DE19700044C1

DE19700044C1 - Two stage, monopolar and bipolar electrodialysis process achieving reduced energy consumption

Info

Publication number: DE19700044C1
Application number: DE19700044A
Authority: DE
Inventors: Peter Boergardts
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1997-01-02
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2017-01-03

Abstract

This new method is used for the electrodialysis of fluids, accompanied by water electrolysis. Fluid containing a salt undergoes monopolar electrodialysis. Concentrate flowing from this stage is then subjected to bipolar electrodialysis. A novel feature of this process is that the concentrate stream undergoing bipolar electrodialysis, is mixed with fluid which has been reduced in concentration by bipolar electrodialysis, i.e. resultant dilutate. Also claimed is the equipment to carry out the procedure. This includes monopolar and bipolar electrodialysis units (6, 11), each with one or more electrodialysis stacks, with a circuit (15, 10) for cyclic electrodialysis of the dilutate. The new feature is connection of the concentrate chamber (s) (9) of the monopolar dialysis to the dilutate circuit (15, 10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Elektrodialysieren einer salzhaltigen Flüssigkeit unter Wasserspaltung. Dieses Verfahren ist meist entweder vorwiegend auf die quantitative Abkonzentrierung des Salzgehaltes der Flüssigkeit auf minimale Konzentrationen (z. B. für ein möglichst "sauberes" Abwasser) oder vorwiegend auf die Gewinnung und maximale Aufkonzentrierung der korrespondierenden Lauge und Säure in zwei Produktströmen gerichtet.The present invention relates to a method for Electrodialyzing a saline liquid underneath Water splitting. This process is mostly either predominant on the quantitative concentration of the salinity of the Liquid to minimal concentrations (e.g. for a possible "clean" wastewater) or mainly on the extraction and maximum concentration of the corresponding lye and Acid directed in two product streams.

Bei der konventionellen Gewinnung von Säure und Lauge durch bipolare oder wasserspaltende Elektrodialyse wird die salzhaltige Flüssigkeit (der "Feedstrom") als Diluat in der bipolaren Elektrodialyse entsalzt und gleichzeitig im sauren Konzentrat die korrespondierende Säure und im basischen Konzentrat die korrespondierende Base gewonnen. So beschreibt die EP 346 983 A2 ein Verfahren zum Gewinnen von Milchsäure, bei dem das gebildete Lactat durch bipolare Elektrodialyse in eine konzentrierte Milchsäurelösung und konzentrierte Base gespalten wird.In the conventional extraction of acid and alkali bipolar or water-splitting electrodialysis saline liquid (the "feed stream") as a diluate in the Bipolar electrodialysis desalinated and at the same time in acid Concentrate the corresponding acid and in the basic Concentrate obtained the corresponding base. So describes EP 346 983 A2 describes a process for the recovery of lactic acid which the lactate formed by bipolar electrodialysis in a concentrated lactic acid solution and concentrated base split becomes.

Die Gewinnung von Säure und Lauge aus dem Salz durch eine Hintereinanderschaltung von monopolarer und bipolarer Elektrodialyse ist ebenfalls bekannt (siehe z. B. EP 393 818 A1) In dieser Schrift wird die monopolare Elektrodialyse der bipolaren Elektrodialyse vorgeschaltet, um das zuvor fermentativ gewonnene Natriumlactat vorzureinigen und für die bipolare Elektrodialyse vorzukonzentrieren. Das in der monopolaren Elektrodialyse gewonnene aufkonzentrierte und vorgereinigte Produkt Natriumlactat wird dann in die wasserspaltende Elektrodialyse gepumpt und dort in die entsprechende Säure und Lauge überführt. Ziel dieser Verfahrensführung ist eine ökonomisch verbesserte Produktgewinnung. Um zu geringen Diluatkonzentrationen zu gelangen, müssen erhebliche Einbußen an Stromausbeute in Kauf genommen werden. The extraction of acid and alkali from the salt by a Series connection of monopolar and bipolar Electrodialysis is also known (see e.g. EP 393 818 A1) In this document the monopolar electrodialysis of upstream of bipolar electrodialysis to make this fermentative obtained sodium lactate pre-purify and for the bipolar Pre-concentrate electrodialysis. That in the monopolar Electrodialysis obtained concentrated and pre-cleaned Product sodium lactate is then released into the water Pumped electrodialysis and there in the appropriate acid and Lye transferred. The aim of this procedure is economically improved product extraction. To be too low To reach diluate concentrations must suffer considerable losses Electricity yield can be accepted.

