DE1767756C

DE1767756C - Electrodialyzer

Info

Publication number: DE1767756C
Authority: DE
Inventors: Die Anmelder Sind
Original assignee: Saldadse, Kinll, M , Balawadse, Ehz bar M , Gorodnjew, Michail S , Lusjanma, Jelena M , Moskau
Publication date: 1971-09-02

Description

Die vorliegende Brdticliing bet rillt olnon Eloktrodialyslerappnrat zum Entlonlsluron und Konzontrleren von BlektrolytUVsungen.The present publication is based on electrodialysis equipment for Entlonlsluron and Konzontrleren of lead electrolyte solutions.

Der ElektrodialysierappariU knnn insbesondere wr Wussorcnlsnlzung und zur Reinigung von Zwischenprodukten der Zuckerproduktion verwendet werden.The electrodialyzer can in particular be used Wussorcnlsung and for the purification of intermediate products used in sugar production.

Bekannt sind Bluktradinlysiumppimito zum Ent-Ionisieion und Konzentrieren von ElektrolytlHsungon, bei denen die Arbeitskammern in Reihe geschnltet sind. Die Arbeilskammern sind aus Ionenaiiütausehermembniuen und geschlossenen Rahmen gebildet, die, abwechselnd übercinandergelegt, zu einem l'aketzusammcngefügt sind. Jede Ionenaustauschermembran weist zwei Durclifllhrungslauglöehcrauf, wlllireiul jeder Rahmen ein DurchPührungs- sowie je ein Lungluch zur Zu- und Abführung von Lüsung besitzt. (Die beiden letzteren werden weiter unten schlechthin »Speiselanglöcher« genannt.) Die Speiselanglöeher kommunizieren über Verbindungsnuten mit den jeweiligen Hohlräumen der Arbeitskammern. Die Ioneiiatistaiischermcmbranen und Rahmen liegen so übereinander, daß einerseits das eine Diirchführungslniigloch in einer Ionenaustauschermembran und das Diiichfüluiingslaiigloch in einem Rahmen und andererseits das andere Üurchfiihrungslniigloch in der Membran und eines der Speiselanglöcher in dein Rahmen sich decken. Durch diese Durchfiihriingslanglöchcr strömen die zu entionisiereiide und die zn konzentrierende Lösung zu entsprechenden Arbeitskammern.Bluktradin lysium ppimito for de-ionization are known and concentration of electrolyte solution, in which the working chambers are cut in series. The working chambers are made of ionic housing membranes and closed frames, which, alternately laid on top of one another, are joined together to form a l'aketz are. Each ion exchange membrane has two conduction leach holes, wlllireiul each frame has a duct and a lung for the supply and discharge of solution. (The latter two are simply called "long food holes" below.) The long food holes communicate with the respective cavities of the working chambers via connecting grooves. The Ioneiiatistaiischermcmbranen and frame lie one on top of the other so that on the one hand there is one diaphragm guide hole in an ion exchange membrane and the seal-filling hole in a frame and on the other hand the other guide hole in the membrane and one of the oblong holes in your frame. Through these elongated holes The deionization fluid to be deionized and the solution to be concentrated flow to the corresponding one Chambers of labor.

Hei ilen angegebenen Elektrodialysierapparaten kann ein Mischen der zu entionisiereiulen und der zu konzentrierenden Elektrolytlösung passieien. Das Mischen erfolgt infolge eines wenn auch sehr gerinnen Duuhhiingens des Randes der Durchlührungslanglöcher in den elastischen Ionenaustauschennenibranen in einen Verbindungseinschnitthohlraum hinein.Hei ilen specified electrodialyzers can be a mixing of the columns to be deionized and the electrolyte solution to be concentrated. The mixing takes place as a result of a curdling, albeit very strong Duuhhiingens the edge of the through holes in the elastic ion exchange nibrances into a connecting cut cavity.

