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Beschreibung Verfahren zum Entsalzen von Meerwasser Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Entsalzen von Meer wasser Es sind bereits verschiedene
Verfahren zum Entsalzen von Meer wasser bekannt, Die gebräuchlichste Methode ist
die der Dest lotion Dabei bleiben die gelösten Stoffe zurtek, während das reine
Wasser verdampft und kondensiert werden kann Die aufzug wendende Energie ist jedoch
verhältnismäßig hoch Ein ähnliches Prinzip beruht auf der Verdampfung durch Einwir
kung von Sonnenenergie Hierbei entstehen zwar keine Energie kosten, jedoch sind
die Investitionskosten im Verhältnis zur Leistung einer derartigen Anlage sehr hoch,
Bei einem weiteren Verfahren werden die das Salz bildenden Ionen durch elektrischen
Strom extrahiert und in separaten Zellen konzentriert Die einzelnen Zellen sind
jeweils durch entweder
Anionen oder Kationen nicht durchlassende
Membrane getrennt, Bei Stromzufuhr wandern die Kationen und die Anionen in entgegengesetzten
Richtungen aus dem zu entsalzenden Wasser in die angrenzenden Zellen In der jeweils
~dazwischenliegenden Zelle bleibt das gereinigte Wasser zurück, Bei einem neueren
Verfahren wird das Meerwasser eingefroren0 Die dabei entstehenden Eiskristalle sind
salzfrei und ermöglichen die Herstellung von salzfreiem Wasser Auch hierbei messen
jeç doch erhebliche Energiemengen aufgewendet werden, so daß das Verfahren unwirtschaftlich
arbeitet Des weiteren wird die Entfernung von Salz aus Wasser durch Ionen austausch
z0B. für Kesselanlagen angewendet Da jedoch etwa gen nau so viele Chemikalien benötigt
werden wie das Salzwasser ent hält, kommt dieses Verfahren fllr eine großtechnische
Anwendung nicht in Frage Es ist auch bekannt, durch organische Lösungsmittel Salz
aus Was ser zu extrahieren, Mit Tri-Äthylamin l!t sich zvBc reines Wasser bei einer
bestimmten Temperatur aus Salzwasser extrahieren.
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Bei einer anderen Temperatur wird das Wasser wieder abgegeben Auch
dieses Verfahren ist mit erheblichen Kosten verbunden, Die Diffusion von Ionen einer
Salzlösung hoher Konzentration in eine solche geringer Sonzentraiion l!ßt sich ebenfalls
zum Entsalzen verwenden. Dabei werden selektivpermeable Membranen verwen det, die
entweder ftlr Kationen oder für Anionen durchlässig sind Durch die Bewegung der
Ionen von der konzentrierten in die wenig ger konzentrierte Lösung fließt ein elektrischer
Strom, der durch eine Verbindung der oberen Zellen aufrechterhalten wird, Das Verfahren
hat zwar den Vorteil, daß es außer dem Strom für die Pumpen keiner Energie bedarf,
jedoch sind die Investitionskosten sehr
hoch, weil e Diffusionsprozeß
ser langsam vor sich geht, so daß große Anlagen erforderlich sind, Das Verfahren
ist auch stegen des hohen Bedarfes an Salzwasser geringer Konzentration nicht wirtschaftlich.
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Ferner ist noch ein Verfahren bekannt zum EntsaZzen von Meerwasser
durch Elektrolyse mittels elektrisch induzierter Absorption der Ionen an porösen
Elektroden,und schlieXlich sind biologische Methoden unter Verwendung von Eisen
bekannt Diese bekannten Verfahren sind sämtlich verhältnismäßig unwirtschaftlich,
da die Kosten so hoch liegen, daß die Verfahren zumindest fUr landwirtschaftliche
Zwecke nicht in rrage kommen, weil es 1>illiger ware, landwirtschaftliche Produkte
in wasserlose Regionen zu transportirren als sie dort durch Meerwasserentsalzung
zu erzeugen, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ent salzen
von Meerwasser zu schaffen, welches wirtschaftlicher arbei tet als die bekannten
Verfahren Die Uleung dieser Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, daß das
Meerwasser durch nichtleitende Röhren gepumpt wird, welche quer zur Pumpriohtung
des Wassers on einem Magnetfeld durchsetzt sind und daß die an Stellen normal zur
Flußrichtung des Meerwassers und zur Richtung des Magnetfeldes eine hdhere 10nenkonzentrstio;
aufweisenden Wdssermengen durch in Strömungsrichtung angeordnete Rohre von dem in
der Mitte fliegenden Strom gereinigten Wassers getrennt werden Vorzugsweise werden
die mit Ionen angereicherten Wassermassen an Elektroden zur Erzeugung elektrischen
Stromes vorbeigeführt und die gewonnene elektrische Energie zum Aufbringen der Pumpleistung
mitverwendet.
Dadurch läßt sich der Wirkungsgrad des Verfahrens erhöhen.