Um auf sehr niedrige Ablaufkonzentrationen im Diluat zu kommen, kann die bipolare Elektrodialyse auch im zyklischen Batch- Betrieb betrieben werden (siehe DE-OS 44 20 033.1). Allerdings werden dazu wegen niedriger Massenstromdichten sehr große bipolare Membranflächen benötigt, was mit hohen Kosten verbunden ist. Weiterhin ist die Standzeit der bipolaren Membranen verkürzt, da diese einer ständig wechselnden Konzentration im Diluat unterworfen sind. Durch die niedrigen Konzentrationen im Diluat wird weiterhin die erreichbare Stromausbeute gesenkt und werden die Wassertransportzahlen erhöht, was zu niedrigen Produktkonzentrationen und höherem Energieverbrauch führt.In order to achieve very low drain concentrations in the diluate, bipolar electrodialysis can also be carried out in cyclic batch Operation (see DE-OS 44 20 033.1). Indeed become very large because of low mass flow densities bipolar membrane surfaces are required, which is associated with high costs is. Furthermore, the service life of the bipolar membranes shortened, since this a constantly changing concentration in Are subject to diluate. Due to the low concentrations in Diluate will continue to reduce the achievable electricity yield and the water transport numbers are increased, resulting in low Product concentrations and higher energy consumption leads.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Elektrodialysieren von salzhaltigen Flüssigkeiten bereitzustellen, bei welchem sowohl die anfallenden Produkte (Säure und Lauge) trotz nur geringen Energieverbrauchs in hoher Konzentration gewonnen werden und gleichzeitig das Diluat der Elektrodialyse auf sehr geringe Konzentrationen abkonzentriert werden kann.The object of the present invention is to provide a method for Electrodialysis of saline liquids to provide, in which both the resulting products (Acid and alkali) despite high energy consumption Concentration can be gained and at the same time the diluate of Electrodialysis concentrated to very low concentrations can be.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung eines Verfahrens gelöst, in welchem die genannte salzhaltige Flüssigkeit zuerst einer monopolaren Elektrodialyse ("monopolare ED") und anschließend einer bipolaren Elektrodialyse ("bipolare ED") unterworfen wird, wobei der Feed- Strom, der der bipolaren Elektrodialyse zugeführt wird, ein Gemisch des Konzentratstroms der monopolaren Elektrodialyse mit rückgeführtem Produkt dieser bipolaren Elektrodialyse (Diluat der bipolare ED) umfaßt.The above object is achieved by the Provided a method in which said saline liquid first by monopolar electrodialysis ("monopolar ED") and then a bipolar Electrodialysis ("bipolar ED") is subjected, the feed Current that is fed to bipolar electrodialysis Mixture of the concentrate stream of the monopolar electrodialysis with recycled product of this bipolar electrodialysis (diluate the bipolar ED).

Mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens lassen sich sehr niedrige Konzentrationen in der ablaufenden Lösung und sehr hohe Konzentrationen der Produktlösungen erhalten. Dabei fällt der monopolaren Elektrodialyse die folgende Funktion zu: Die zu behandelnde salzhaltige Flüssigkeit (der Feedstrom) wird in ein Diluat und ein Konzentrat aufgespalten, wobei das Diluat möglichst geringe Salzkonzentrationen aufweisen sollte. Dies läßt sich beispielsweise dadurch bewirken, daß die monopolare Elektrodialyse im zyklischen Batch-Betrieb gefahren wird. Z.B. können zwei (oder mehr) Diluatbehälter abwechselnd mit dem Strom der salzhaltigen Flüssigkeit befüllt werden, währenddessen der Inhalt des bzw. eines jeweils anderen Behälters im Kreislauf über das Elektrodialysemodul gepumpt wird. Der Kreislauf ist vorzugsweise mit einem Leitfähigkeitsmeßgerät ausgestattet. Wird ein bestimmter Konzentrations-Wert unterschritten, wird auf den (oder einen) anderen Behälter umgeschaltet, während der erste mit der nun stark abkonzentrierten Flüssigkeit (z. B. automatisch) entleert und dann z. B. kontinuierlich mit frischer Salzlösung gefüllt wird.With the help of the proposed method can be very low concentrations in the running solution and very high Get concentrations of product solutions. The falls monopolar electrodialysis to the following function: The to treating saline liquid (the feed stream) is in a Diluate and a concentrate split, taking the diluate should have the lowest possible salt concentrations. This can be caused, for example, by the monopolar Electrodialysis is carried out in cyclic batch mode. E.g. can use two (or more) diluate containers alternately with the stream of the salty liquid, during which the Contents of the or another container in the circuit is pumped via the electrodialysis module. The cycle is preferably equipped with a conductivity meter. Becomes a certain concentration value is undershot, on the (or another) container switched while the first with the now highly concentrated liquid (e.g. automatically) emptied and then z. B. continuously with fresher Saline solution is filled.

