlung kochsalzhaltiger Wässer, insbesondere von Meerwasser, zwecks Verhütung von Kesselsteinablagerungen, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu behandelnde Wasser in mindestens eine erste Elektrolysezelle mit Diaphragma und einer Anode aus amorphem Kohlenstoff leitet, einen weiteren Teil des zu behandelnden Wassers durch eine zweite Elektrolysezelle mit Diaphragma und einer Metallanode leitet und die beiden sauren Anodenabläufe der beiden Diaphragmazellen in solchen Mengen miteinander vermischt, daß sich ein pH-Wert von 4 bis 6,4 ergibt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilströme zu den Elektrolysezellen parallel schaltet.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die beiden Elektrolysezellen in Reihe schaltet und den Anodenablauf der ersten Zelle dem Anodenraum der zweiten Zelle zuführt.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Reihenschaltung der beiden Zellen als erste Zelle eine Zelle mit amorphem Kohlenstoff als Anode verwendet wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis der Anodenabläufe der beiden Elektrolysezellen in Abhängigkeit vom pH-Wert des Speisewassers durch Regelventile (5, 6) automatisch gesteuert wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenablauf aus der ersten Zelle und der Rohrwasserzulauf zum Kathodenraum der zweiten Zelle in Abhängigkeit vom pH-Wert des Speisewassers durch Regelventile (11, 13) automatisch gesteuert werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 224 752, 695 322, 439.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   609 588/341 6.66 © Bundesdruckerei Berlin