DE2253366A1

DE2253366A1 - Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung des ph-wertes einer fluessigkeit

Info

Publication number: DE2253366A1
Application number: DE19722253366
Authority: DE
Inventors: Gilson Henry Rohrback
Original assignee: Magna Corp
Current assignee: Magna Corp
Priority date: 1972-10-31
Filing date: 1972-10-31
Publication date: 1974-05-09
Also published as: GB1383097A

Description

DIPL-PHYS. DIPLi-ING. 8 MÜNCHEN 25 · LI POWSKYSTR. 10 —

Magna Corporation c.a-ma-lo

Ko/b

27.10.1972

Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung des pH-Wertes

einer Flüssigkeit

In nahezu allen Fällen der Verwendung von Wasser in industriellen Anlagen muß .der pH-Wert dieses Wassers innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden. Ist der pH-Wert zu niedrig, und die Flüssigkeit damit zu sauer, wirkt sie zu stark korrodierend auf Metallteile der Anlage. Ist der pH-Wert zu groß, und mithin die Hydroxyl!onen-Konzentration zu groß bzw. die Wasserstoffionen-Konzentration zu klein, was der Grundeigenschaft einer Lauge entspricht, dann ist eines der unangenehmsten Probleme · die Bildung von Ablagerungen innerhalb des Systems durch ausfallende unlösliche Salze. Die erläuterten Problemetreten insbesondere bei Anlagen zur Dampferzeugung und bei Kühlanlagen auf. Bei Verdampfungskühlern tritt die zusätzliche Schwierigkeit auf, daß wegen der Verdampfung eines Teiles des Wassers die Konzentration an gelösten Stoffen im verbleibenden Teil des Wassers ständig an-, steigt. Besonders-unangenehm ist dabei aber auch noch, daß die meist vorhandenen Bikarbonat-Ionen in Karbonate übergeführt werden, weil bei höheren Temperaturen COg entweicht.

Es ist bisher zur Lösung der sich aus den geschilderten Schwierigkeiten ergebenden Aufgabe stets so vorgegangen

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worden, daß man mittels herkömmlicher Meßgeräte oder Fühler den pH-Wert des Wassers mißt und von Hand oder ggfs. durch automatisch arbeitende Regelsysteme konzentrierte Säuren, meist Schwefelsäure bzw. konzentrierte Laugen zuführt, um den gewünschten pH-Wert des Systems aufrechtzuerhalten. Der Umgang mit Säuren und Basen ist insbesondere dann, wenn diese,Stoffe in hochkonzentrierter Form vorliegen, außerordentlich gefährlich und apparativ schon aus diesem Grunde sehr aufwendig.

Die Erfindung sucht ein Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit dessen bzw. deren Hilfe man Ionen enthaltende Flüssigkeiten auf dem gewünschten pH-Wert halten kann, wobei aber nicht die Notwendigkeit bestehen soll, in der bekannten Form Säuren oder Laugen zuzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch folgenden Grundgedankens Ein Flüssigkeitsstrom aus einer dissoziierbaren Flüssigkeit, z.B. Wasser, teilt sich in zwei Kanäle, in denen die Flüssigkeitsteilmengen jeweils eine Elektrode umspülen, wobei die eine Elektrode als Anode geschaltet ist, und die andere als Kathode. Die Anordnung wird so getroffen, daß zwischen den beiden Elektroden ein Ionenstrom fließen kann, und nun gibt man z.B. das durch den einen Kanal fließende und mit entsprechenden Ionen beladene Wasser in das System, um auf diese Weise den gewünschten ρΕΓ-Wert aufrechtzuerhalten. Ersichtlich gibt man den Wasserstoffionen enthaltenden Teil in das System, wenn der pH-Wert sinken soll, und den Hydroxylionen enthaltenden Teil, wenn man den pH-Wert erhöhen will.

Das Vorgehen nach der Erfindung ist u.a. deshalb so vorteilhaft, weil man dieses System besonders leicht automatisch nach Art einer Regelschleife arbeiten lassen kann.