Hs ist auch ein Hlektrodialysierapparat bekannt, bei dem jedem Speiselangloch im Rahmen Verbindungslinien zugeordnet sind, die schachbrettförmig angeordnet und, auf die Rahmenebene bezogen, nach verschiedenen Seiten hin offen sind. Der olfene Teil der Verbindungslinien wird mit einer steifen Einlage, die Diirchfiihrungslöcher aufweist, abgedeckt (siehe z. B. die IISA.-Patentschrift 3 219 572).A Hlektrodialysierapparat is also known, in which each feed slot in the frame connecting lines are assigned, which are arranged in a checkerboard shape and, based on the frame level, according to are open to different sides. The olfene part of the connecting lines is covered with a stiff insert, which has guide holes, covered (see z. E.g., IISA. Patent 3,219,572).

Bei dem Hlektrodialysierapparat nach der USA.-Patentschrift 3 21') 572 ist die Möglichkeit eines Leckverlustes der Elcktrolytlösungen am Spalt zwischen der steifen Einlage und der elastischen Ionenaustauschermembran infolge einer Undichtheit nach auLWn nicht ausgeschlossen.In the electrodialyzer according to the United States patent 3 21 ') 572 is the possibility of leakage of the electrolyte solutions at the gap between the rigid insert and the elastic ion exchange membrane due to a leak auLWn not excluded.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die angegegebenen Nachteile zu Ii .heben.The aim of the present invention is to achieve the specified Drawbacks to Ii.

Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Hlektrodialysierapparat zu schatten, bei dem kein Mischen der zu entionisiereiulen und der zu konzentrierenden Lösung und kein Leckverlust der Elektrolytlösungcn infolge einer Undielithcit nach aul.len nachweisbar wären.The invention is based on the object to shade a Hlektrodialysierapparat in which no mixing of the deionization columns and the solution to be concentrated and no leakage of the Electrolyte solutions as a result of an undielithite aul.len would be detectable.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung einer Konstruktion eines Elcktrodialysicrapparatcs gelöst, die zum Entionisieren und Konzentrieren von Eleklrolytlösungcu eine ,Anzahl von in Reihe geschalteten Arbeitskammer!!, gebildet von Ioneuaustauschcrmembraneu und dachen geschlossenen Rahmen, die, abwechselnd übereinandergclegt, zu einem Paket zusammengefügt sind, besitzt, wobei jede Ionenaustauschermembran mindestens zwei Durchfiihrungs-Innglücher, wtihrend lodor Rahmen mindestens ein DurchfUhrunaBlnngloch und zwei Speiselunglöcher aufweisen, die letzteren über Vorbindiingsnuten mit dem Arbeltskammerhohlriuim kommunizieren und die lonenaustausehermembranen und Rühmen so ilboreinanderllegen, duB das eine Durchfülmmgslangloch in einer Ionenaustauschermembran mit dem Durchfllhrungslangloeli in einem Rahmen und das lindere Durchrilhrungslungloch in der Membran mitThis object is achieved by using a construction of an Elcktrodialysicrapparatcs which for deionizing and concentrating electrolyte solution cu a number of working chambers connected in series, formed by ion exchange membranes and roof closed frames, which, alternately one on top of the other, are put together to form a package each ion exchange membrane has at least two feedthrough inners, Because lodor framework at least one Through hole and two feeding holes have the latter via Vorbindiingsnuten with Communicate with the Arbeltskammerhohlriuim and the ion exchanger membranes and boast so Lay them on top of each other, you have one elongated hole in an ion exchange membrane with the Durchfllhrungslangloeli in a frame and that mitrilhrungslungloch in the membrane with

jo einem der Speiselanglöcher in dem Rahmen sich decken.jo one of the long feeder holes in the frame cover.