Mit Hilfe dieses Verfahrens läßt sich eine sehr niedrige Konzentration in der ablaufenden Lösung und eine hohe Produktkonzentration an Salz im Konzentratstrom erhalten. Um auch in einer "konventionellen" nachgeschalteten bipolaren Elektrodialyse dieser Flüssigkeit auf sehr niedrige Ablaufkonzentrationen im Diluat zu kommen, müßte man mit sehr großen bipolaren Membranflächen arbeiten, da die Massenstromdichten in einem solche Falle sehr gering sind:With the help of this method a very low one can be obtained Concentration in the running solution and a high one Obtain product concentration of salt in the concentrate stream. Around even in a "conventional" downstream bipolar Electrodialysis of this liquid to a very low level It would have to be very difficult to get drain concentrations into the diluate large bipolar membrane areas work because the Mass flow densities in such a case are very low:

Fig. 1 zeigt in einem Diagramm, daß unabhängig von der zugeführten Salzkonzentration (hier 40, 80 und 160 g/l Milchsäure in Form von Natriumlactat) zur Erzielung eines Rest-Diluates mit einer Konzentration von ca. 10 g/l Milchsäure (als Lactat) oder darunter Massenstromdichten im Bereich von nur 1000 g/(hm²) und weniger in Kauf genommen werden müssen. Erfindungsgemäß ist es nun nicht erforderlich, in diesem Verfahrensschritt auf eine besonders Diluatkonzentration abzustellen. Vielmehr wird ein Teil, bevorzugt aber das gesamte Diluat der bipolaren Elektrodialyse wieder zurückgeführt, und zwar wird es dem bei der monopolaren Elektrodialyse angefallenen Konzentratstrom zugemischt. Wie bereits zuvor anhand von Fig. 1 erläutert, ist die durch das Vermischen von Konzentratstrom der monopolaren Elektrodialyse und Diluatstrom der bipolaren Elektrodialyse hervorgerufene Verringerung der Konzentration des Feed-Stroms in der bipolaren Elektrodialyse energetisch nicht von Nachteil. In der monopolaren Elektrodialyse sind die geringen Konzentrationen im Feed- oder Kreislaufstrom sogar von großem Vorteil, da sie zu höheren Stromausbeuten und damit geringerem Energieeintrag führen. Fig. 1 shows in a diagram that regardless of the salt concentration supplied (here 40, 80 and 160 g / l lactic acid in the form of sodium lactate) to achieve a residual diluate with a concentration of about 10 g / l lactic acid (as lactate ) or less mass flow densities in the range of only 1000 g / (hm²) and less have to be accepted. According to the invention, it is now not necessary to switch to a particularly diluate concentration in this process step. Rather, a part, but preferably the entire diluate, of the bipolar electrodialysis is recycled again, namely it is mixed into the concentrate stream obtained in the monopolar electrodialysis. As already explained above with reference to FIG. 1, the reduction in the concentration of the feed stream in the bipolar electrodialysis caused by the mixing of the concentrate flow of the monopolar electrodialysis and the diluate flow of the bipolar electrodialysis is not disadvantageous in terms of energy. In monopolar electrodialysis, the low concentrations in the feed or circuit current are even of great advantage, since they lead to higher current yields and thus less energy input.

Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren so ausgestaltet, daß die bipolare Elektrodialyse kontinuierlich betrieben wird, wobei deren Diluat in einem Zwischenkreislauf geführt wird, dem, ebenfalls kontinuierlich, das Konzentrat der monopolaren Elektrodialyse zugemischt wird. Dabei ist es vom apparativen Aufwand her von besonderem Vorteil, wenn man den Diluatstrom durch die Konzentratkammer(n) des Dialysestacks der monopolaren Elektrodialyse führt, wobei sich die beiden Flüssigkeiten mischen können.The method according to the invention is preferably designed such that that bipolar electrodialysis is carried out continuously, the diluate of which is conducted in an intermediate cycle, the also continuously, the concentrate of the monopolar Electrodialysis is added. It is from the apparatus Effort is of particular advantage when looking at the diluate stream through the concentrate chamber (s) of the dialysis stack of the monopolar Electrodialysis leads, taking the two liquids can mix.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist der einzige anfallende Diluat-Flüssigkeitsstrom derjenige, der als Diluat der monopolaren Elektrodialyse anfällt, sofern das gesamte Diluat der bipolaren ED wie vorstehend beschrieben im Zwischenkreislauf der bipolaren ED rückgeführt wird, was bevorzugt ist. Handelt es sich beispielsweise um milchsäurehaltige Molkereiabwässer, so ist die Befreiung des Abwassers von einer möglichst großen Menge von Milchsäure von Vorteil, weil dadurch die CSB-Belastung des Abwassers gering gehalten wird. Gleichzeitig sind die einzigen Produkte des gesamten Verfahrens eine Milchsäurelösung sowie Natronlauge, also gut verwertbare Produkte. Durch die erzielbare hohe Konzentration der Produkte lassen sich diese ggf. gezielt direkt einsetzen. Im hier öfter beispielhaft herangezogenen Bereich der Erzeugung von Milchsäure kann z.B, anfallende Natronlauge für die Neutralisation oder Regeneration, die Milchsäure zur Ansäuerung von Molkereiprodukten verwendet werden.By the method according to the invention, the only one that arises Diluate liquid flow the one who as the diluate the monopolar electrodialysis occurs if the entire diluate the bipolar ED as described above in the intermediate circuit the bipolar ED is returned, which is preferred. Act it lactic acid-containing dairy wastewater, for example is the removal of the wastewater from as large a quantity as possible of lactic acid is advantageous because it reduces the COD load of the Sewage is kept low. At the same time, they are the only ones Products of the entire process include a lactic acid solution as well Sodium hydroxide solution, i.e. products that are easy to use. Through the achievable high concentration of the products can be targeted if necessary use directly. In the example used here often For example, the area of lactic acid production can be generated Sodium hydroxide solution for neutralization or regeneration Lactic acid used to acidify dairy products will.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise kann die bipolare Membranfläche stark, z. B. bis um den Faktor 7 verkleinert werden. Zwar wird dafür monopolare Membranfläche benötigt; da diese aber ca. um den Faktor 10 preisgünstiger zu erhalten ist als bipolare Membranfläche und ihre Standzeit deutlich höher ist, ergibt sich insgesamt ein dreifacher Vorteil in Bezug auf Energieausbeute, niedrige Diluatkonzentration (Abwasserbelastung) und hohe Produktausbeute. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es auch, daß die Standzeiten der eingesetzten bipolaren Membranen wesentlich besser sind, da sie nicht so sehr den Konzentrationsschwankungen unterworfen sind, die bei einem "klassischen" zyklischen Batch-Betrieb anfallen würden (das Diluat wird im zyklischen Batch-Betrieb so lange im Kreislauf geführt, bis eine Untergrenze an Salzkonzentration unterschritten ist, was sich mit einem Leitfähigkeitsmeßgerät messen und regeln läßt, und dann gegen neue zu behandelnde Flüssigkeit ausgetauscht). Durch den stationären Betrieb und die höhere Diluatkonzentration ist der Spannungsabfall im bipolaren Elektrodialysestack auch niedriger, und es werden höhere Stromausbeuten erreicht, so daß dort deutlich weniger Energie aufgewendet werden muß. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß die bipolare Elektrodialyse im Falle von Salzen, die zuvor wie im nachstehend beschriebenen Beispiel durch eine Fermentation oder dergleichen mit organischen Bestandteilen befrachtet wurden, nicht mit diesen Bestandteilen in Berührung kommt, was wiederum die Standzeit und die Betriebssicherheit der bipolaren Elektrodialyse erhöht.Through the procedure according to the invention, the bipolar Strong membrane area, e.g. B. reduced by a factor of 7 will. Monopolar membrane surface is required for this; there but this is about 10 times cheaper to obtain than bipolar membrane surface and their service life is significantly longer overall, there is a threefold advantage in terms of Energy yield, low diluate concentration (Waste water pollution) and high product yield. Another It is also an advantage of the present invention that the Service life of the bipolar membranes used is essential are better since they are not so much the fluctuations in concentration are subject to a "classic" cyclical Batch operation would occur (the diluate is cyclical Batch operation in a cycle until one Lower limit of salt concentration is what is can be measured and controlled with a conductivity meter, and then exchanged for new liquid to be treated). By is the stationary operation and the higher diluate concentration the voltage drop in the bipolar electrodialysis stack also lower, and higher current yields are achieved, so that much less energy has to be used there. A Another advantage of the method according to the invention is that bipolar electrodialysis in the case of salts previously like in the example described below by fermentation or the like loaded with organic components have not come into contact with these components, what again the service life and operational reliability of the bipolar Electrodialysis increased.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der Elektrodialyse von Milchsäure beispielhaft beschrieben werden.The invention is based on the electrodialysis of Lactic acid can be described as an example.