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Es sei angenommen, das hinsichtlich des pH-Wertes konstant zu haltende System habe ohne ,Regelung das Bestreben, einen stets höher werdenden pH-Wert anzunehmen. >In diesem Fall kann man.beispielsweise aus dem· System Wasser entnehmen, dies in die beiden Abzweigungen ünterteirlen, in denen je eine Ionenkonzentration entgegengesetzter Ladungsart erzeugt wird. Im vorliegenden Pail wird man dann aus dem Zweig, der das mit Wasserstoffionen angereicherte Wasser erzeugt, gesteuert wieder in das System zurückführen, und den anderen Zweig bzw. das aus diesem Zweig kommende Wasser, welches mit Hydroxylionen beladen ist, ableiten, d.h. aus dem System entfernen. Dabeiist selbstverständlich dafür zu sorgen, daß die Strömungsgeschwindigkeit zumindest■in dem die Wasserstoffionen in erhöhter Menge erzeugenden Zweig so groß ist, daß die Wasserstoffionen nicht zur anderen Elektrode wandern können.

In den Ansprüchen sind das erfindungsgemäße Verfahren und eine Einrichtung beschrieben, das¹bzw. die nach dem ■ Grundgedanken der Erfindung arbeiten. Die Ansprüche 2 bis 12 und 14 "bis J>o beschreiben zahlreiche besonders zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung an AusfUhrungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine erste Form des erfindungsgemäßen "Säure"-Generators;

■ Fig. 2 eine zweite Ausführungsform; Fig. 5 eine Anlage zur Veränderung des pH-Wertes

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einer wässrigen Lösung unter Verwendung eines Generators nach Pig. I oder 2;

Figuren 4 und 5 stark schematisiert andere Ausführungen einer zu überwachenden Anlagej

Figuren 6 und 7 eine Elektrode für die Anlage nach Fig. 5J und

Fig. 8 die Anwendung der Erfindung an einer weiteren Anlage ohne Umwälzung.

Die im folgenden zu beschreibenden Ausführungsbeispiele verwenden zwei Elektroden zur elektrolytischen Zersetzung einer wässrigen Flüssigkeit bzw. Lösung. Das der Elektrolyse unterworfene Wasser kann innerhalb des Systems vorliegen oder vom System abgezogen werden. Es kann auch Wasser sein, das als Aufbereitungswasser zugefügt wird, z.B. aus einem anderen Behälter, oder es kann sich um Wasser handeln, das andere chemische Stoffe enthält, die dem System zugeführt werden sollen. An einer Elektrode vorbei oder durch diese hindurch fließendes Wasser wird entweder dem System wieder zugeführt oder im System behalten. Wasser, welches an der zweiten Elektrode vorbei oder durch sie hindurch fließt, wird entweder vollständig abgegeben, oder dem System in erheblich kleinerer Menge bezüglich der Wassermehge wieder zugesetzt, die an der ersten Elektrode vorbei oder durch sie hindurch fließt und von da aus dem System wieder zugeführt wird.

Die Vorgänge, die sich dabei abspielen, sind im wesentlichen dieselben, die sich in einer normalen Elektrolysezelle abspielen. In einer solchen Elektrolysezelle sind zwei Elektroden, und zwar eine Anode und eine Kathode. ■

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elektrisch durch einen äußeren Pfad mit darin liegender EMK, z.B. einer Batterie, verbunden. Der in diesem Pfad fließende Strom besteht aus den Elektronen, die von der Anode zur Kathode fließen. Nun ist ein Elektrolyt enthaltend positive und negative Ionen in Berührung mit beiden Elektroden, und zwischen den beiden Elektroden besteht ein unbehinderter Plussigkeitspfad. Der Stromfluß in der Lösung besteht praktisch aus der Bewegung von Ionen. Negative Ionen, d.h. Anionen,-fließen zur Anode, und positive Ionen, d.h. Kationen, fließen zur Kathode. Jedes Ion in der Lösung trägt zum Stromfluß bei, wobei der von einem bestimmten Ion geleistete Beitrag zum Gesamtstrom von der Konzentration und der Ionen-Beweglichkeit dieses bestimmten Ions abhängt. Das Gesamtergebnis des Ionenflusses ist eine Neutralisation überschüssiger elektrischer Ladungen, die sich aufgrund der eingeprägten Spannung an beiden-Elektroden aufbaut.

In Fig. 1 ist nun eine Anordnung gezeigt, die die oben allgemein erläuterten Prinzipien an einer Elektrolysezelle anwendet, um saure bzw. basische Flüssigkeiten zu erzeugen und zu trennen. Eine Y-förmige Leitung mit ,einem Hauptast 12 und einem ersten und einem zweiten weiteren Ast 14 und 16 wird in Richtung des Pfeiles 15 mit einer wässrigen Flüssigkeit gespeist. Die über den.Stutzen 12 hereinkommende Flüssigkeit wird von dem Y-förmigen Verbindungsstück aufgeteilt. Ein Teil fließt entsprechend dem Pfeil 2o durch den Abzweig 14, und der Rest mithin durch den Abzweig 16 gemäß Pfeil 22.