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Gemäß einer besonderen Ausfthrungsform werden die mit jeweils positiven
oder negativen Ionen angereicherten Wassermassen durch Kammern gepumpt, die durch
permeable Membranen von einer weiteren Kammer getrennt sind, durch die Meerwasser
geleitet wird.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben Fig. 1 zeigt eine Anlage zum
Realisieren des Verfahrens nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zum
Erzeugen von elektrischer Energie aus den mit Ionen angereicherten Lösungen.
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die in Verbindung mit der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet werden
kann.
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Dem Verfahren nach der Erfindung liegt das Phänomen zugrunde, daß
statisch geladene Teilchen bei Bewegung in einem Magnetfeld abgelenkt werden. Da
das im Meerwasser enthaltene Salz z.T. ionisiert ist, enthält das Meerwasser also
positive und negative Ionen.
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Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach
der Erfindung, die zwei Permanentmagneten 1 aufweist, durch deren Hagnetfeldbereich
ein isolierendes Rohr 2 von rechteckigem Querschnitt fflhrt. In einem in Strömungsrichtung
hinten liegenden Bereich des Magnetfeldes sind zwei in Strömungsrichtung verlaufende
Trennwände vorgesehen, welche das nichtleitende Rohr in drei voneinander getrennte
Kanäle 3, 4 und 7 unterteilen. Die beiden außen liegenden Kanäle 3 und 4 nehmen
die mit Ionen angereicherten Wassermengen auf, während der mittlere Kanal 7 Wasser
führt, dessen Salz gehalt gegenüber dem in die Vorrichtung eintretenden Meerwasser
verringert ist. Falls der Entsalzungsgrad nach Durchlaufen einer Vorrichtung nicht
groß genug sein sollte, kann der Vorgang mehrfach wiederholt werdE.nO^ ,«
Am
Eingang der Vorrichtung kann ein Sieb angebracht sein, um grobe Verunreinigungen
fernzuhalten. Das Rohr kann beispielsweise aus Ton oder Kunststoff hergestellt sein.
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Die Wirkungsweise der Anlage nach Fig. 1 ist folgende. Wird Meerwasser
in Richtung der Pfeile durch das Rohr 2 gepumpt, so werden die positiven und negativen
Ionen normal zur Bewegung richtung des Meerwassers und normal zur Richtung des Magnetfeldes
abgelenkt, und zwar die positiven Ionen nach einer Seite und die negativen Ionen
nach der entgegengesetzten Seite. Für die ablenkende Kraft gilt die Formel: C g
wobei B das Magnetfeld, e die Ladung des lons und v die Geschwindigkeit der Ionen
darstellt0 Aufgrund dieses Effektes reichern sich an den schmalen Seiten des Rohres
2 positive bzw. negative Ionen an, die aus dem mittleren Bereich des Rohres 2 stammen,
der daher an Ionen verarmt und 80-mit eine geringere Salzkonzentration aufweist
als das in die Vorrichtung eingeleitete Meerwasser0 Fig, 2 zeigt eine Vorrichtung
zum Erzeugen von elektrischer Energie aus den mit Ionen angereicherten Lösungen,
die in Verbindung mit der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet werden kann. Die in
den Kanälen 3 und 4 von Fig, 1 fließenden Wassermassen mit einseitig erhöhter Ionenkonzentration
positiv bzw. negativ) werden an Elektroden 5 bzw, 6 vorbeigeleitet und gelangen
in einen von Meerwasser durchflossenen Querkanal 8. Die Elektroden 5 bzw. 6 bestehen
bei dem Ausführungsbeispiel aus mit Platin überzogener Kohle Wenn die Elektroden
nicht über einen Verbraucher kurzgeschlossen werden, vereinigen sich die negativen
und positiven Ionen in dem Meerwasserstrom, ohne elektrische Energie abgegeben zu
haben. Schließt
man jedoch an die beiden Elektroden einen elektrischen
Vertrauo cher an, dessen Widerstand kleiner ist als der Widerstanddes mit Meerwasser
gefüllten Raumes zwischen den Elektroden 5 und 6, so fließt ein elektrischer Strom,
Dieser kann dazu verwendet werden, die Pumpleistung zum Hindurchpumpen des Meerwassers
durch die Vorrichtung mit aufzubringen. An der Stelle 9 des Querkanales tritt mit
Salz angereichertes Meerwasser aus.
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Die Stromerzeugung kann auch dadurch vorgenommen werden, daß das mit
Ionen angereicherte Meerwasser in flache Kammern gedrückt wird, die sich jeweils
neben einer mit normalem Meerwasser (im Verhältnis etwa 1:7) gefüllten Kammer befinden.
Die Kammern sind so angeordnet, daß jeweils zwischen einer mit negativen Ionen und
einer mit positiven Ionen angereicherten Kammer eine solche mit normalem Meerwasser
liegt, Am jeweiligen Ende der Kammerreihe befindet sich eine Elektrode zur Stromabnahme0
Die negativen und positiven Ionen werden durch die permeablen Zwischenwände durch
die Fusion in die Kammer mit Normalwasser treten0 Durch die Bewegung der Ladungen
entsteht an den Elektroden elektrischer Strom, der abgenommen werden kann,