Milchsäure bzw. ein entsprechendes Salz hiervon fällt in Molkereibetrieben an: Es ist Stand der Technik, daß Molkeabwässer fermentiert werden, um die darin vorhandene Lactose in Milchsäure umzuwandeln. Aufgrund der einzuhaltenden pH-Werte verläßt den Fermenter üblicherweise ein Strom, der Lactat in Form eines löslichen Salzes enthält. Aus diesem Produktstrom lassen sich nach Entfernen der unlöslichen Bestandteile (durch Filtration oder dgl.) durch Elektrodialyse Milchsäure und Lauge gewinnen, während das Abwasser möglichst wenig belastende Bestandteile enthalten sollte. Lactic acid or a corresponding salt thereof falls into Dairies at: It is state of the art that Whey wastewater is fermented to make up for it Convert lactose to lactic acid. Because of the pH values usually leave the fermenter a stream that Contains lactate in the form of a soluble salt. For this Product stream can be removed after removing the insoluble Components (by filtration or the like) by electrodialysis Lactic acid and lye win while the wastewater is as possible should contain less stressful components.

Die abzureichernde Salzlösung wird zunächst der monopolaren Elektrodialyse unterworfen. Im Beispiel wurde der voranstehend beschriebene zyklische Batch-Betrieb mit zwei Diluatbehältern gewählt. Bei der Abkonzentrierung in der erwähnten Art und Weise sammelt sich in der Konzentratkammer ein Produkt, das sich nach einer gewissen Anlaufzeit auf ungefähr 170 g/l Milchsäure einstellen würde (Fig. 2), während das Diluat auf unter 1 g/l abkonzentriert und als Abwasser abgeleitet wird. Dieses Produkt wird nun mit dem Diluat der bipolaren Elektrodialyse vermischt und über einen Zwischenkreislauf der bipolaren Elektrodialyse zugeführt. Anders herum ausgedrückt: Dem im Kreislauf geführten Diluat der bipolaren Elektrodialyse wird das Konzentrat der monopolaren Elektrodialyse zugemischt. Dabei wird die Konzentration in diesem Zwischenkreislauf je nach Membranfläche und Leistung der bipolaren Elektrodialyse eingestellt. Es ist besonders erwünscht, daß der Flüssigkeitsstrom, der in die bipolare Elektrodialyse eintritt, eine Konzentration von ca. 20 bis 80 g/l, besonders bevorzugt 40 g/l Milchsäure aufweist. Diese Werte sind wegen der noch relativ niedrigen Wassertransportzahlen (bei 40 g/l Milchsäure ca. 18 Mol Wasser pro Mol Natriumlactat) in der monopolaren Elektrodialyse und einer ausgezeichneten kumulativen Stromausbeute (98%) besonders günstig. Außerdem bringen in der nachgeschalteten bipolaren Elektrodialyse Diluatkonzentrationen über 40 g/l Milchsäure nur noch geringfügige Verbesserungen der Elektrodialyseleistung (siehe Fig. 3, worin die erreichten Natronlaugekonzentrationen im basischen Konzentrat und Milchsäurekonzentrationen im sauren Konzentrat bei verschiedenen konstanten Diluatkonzentrationen bei der jeweils maximal möglichen Stromdichte gezeigt sind). So können mit Natriumlactatlösung bei einer Abkonzentrierung im Diluat auch unter 1 g/l (abgenommen aus der monopolaren Elektrodialyse) im sauren Konzentrat Milchsäurekonzentrationen von 300 g/l und im basischen Konzentrat Natronlaugekonzentrationen