In der Abzweigung 14 ist nun eine ringförmige Elektrode 24, und zwar hier die Anode, angeordnet, und eine ähnliche Elektrode 26, mithin die Kathode, ist im Zweig 16 vorgesehen, wobei jäie beiden Elektroden dem Y-förmigen

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Verbindungsstück benachbart sind. Die Elektroden 24 und 26 sind gegeneinander und gegen die anderen Teile des Kreises z.B. dadurch isoliert, daß die Leitungsbestandteile der Anordnung aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff bestehen, z.B. Glas oder Kunststoff. Die Elektroden können ihrerseits praktisch aus Rohren aus elektrisch leitendem Werkstoff, z.B. einem Metall, bestehen. Eine EMK oder Batterie 2-3 ist mit dem positiven Pol an der Anode 24 und dem negativen Pol an der Kathode 26 angeschlossen.

Es kann davon ausgegangen werden, daß das meiste industriell verarbeitete oder verwendete Wasser verschiedene ionisierende Verbindungen enthält, z.B. in Form der ursprünglich in dem Versorgungswasser vorliegenden Salze, oder in Form solcher Salze, die von verschiedenen chemischen Vorgängen, wie z.B. der Korrosion oder der Entkalkung herrühren; meistens sind dies Natriumchromate oder Polyphosphate. Es kann also davon ausgegangen werden, daß das durch die Leitung fließende Wasser, welches sich zwischen der Anode und der Kathode befindet, zumindest so stark ionisiert ist, daß eine elektrolytische Reaktion stattfinden kann. Wie weiter unten im einzelnen erläutert werden wird, wird der Elektrolysestrom in der Lösung nicht primär von Ionen gebildet, die an den Elektroden entstehen, sondern von Ionen, die normalerweise in der zugeführten Flüssigkeit vorliegen.

Im wesentlichen können zwei Reaktionen an der Kathode stattfinden, bei denen beiden Elektronen verbraucht und mithin Hydroxylionen erzeugt werden, nämlich:

2H₂O + 2e~ -} H₂^ + 20H~ (1)

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1/2O₂ + H₂O +'2e~-> 20H~ (2)

Wenn stark oxydierende Substanzen, z.B. Chromate zum Verhindern von Kalkablagerungen und dgl. verwendet werden., dann können solche Salze auch an der Kathode wie folgt reduziert werden: . . -

Cr₂O₇" + 7H₂O + 6e~ -> 2 Cr⁺^ + l40H~ (3) 'An der Anode finden nur folgende Reaktionen statt:

H₂O -^ 2H⁺ + 1/2O₂ + 2e~ (4)

2C1~ -> Cl₂ + 2e~ (5)

Wie im einzelnen vielter unten erläutert werden wird, verwendet man vorzugsweise Elektroden, die ihrerseits nicht unter der Wirkung der auftretenden Potentiale oxydiert oder reduziert werden. . , - .

Das durch die Reaktion an der Kathode erzeugte Wasserstoffgas kann weiter mit Sauerstoff reagieren und Wasser bilden, wobei der Umfang dieser depolarisierenden Reaktion von der Menge Sauerstoff abhängt, die im Gesamtsystem verfügbar ist. Im ganzen ist aber davon auszugehen, daß als Ergebnis den pH-Wert verringernde Ionen (H⁺) an der Anode entstehen, und den pH-Wert erhöhende Ionen (0H~) an der Kathode entstehen. Wenn keine Flüssigkeitsströmung durch die beiden inerten Elektroden 24 oder 26 stattfindet, dann wandern die an der Anode produzierten Wasserstoffionen und die an der Kathode produzierten HydroxyHonen unter der Wirkung des elektrischen Feldes aufeinander zu und reagieren miteinander derart, daß

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insgesamt gesehen die die Elektroden umspülende Lösung neutral gehalten wird. Die Reaktion erzeugt natürlich Wasser.