Erfindungsgemliß sind die Verbindungslinien bei dem einen Speiselangloch in einem Rahmen, auf die Rahmenebene bezogen, nach der einen Seite, wiih-According to the invention, the connecting lines are in the one oblong feed hole in a frame to which Related to the frame level, on one side, wiih-

rend die Verbindiingsnuten bei dem anderen Speisekanal in ebendemselben Rahmen nach der gegenüberliegenden Seile hin ollen sind, und eines der DurehfUhrungslöcher in der Ionenaustauschermembran sich mit demjenigen der Speiselanglöcher in demrend the connecting grooves in the other feed channel are ollen in the same frame to the opposite ropes, and one of the Passage holes in the ion exchange membrane coincide with those of the feed elongated holes in the

ao Rahmen deckt, bei dem die Verbindiingsnuten sich auf der der Membran abgekehrten Seite des Rahmens befinden.ao frame covers in which the connecting grooves are on the side of the frame facing away from the membrane condition.

Bei Verwendung der erfindungsgemäüen Ausführung des Elektiodialysierapparates ist eine voll-When using the execution according to the invention of the electiodialyzer is a fully

a5 kommene Dichtheit der Arbeitskammern und des ganzen Apparates gewährleistet.a5 tightness of the working chambers and the entire apparatus guaranteed.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eine-, Ausfiihrungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen näher erläutert, wobei dieThe invention is illustrated below with reference to an exemplary embodiment and associated drawings explained in more detail, with the

Fig. 1 in den Zeichnungen ilen erliiulungsgemäßen Elektrodialysierapparat (einen Teil der Gesamtansicht), die1 in the drawings according to the invention Electrodialyzer (part of the general view), the

Fig. 2 das aus Rahmen und Ionenaustauschermembranen geschichtete l'aket, das im Elektroioneu-2 shows the packet layered from frame and ion exchange membranes, which in the electro-ion

austauschapparat eingesetzt wird, zeigt.exchange device is used, shows.

Auf dem FuLi I (Fig. 1) ist die Andrückplatte 2 aus Metal) befestigt, auf die die Elektrodenplatle S, hergestellt aus einem steifen polymeren Material, aufgelegt wird. Auf die Hlektrodenplatte wird dieOn the FuLi I (Fig. 1) the pressure plate 2 made of metal) is attached, on which the electrode plate S, made of a rigid polymer material, is placed. The

Elektrode 4 aufgeklebt, die ein auf der Arbeitsseile mit Edelmetall iiberschichtetes Blech darstellt. Auf die Elektrode wird der aus einem steifen polymeren Material hergestellte Elektrodenrahmen 5 aufgeklebt, auf den die Ionenaustauschermembran 6 aufgelegt wird. Die angegebene Elektrode 4, Elektrodenrahmen 5 und Ionenaustauschermembran 6 bilden eine Elektrodenkammer. Weiterhin werden der Pulferrahmen 7 und die Ionenaustauschermembran 8 aufgelegt. Electrode 4 glued on, which represents a sheet metal coated with noble metal on the work rope. on the electrode is glued to the electrode frame 5 made of a rigid polymer material, on which the ion exchange membrane 6 is placed. The specified electrode 4, electrode frame 5 and ion exchange membrane 6 form an electrode chamber. Furthermore, the pulfer frame 7 and the ion exchange membrane 8 placed.

Die loiienaustauschermenihranen 6, 8 und der PulFcrrahmen 7 bilden eine Puffei kammer, die es verhindert, daß in der Elektrodeiikaminer entstehende gasförmige Hlektrolyseprodukte in die Arbcitskamniein des Hlektrodialysierapparats gelangen. Der Elektrodialysierapparat ist mit einer Einrichtung zur Diirchspiiliing der Elektroden- und der PiifTerkammer (nicht gezeigt) verseilen.The loiienausauschmenihranen 6, 8 and der PulFcrrahmen 7 form a Puffei chamber, which prevents it that arises in the Elektrodeiikaminer Gaseous electrolysis products in the work chamber of the Hlektrodialysierapparats arrive. The electrodialyzer is equipped with a device for Diirchspiiliing the electrode and the pilot chamber (not shown) strand.