von 3,7 mol/l sogar mit Standardkationenaustauschermembranen erreicht werden (beispielsweise mit CMX der Firma Tokuyama Soda, Japan). The salt solution to be depleted is first subjected to monopolar electrodialysis. In the example, the cyclic batch operation with two diluate containers described above was selected. When concentrating in the manner mentioned, a product collects in the concentrate chamber, which would set in after a certain start-up time to approximately 170 g / l lactic acid ( FIG. 2), while the diluate concentrates to below 1 g / l and as Wastewater is discharged. This product is now mixed with the diluate of the bipolar electrodialysis and fed to the bipolar electrodialysis via an intermediate circuit. In other words, the circulated diluate of bipolar electrodialysis is mixed with the concentrate of monopolar electrodialysis. The concentration in this intermediate circuit is adjusted depending on the membrane area and the performance of the bipolar electrodialysis. It is particularly desirable that the liquid stream entering bipolar electrodialysis have a concentration of about 20 to 80 g / l, more preferably 40 g / l, of lactic acid. These values are particularly favorable due to the still relatively low water transport numbers (approx. 18 mol water per mol sodium lactate for 40 g / l lactic acid) in monopolar electrodialysis and an excellent cumulative current yield (98%). In addition, in the subsequent bipolar electrodialysis diluate concentrations above 40 g / l lactic acid bring only slight improvements in the electrodialysis performance (see FIG. 3), which shows the sodium hydroxide concentrations achieved in the basic concentrate and lactic acid concentrations in the acid concentrate at various constant diluate concentrations at the maximum possible current density in each case ). With a concentration of sodium lactate in the diluate even below 1 g / l (taken from monopolar electrodialysis), lactic acid concentrations of 300 g / l can be achieved in the acidic concentrate and sodium hydroxide solution concentrations of 3.7 mol / l in the basic concentrate even with standard cation exchange membranes (for example with CMX from Tokuyama Soda, Japan).

Da der durch die bipolare Elektrodialyse abtransportierte Wasserstrom mit ungefähr 10 Mol Wasser/Mol Milchsäure und 15 Mol Wasser/Mol Natrium höher ist, als der durch die monopolare ED zugeführte, ist es erwünscht, daß im Zwischenkreislauf diese Flüssigkeit ersetzt wird. Dies kann durch Auffüllen mit Wasser geschehen, vorzugsweise wird jedoch hiefür noch nicht elektrodialysierte, salzhaltige Flüssigkeit (im Beispiel noch nicht elektrodialysiertes Natriumlactat) verwendet.Because the transported away by bipolar electrodialysis Water flow with approximately 10 moles of water / mole of lactic acid and 15 mol water / mol sodium is higher than that by the fed monopolar ED, it is desirable that in Intermediate circuit this fluid is replaced. This can done by filling with water, but preferably therefor not yet electrodialysed, saline liquid (in the example not yet electrodialysed sodium lactate) used.