Wenn jedoch die Strömung der Flüssigkeit an einer oder an beiden Elektroden so hoch gehalten wird, daß im wesentlichen die Wanderung der positiven und negativen Ionen aufeinander zu und zu den entgegengesetzt geladenen Elektroden verhindert wird, dann können die sauren und basischen Ionen nicht miteinander reagieren und sich gegenseitig infolgedessen auch nicht neutralisieren. In anderen Worten: Wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit größer ist als die Geschwindigkeit der Ionenwanderung unter der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden, gelangen die Wasserstoffionen mit Flüssigkeit durch den Ablauf 14 in Richtung des Pfeiles 2o und die Hydroxylionen bewegen sich durch den Abzweig 16 hindurch in Richtung des Pfeiles 22. In diesem Falle bewegen sich solche Ionen, wie z.B. Chlor- und Natriumionen im zugeleiteten Wasser in solcher Weise, wie für die notwendige Ladungsneutralisierung in der Nähe der beiden Elektroden erforderlich ist.

Das entweder aus dem zu steuernden System oder einem getrennten Vorrat zuströmende Wasser hat selbst zunächst einen relativ neutralen pH-Wert, der beispielsweise zwischen β und 8 liegt. Infolgedessen wird der Strom in der Lösung hauptsächlich von der Wanderung der Ionen der ionisierten Salze dargestellt, die im Wasser normalerweise vorliegen. Mithin wird insgesamt im wesentlichen die ganze Differenz hinsichtlich des Säuregrades zwischen den beiden getrennten Strömungsmittelströmungen aufrechterhalten, die an den entsprechenden Elektroden vorbeifließen.

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Wie vielter unten an Beispielen erläutert werden wird, wird die Anordnung nach Fig. 1 dazu verwendet, den pH-Wert zu steuern. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß man den Zweig 14 und die darin transportierten, den Säuregrad erhöhenden, Ionen an den Eingang ei- · nes Wasserumlaufsystemes oder eines anderen Wassersystemes legt, dessen pH-Wert abgesenkt werden soll. Der Inhaltder anderen Ausgangsleistung 16. mit den darin befindlichen, die Basizität erhöhenden, Ionen wird eihfach abgelassen. ■

Die Reaktion nach Gleichung (5), d.h. die Erzeugung von Chlor in Gasform, ist in den meisten Systemen unerwünscht, da Chlor in dieser Form nicht nur zur Änderung des·pH-Wertes unbrauchbar ist, sondern außerdem auch noch das Wasser korrosiver macht. In vielen industriellen Wassersystemen übersteigt jedoch die Chlorionenkonzentration nicht den Viert von tausend ppm, oder ein Promill, bei vyelcher Konzentration Chlor nicht in signifikanten Mengen auftritt. Wenn es aber trotzdem nötig oder wünschenswert ist, kann man die Chlorerzeugung z.B. dadurch auf ein Minimum beschränken, daß man ein geeignetes Elektrodenmaterial, insbesondere Platin verwendet, und die Stromdichte niedrig hält.

Wenn tatsächlich das Freisetzen von Chlor Probleme mit sich brächte, dann kann man den Chlorionengehalt des zugeführten Wassers dadurch im wesentlichen auf null brin- · gen, daß man eine getrennte Wasserversorgung.vorsieht, in welcher ein anderes Natriumsalz als ausgerechnet das Chlorid gelöst ist. Man kann z.B. Natruimsulfate oder . -nitrate zu diesem Zweck verwenden. Tatsächlich werden anorganische Salze wie Natriumchromat und Polyphosphate üblicherweise zum Verhindern der Korrosion verwendet,

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und solche Lösungen können z.B. als Elektrolyten verwendet v/erden, in denen kein Chlor freigesetzt wird.

Wie bereits oben erwähnt wurde, bestehen die Elektroden vorzugsweise aui einem inerten oder Edelmetall in Form praktisch von Verbindungsrohren, die unmittelbar nach dem Y-förmigen Verteilerstück 12 als Verbindungsrohre liegen. Die Elektroden können auch vollständig innerhalb einer durchgehenden Leitung liegen und elektrisch von der Leitung dadurch isoliert sein, daß man die üblichen isolierten Durchführungsbuchsen verwendet. Die Elektroden bestehen aus einem Werkstoff, der selbst nicht in die elektro-chemische Reaktion eingreift. Dabei sind die Anforderungen an die Anode in diesem Zusammenhang kritischer als für die Kathode. Man könnte z.B. solche inerte Werkstoffe wie Kohlenstoff, ggfs. in Form von Graphit für beide Elektroden verwenden. Chemisch besonders resistente Werkstoffe, wie Platin, Hastelloy oder Titan können für die Anoden verwendet werden. Alle genannten Werkstoffe können für die Kathode verwendet werden, und zusätzlich kann man für die Kathode auch weniger "edle" Metalle, wie z.B. Messing, Nickel und Edelstahl verwenden.