Den Hauptteil des Elektrodialysierapparats stellen die Entionisierimgs- und die Konzentrierungskammern (die Arbeitskammern) dar. Die letzteren sind aur, ύα\ Ilachen geschlossenen Rahmen 10 und den Ionenaustauschennenibranen Il gebildet, die, abwechselnd übereinandergelcgt, zu dem l'aket 9 zusammengefügt sind.The main part of Elektrodialysierapparats provide the Entionisierimgs- and concentration chambers (the working chambers). The latter are aur, ύα \ Ilachen closed frame 10 and the Ionenaustauschennenibranen Il formed which are alternately übereinandergelcgt assembled to the l'Aket. 9

In die Elektroden-, Puffer kammer und in die Arbeitskammern wird ein gewelltes, gelochtes Polymernetz 12 zum Verhindern der Berührung der Ioncnaustauschcrmembranen sowie zum Verringern einerA corrugated, perforated polymer mesh is placed in the electrode, buffer and working chambers 12 to prevent contact with the ion exchange membranes as well as to reduce a

nicht vernuchUlsslgbtir iinbedeuteten Polarisation nn diesen Membranen eingelegt.not negligible polarization nn inserted into these membranes.

Auf dus Paket 1) werden der Pulferrahmon Vi und die lonenuusluuschermombrau 14, die eine Pullerkammer bilden, aufgelegt. Des weiteren legt man den Elektrodenrahmen 15 und die Elektrode 16 auf, die auf der Elektiodeupliilte 17 aufgeklebt 1st, ErwHhnto Elektrodenrahmen 15 und Elektrode 16 bilden eine Elektriidenkammer. Diese PulTer- und Elektrodenkammem sind vom Standpunkt der Konstruktion iu analog den vorstehend beschriebenen Puller- und Iilektrodenkammcrn ausgebildet. The powder cream Vi and the lonenuusluuschermomrau 14, which form a puller chamber, are placed on the package 1). In addition, the electrode frame 15 and the electrode 16, which is glued to the electrode plate 17, are placed on top of the electrode frame 15 and the electrode 16 form an electrode chamber. From the point of view of construction, these pulter and electrode chambers are designed analogously to the puller and electrode chambers described above.

Alle crwiilmten Rahmen und [onenaustaiisehermembranen sind /.wischen ilen metallenen Andriiekplatten I und 18 eingeklemmt, tue mittels Sliflschrauben 19 zusammengezogen sind.All of the wrapped frames and structural membranes are clamped between the metal Andriiekplatten I and 18, which are pulled together by means of Sliflscrews 19.

Jede zum Paket i) gehörende Ionenaustauschermembran 11 weist zwei Durchfülirungshmglöchcr 20, 21 (Fit·. 2) auf. Diese einen Winkel von W einschließenden Löcher dienen zum Durchlassen der zu so e-ntioiiisieienden und der zu konzentrieientlen Lösung, die den entsprechenden Arbeitskatnmern zuzuleiten sind.Each ion exchange membrane 11 belonging to package i) has two through-hole holes 20, 21 (Fit ·. 2). These holes, enclosing an angle of W, serve to let through the solution to be determined and the solution to be concentrated, which are to be passed on to the appropriate workers.

Jeder Rahmen 10 wird aus einem steifen PoIy-Each frame 10 is made from a rigid poly

und weist ein Durcliführungsl.ngeine misijezogcuu und eine gestrichelte Linie vanillK'inllonislerenU« ElcklmlyUttjuiip tritt In .Hu erste UnlionlsierungH-Arbeitsknminer (JijJJUbgozogener [TcII) ein und durchströmt weite I alIt unter ilem UinflulJ eines elektrischen Gleidifeldcs Senden Rntionislerm.gs-Arl.eiiskammcm naehe.n- and has a through-line length of misijezogcuu and a dashed line vanilla K'inllonislerenU «ElcklmlyUttjuiip enters .Hu first UnlionlsierungH-Arbeitsknminer (JijJJUbgoogleer [TcII) and flows through a wide range of an electrical transmission sew-