Die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt dementsprechend eine erste, monopolare Elektrodialyseeinheit mit einem oder mehreren Elektrodialysestacks, sowie eine zweite, bipolare Elektrodialyseeinheit, ebenfalls mit einem oder mehreren Elektrodialysestacks, wobei bevorzugt ein Kreislauf für das zyklische Elektrodialysieren des Diluats der bipolaren Elektrodialyse vorgesehen ist, der dadurch realisiert werden kann, daß die Konzentratkammer oder die Konzentratkammern der ersten, monopolaren Elektrodialyse mit dem Diluatkreislauf der zweiten, bipolaren Elektrodialyse in Strömungsverbindung steht bzw. stehen, während das Diluat der monopolaren Elektrodialyse abgeführt wird.The device for performing the method according to the invention accordingly comprises a first, monopolar Electrodialysis unit with one or more Electrodialysis stacks, as well as a second, bipolar Electrodialysis unit, also with one or more Electrodialysis stacks, preferably a circuit for the cyclic electrodialysis of the bipolar diluate Electrodialysis is provided, which can be realized as a result can that the concentrate chamber or the concentrate chambers of first, monopolar electrodialysis with the diluate circuit of second, bipolar electrodialysis is in flow connection or stand while the diluate of monopolar electrodialysis is dissipated.

Bevorzugt wird dabei eine Anordnung gewählt, in welcher die Konzentratkammer bzw. die Konzentratkammern der ersten, monopolaren Elektrodialyse in den Kreislauf des Diluatstroms der zweiten, bipolaren Elektrodialyse integriert ist bzw. sind, so daß das Diluat der bipolaren Elektrodialyse durch diese Kammer bzw. Kammern hindurchströmen kann und dabei wieder aufkonzentriert wird.An arrangement is preferably selected in which the Concentrate chamber or the concentrate chambers of the first, monopolar electrodialysis in the circuit of the diluate flow of the second, bipolar electrodialysis is or are so that the diluate of bipolar electrodialysis through this chamber or chambers can flow through it again is concentrated.

Nachstehend soll eine beispielhafte Ausgestaltung der Vorrichtung anhand der Fig. 4 näher erläutert werden: Die dem Verfahren zu unterwerfende salzhaltige Flüssigkeit ist in der Figur mit "Feedstrom" bezeichnet. Der Feedstrom wird über eine Leitung 3 einem ersten Diluatbehälter 1 zugeführt. Gleichzeitig wird salzhaltige Flüssigkeit in einem Kreislauf, in den der Diluatbehälter 2 integriert ist, zyklisch monopolar elektrodialysiert. Dabei wird das Diluat über die Leitungen 5, 7 solange im Kreis durch das Elektrodialysestack 6 geführt, bis ein Leitfähigkeitsmeßgerät oder dergleichen das Unterschreiten eines Schwellenwertes der Konzentration anzeigt. Dann wird das Diluat aus dem Behälter 2 über die Leitung 8 abgeführt (in der Figur mit "Abwasser" bezeichnet). Während nun der Diluatbehälter 2 aus dem Kreislauf herausgenommen ist und über die Leitung 4 wiederum mit salzhaltiger Flüssigkeit ("Feedstrom") befüllt wird, wird die inzwischen im Diluatbehälter 1 gesammelte Flüssigkeit auf die gleiche Weise wie zuvor beschrieben über die Leitungen 3, 5, 7 im Kreis geführt und der monopolaren Elektrodialyse im Stack 9 unterworfen. Durch abwechselndes zyklisches Elektrodialysieren im Batch-Betrieb entsteht ein Salzkonzentrationsmuster wie in Fig. 2 angegeben.An exemplary embodiment of the device is to be explained in more detail below with reference to FIG. 4: The salt-containing liquid to be subjected to the method is designated “feed stream” in the figure. The feed stream is fed to a first diluate container 1 via a line 3 . At the same time, saline liquid is cyclically monopolar electrodialysed in a circuit in which the diluate container 2 is integrated. The diluate is passed through the lines 5 , 7 in a circle through the electrodialysis stack 6 until a conductivity measuring device or the like indicates that the concentration falls below a threshold value. The diluate is then discharged from the container 2 via the line 8 (designated "waste water" in the figure). While the diluate container 2 is now removed from the circuit and is again filled with saline liquid (“feed stream”) via the line 4 , the liquid that has meanwhile been collected in the diluate container 1 is fed via the lines 3 , 5 , 7 in the same way as previously described guided in a circle and subjected to monopolar electrodialysis in stack 9 . By alternating cyclic electrodialysis in batch mode, a salt concentration pattern is produced as indicated in FIG. 2.