Wie noch im einzelnen erläutert werden wird, sind hohe Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich der Elektroden, d.h. durch diese hindurch oder an diesen vorbei, nicht notwendig, um die den pH-Wert erhöhenden von den pH-Wert absenkenden Ionen zu trennen, die bei der erläuterten Elektrolyse entstehen. Der Strömungsmittelfluß an der Elektrode vorbei, oder durch die Elektrode hindurch, welche in dem zum System zurückführenden Arm liegt, ist zweckmäßig turbulent, so daß eventuelle laminare Strömungen oder Teilströmungen vermieden werden, wodurch man

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den höchsten Wert für das Mitziehen von denjenigen, den pH-Wert ändernden Ionen erreicht, die dem System wieder zugeführt werden sOllen. Stromdichten von etwa 0,25 mA/cm Elektrodenoberfläche sind brauchbare Werte. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 3 cm/min an den Elektroden vorbei, wird ein Stromwirkungsgrad von etwa 7q$ erreicht. Wenn man die· Strömungsgeschwindigkeit etwas erhöht, kommt man schnell an einen Wirkungsgrad von eins oder hundert Prozent.

Wenn an einer Elektrode eine höhere Strömungsgeschwindigkeit stattfindet, dann kann man auch höhere Strom-. dichten verwenden. Demnach kann die Elektrode, die mit der kleineren Strömungsgeschwindigkeit umspült oder durchspült wird, z.B. die Kathode in der Anordnung nach Fig. 5j eine erheblich größere benetzte Fläche (entsprechend einer geringeren Stromdichte) haben, als die Elektrode, die relativ schnell durchströmt bzw. umspült wird. "

Um so viel solche Ionen wie möglich mitzuziehen, könnte man die Elektroden zusätzlich aus einem gerippten Werkstoff, aus gelochten Blechen oder aus mehreren mit geringem Abstand zueinander angeordneten, elektrisch miteinander verbundenen Bauteilen herstellen. Fig. 2 zeigt z.B. die Anwendung von als Lochplatten ausgebildeten ■ Elektroden.

Die gemeinsame Zuführungsleitung ist bei diesem Ausfüh- rungsbeispiel mit 12a bezeichnet und verzweigt sich mit einem T-förmigen Verbindungsstück in die beiden Ablaufleitungen I4a und 16a. Die Elektroden bestehen aus Lochplatten■24ä und 2öa; sie sind fest praktisch am Eingang zu den beiden 'Ablaufleitungen angeordnet.· Hereinströmendes Wasser strömt in .den! Raum des T-förrnigen' Verbindungs-

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Stückes und teilt sich dort in zwei Ströme, die durch die Löcher in den Elektroden verlaufen.

Um die stromaufwärts gelegenen benetzten Flächen der Elektroden zu vermindern, ist vor jede Elektrode 24a bzw. 26a eine Platte 2^ bzw. 25 festgelegt, die eine Anzahl von öffnungen hat und aus einem nicht leitenden Werkstoff, z.B. einem Kunststoff, besteht. Die Löcher in den isolierenden Platten und den unmittelbar dahinter angeordneten Elektrodenplatten fluchten dabei jeweils miteinander. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Anordnung sehr viele erzeugte Ionen mitgenommen werden, und nur eine sehr geringe Ionenwanderung zwischen den Elektroden stattfindet.

Obwohl bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beispielsweise eine,Batterie 28 als EMK verwendet wurde, kann man auch einen anderen Potential-Generator verwenden, z.B. den Ausgang eines Halbwellen-Gleichrichters, eines Vollweg-Gleichrichters oder einer anderen pulsierenden Gleichstromquelle verwenden. Wichtig ist nur, daß die Polarität der angelegten Spannungen sich nicht ändert. Beim Anwenden der Ionen-Trenneinrichtung nach den Figuren 1 oder 2 in einem System, in welchem der pH-Wert abgesenkt werden soll, muß die Flüssigkeitsströmung durch die Ableitung 16 oder 16a nicht so groß sein wie die abgeleitete Strömung aus den Ableitungen 14 bzw. 14a. Umgekehrt kann man dann, wenn der pH-Wert angehoben werden soll, einen relativ geringen Fluß durch die Ableitungen 14 oder 14a vorsehen.