in der /u entionisierenden Lösung vorhandenen anizioncn werden «lurch die halbdurchliissigeii Ionenluistauschernieiubianen 11 in die /11 kunzentiieieudc Lösung übertragen, die alle Konzentrierungs-Arbüils kammerii (Fig, 2, gestrichelte Linie) durchströmt. Durch Anwendung tier Verbiiidungsnuten 23, 26, die jeweils iu die Speiselanglödier 23, 24 in einem und demselben Rahmen 10 einmünden und, auf die Übene desselben bezogen, nach verschiedenen Seiten hin ollen sind, sowie dadurch, daß die Rahmen 10 und lonenaiistausdiermembrancn 11 im Paket abwechselnd übeieinanderliegeu, und z.war derart, dall das eine Durdiführungslaiigloch 20 in der Ionenaustauschermembran 11 sich mit dem Durchfühiungslamjloch 22 in dem Rahmen 10,.während das andere Durchführtiiiuslangloch 21 in der Ionenaustauscher membran sich mit demjenigen der Spcisclauglochcr ■ ' - '■ ^: ·■·">'«-.» .uc Ver-Anizions present in the deionizing solution are transferred through the semipermeable ionic fluid exchangers 11 into the kunzentiieudc solution, which flows through all the concentration work chambers (Fig. 2, dashed line). By using the connecting grooves 23, 26, each of which opens into one and the same frame 10 and, based on the same frame, is open on different sides, as well as the fact that the frame 10 and lonenaiistausdiermembrancn 11 in the package alternately übeieinanderliegeu and z.war such Dall one Durdiführungslaiigloch 20 in the ion exchange membrane 11 with the Durchfühiungslamjloch 22 in the frame 10, .while the other Durchführtiiiuslangloch 21 in the ion exchange membrane with that of the Spcisclauglochcr ■ '-' ^■: · ■ · ">'« -. » .uc ver

Diirchl'üliriingslangloch 22 im Rahmen 10 kommuniziert mit dem Arbeitskainmerhohlrauni nicht und dient zum Duichlassiui der der benachbarten Arbeitskammer zuzuleitenden Elektrolytlösung. Die Speiselanglödier 23, 24 dienen als Ein- und Austriltsölfnungen der Aibcitskammern, durch die die Elektrolytlösungen zu- und abstiönien. Diese Speiselanglödier liegen einander gegenüber und kommunizieren mit dem jeweiligen Arbeitshohlraum jeweils über die Verbindungslinien 25 bzw. 26.Diirchl'üliriingslangloch 22 communicated in the frame 10 with the Arbeitskainmerhohlrauni not and serves for the Duichlassiui that of the neighboring working chamber electrolyte solution to be supplied. The Speiselanglödier 23, 24 serve as inlet and outlet openings the Aibcitskammern, through which the electrolyte solutions additions and withdrawals. These food lovers are opposite each other and communicate with the respective working cavity via the Connection lines 25 and 26.

Die dem Speiselangloch 23 zugeordneten Verhindungsuuten 25 sind, auf die Ebene ties Rahmens 10 bezogen, nach tier einen Seite und die dein Speiselangloch 24 zugeordneten Verbindungslinien 26 nach der gegenüberliegenden Seite hin ollen.The locking grooves assigned to the elongated feed hole 23 25 are, in relation to the plane of the lower frame 10, on one side, and that of your oblong hole 24 associated connecting lines 26 to the opposite side ollen.

Die Ionenaustauschermembran Il liegt auf dem Rahmen 10 so, daß einerseits das Durdiführungslaiigloch 20 in tier Membran und das Durdiführungslaiigloch 22 in dem Rahmen und andererseits das DurclifUhrungslangloch 21 in tier Membran und das Speiselanglodi 23 in dem Rahmen sich decken. Jeder nächstfolgende Rahmen im Paket ist gegenüber dem vorangehenden um ¹H) gedreht.The ion exchange membrane II lies on the frame 10 in such a way that on the one hand the Durdiführungslaiigloch 20 in the membrane and the Durdiführungslaiigloch 22 in the frame and on the other hand the DurclifUhrungslangloch 21 in the membrane and the Speiselanglodi 23 in the frame coincide. Each subsequent frame in the package is rotated ^{by 1} H) compared to the previous one.