Das in der Konzentratkammer 9 anfallende Konzentrat der monopolaren Elektrodialyse wird über einen Zwischenkreisbehälter 14 und die Leitung 10 der bipolaren Elektrodialyse 11 zugeführt. Dabei entstehen drei Ströme: Mit 15 ist das Diluat bezeichnet, das im Kreislauf anschließend wieder durch die Konzentratkammer 9 der monopolaren Elektrodialyse geführt wird. In den Behältern 12 und 13 werden das saure und das basische Konzentrat (im Beispiel Milchsäure und Natronlauge) gesammelt. Auch diese beiden Produktströme können in Kreisläufen 17, 18 geführt werden, bis die gewünschte Konzentration erzielt ist.The resulting concentrate in the concentrate chamber 9 monopolar electrodialysis is fed via an intermediate circuit container 14 and the conduit 10 of the bipolar electrodialysis. 11 This creates three streams: 15 denotes the diluate, which is then circulated again through the concentrate chamber 9 of the monopolar electrodialysis. The acidic and basic concentrates (in the example lactic acid and sodium hydroxide solution) are collected in containers 12 and 13 . These two product streams can also be conducted in circuits 17 , 18 until the desired concentration is achieved.

Der Zwischenkreisbehälter 14 dient der Zufuhr 16 von verdünnender Flüssigkeit, hier im Beispiel von Feedstrom, um den Wasserverlust auszugleichen.The intermediate circuit container 14 serves the supply 16 of diluting liquid, here in the example of feed stream, to compensate for the water loss.

Claims

1. A process for the electrodialysis of liquids under water splitting, in which a salt-containing liquid is subjected to monopolar electrodialysis and a concentrate stream from this electrodialysis is subsequently subjected to bipolar electrodialysis, characterized in that the concentrate stream to be subjected to bipolar electrodialysis is combined with bipolar electrodialysis in the bipolar liquid = Diluate) is mixed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the bipolar electrodialysis operated continuously and that Diluate is performed in an intermediate circuit, the Concentrate flow of the monopolar electrodialysis in these Intermediate circuit is fed.

3. The method according to claim 2, characterized in that the Diluate the bipolar electrodialysis through the Concentrate chamber of monopolar electrodialysis headed becomes.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the intermediate circuit is not previously required if necessary electrodialysed, saline liquid is supplied.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the saline liquid of the monopolar electrodialysis in cyclic batch operation is subjected.

6. Device for performing the method according to one of claims 1 to 5, comprising a first monopolar electrodialysis unit ( 6 ) with one or more electrodialysis stacks and a second, bipolar electrodialysis unit ( 11 ) with one or more electrodialysis stacks, in which a circuit ( 15 , 10 ) is provided for the cyclic electrodialysis of the diluate, characterized in that the concentrate chamber (s) ( 9 ) of the first, monopolar electrodialysis is in flow connection with the diluate circuit ( 15 , 10 ) of the second, bipolar electrodialysis.

7. The device according to claim 6, characterized in that the concentrate chamber (s) ( 9 ) of the first, monopolar electrodialysis in the circuit ( 15 , 10 ) of the diluate stream of the second, bipolar electrodialysis is integrated.

8. The device according to claim 7, characterized in that the concentrate chamber (s) of the first, monopolar electrodialysis is / are connected upstream of an intermediate circuit container ( 14 ) which is connected via a valve to a feed line ( 16 ) of the liquid to be electrodialysed, during this The intermediate circuit container ( 14 ) is in turn connected upstream of the electrodialysis stack (s) ( 11 ) for bipolar electrodialysis.

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the first, monopolar electrodialysis unit has two diluate containers ( 1 , 2 ) which can be filled alternately with the liquid to be electrodialysed, each of these containers at one or the electrodialysis stack (s) ( 6 ) flowing through the circuit can be connected, where appropriate, a conductivity meter is provided which switches on the other container in the circuit when the value of the diluate falls below a certain value.

10. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the second, bipolar electrodialysis unit in addition to the diluate circuit has a circuit ( 17 ) for the basic concentrate and a circuit ( 18 ) for the acid concentrate, each of these two circuits at least has a storage container ( 12 , 13 ) from which acid or alkali can be removed.