Es gibt auch Ausfülirungsiiiöglichkeiten, bei welchen die Diirdiführungs- und Spcisclaiiglöchci antlers als vorstehend beschrieben, zueinander liegen. Dann kann tier Winkel, um ilen der !liidistfoh'.eiule Rahmen im Paket gegenüber dem vm angehenden gedreht ist, anders ausfallen. Jedenfalls muH aber die Iicdinguiig erfüllt sein, dall das eine Diirchfiihrungsloch in einer Ionenaustauschermembran sich mit dem Durchführimgslangloeh in einem Rahmen und das iindcsc Durchführungslangloch in der Ionenaustauschermembran sich mit demjenigen tier Speiselanglödier in dem Rahmen decken, bei welchem die Verbintlungsnuten sich auf der der Membran abgekehrten Seite befinden.There are also options for which the Diirdiführungs- and Spcisclaiiglöchci antlers as described above, lie to one another. Then tier angles to ilen the! Liidistfoh'.eiule frame is rotated in the package compared to the vm budding, turn out different. In any case, the Iicdinguiig must must be fulfilled, that the one guide hole in an ion exchange membrane with the implementation length in a frame and the iindcsc Feedthrough long hole in the ion exchange membrane with those animal feeders in cover the frame in which the Verbintlungsnuten are on the side facing away from the membrane.

Der Elektrodialysierapparat arbeitet in folgenderThe electrodialyzer works in the following way

Weise:Wise:

Die Ausgangselektrolytlösung wird in den Elektrodialysierapparat auf zwei Strömungen verteilt eingegeben. (Die Strömungen sind in der F i g. 1 durchThe starting electrolyte solution is fed into the electrodialyzer divided into two flows. (The currents are in Fig. 1 through

UIWl feil .,tvii >...· ~.-. - -UIWl for sale, tvii > ... · ~ .-. - -

guiiciiiitii Seite I)CUIItIeU, ist es iiuu'lidi, die Ränder der Durchlühningslanglöcher 20, 21 in den Ionenaustausehei membranen /wischen zwei benachbarten Rahmen 10 fest ein/ukleiiimen. Auüerdein weist der Rahmen an seinem Umlaut; eine Dichtungsnut (nicht gezeigt) aiii. Das alle·, eimiiglicht es, .sowohl ein Mischen tier Elektrolyllösiiugen als auch einen Leckverlust derselben infolge einer Uiidichtheit nach außen aiis/tisdilidkn.guiiciiiitii side i) CUIItIeU, it is iiuu'lidi, the margins of the elongated holes 20, 21 in the ion exchange heaters membranes / firmly wipe between two adjacent frames 10 / ukleiiimen. Auüerdein he knows Frame on its umlaut; a sealing groove (not shown) aiii. That all ·, it is valid, .both one Mixing the electrolyte solutions as well as leakage the same as a result of a leak outside aiis / tisdilidkn.

Claims

Claim:

Elektrotlialysierappar.it, in which Arhoitskammerii connected in series are formed from ion exchange tubes lying alternately on top of one another in a package and (laughing closed frames, each ion exchange membrane having two DurdifühnmgOaitiilödier and each frame at least one connecting lines over the Lichfühnmglaiiulloch and two connecting lines Communi / ies with the Aiheuskuinnierhtihlraum and the Limciiauslauschcrniemhiancn and frame so that one through-thruigshiiulodi in a loncnaustauschermi'iiibran with tletii Durdilühruiiiisl'gs in a frame, u; ii Cover food liner in the frame, thereby nek; ■ η η / ei c h η e t. That the vei bintliiiigsiiiiten (25) at the one dining oblong hole (23) in a frame (It)), related to the frame, after one Page, while the Verbinihmgsnuteu (2U) at ilein ande The elongated feeder holes (24) are o ) are located on the ropes of the frame (10) facing away from the ion exchange membrane (11).

1 sheet of drawings