Ein abnehmender Durchmesser der Leitungen 14 und 16 oder beider Leitungen vergrößert die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit, vergrößert aber gleichzeitig den

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elektrischen Widerstand der Lösung zwischen den Elektroden. Infolgedessen benötigt man mehr eingespeiste Leitung um dieselbe Konzentration von Anionen oder Kationen zu erzeugen. Infolgedessen sollte, man die Strömungsgeschwindigkeit gerade so groß wählen, daß eine Wanderung von Ionen von einer Elektrode zur anderen vermieden wird. Bei Anwendung von so geringen Strömungen könnte man zusätzliche Elektroden parallel zu den bereits vorhandenen vorsehen, um die Erzeugung der gewünschten Kationen oder Anionen zu erhöhen.

> ■> Beispiel I;

Es wurde ein elektro-chemischer "Säuregenerator" nach der Erfindung an einem Kühlturm eingesetzt, indem Slek-, troden aus perforierter Platinfolie in Abschnitte von Kunststoffrohren mit einem Innendurchmesser von 3/16*' eingefügt wurden. Jede Elektrode hatte dabei etwa 4 cm Oberfläche. Die beiden Rohrabschnitte wurden durch ein T-förmiges Verbindungsstück miteinander verbunden und Wasser floß unter Schwerkraftwirkung in das Verbindungsstück, wo der Wasserfluß in zwei gleiche Teile geteilt wurde, die dann an den Elektroden vorbeigingen. Jede Elektrode war etwa 12,5 cm von dem T-förmigen Verbindungsstück entfernt. Zwischen den Elektroden waren keine Strömungshindernisse, eingebaut. Die Strömung innerhalb eines jeden Zweiges wurde durch einen Schieber oder ein Ventil in jedem Abschnitt geregelt. Die aus jedem Rohrabschnitt · ausströmende Plüssigkeitsmenge wurde gesammelt und auf ihren pH-Wert hin ausgemessen. Ss wurde eine geregelte Stromversorgung dazu verwendet, einen Strom zwischen den beiden Elektroden fließen zu lassen. . ·

Das für dies Beispiel verwendete Wasser wurde aus einem .

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herkömmlichen Kühlturm erhalten und enthielt 600 ppm oder 0,6 Promille gelöste Feststoffe und 50 ppm Natriumchromat. Das Wasser hatte einen pH-Wert von 6,85 und einen Widerstandswert von 860 Ohm cm. Dies sind die Größen innerhalb desjenigen Bereiches, die man für eine besonders gute Wirkung des KUhlturmes anstrebt.

Eine angelegte Gleichspannung von 50 Volt erzeugte einen Strom von 0,75 mA zwischen den Elektroden. Der Spannungsabfall aufgrund des Widerstandes der Lösung war 44 Volt, wodurch sechs der fünfzig angelegten Volt tatsächlich zur Durchführung der elektrochemischen Reaktion notwendig waren. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Widerstandsabfall der Lösung dadurch möglichst klein gemacht werden kann, daß man die Länge des Lösungsweges zwischen den Elektroden verringert.

Die Strömungsgeschwindigkeit in beiden Zweigen war auf etwa 0,6 cnr pro Minute eingestellt und es wurden Prober^ntnommen. Der pH-Wert der Proben wurde nach einer Stunde Betriebszeit gemessen und dann wieder nach 24 Stunden. Nach einer Stunde war der pH-Wert des Anoden-Zweiges 4,2 und der des Kathodenzweiges 9*4. Nach 24 Stunden war der pH-Wert der Probe aus dem Anodenzweig nur noch 3,5 und der pH-Wert der Probe aus dem Kathodenzweig war 9,7. Die Lineargeschwindigkeit bei dem obigen Beispiel betrug 1,6 cm pro Minute, womit gezeigt wurde, daß eine niedrige Geschwindigkeit sicherstellt, daß eine erhebliche Anzahl von den pH-Wert ändernden und an den Elektroden erzeugten Ionen sich mit der Lösungsströmung bewegt, und daß die erforderte Ladungsneutralisierung dadurch erreicht wird, daß man eine geeignete Teilung der negativen und positiven Ionen der ionisierbaren Bestandteile in der zugeführten Flüssigkeit vornimmt.

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Beispiele II, III, IV;

In weiteren Versuchen an der oben beschriebenen Anordnung mit demselben Wasser wurden Wasserproben von den beiden je mit einer Elektrode versehenen Zweigen bei drei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Durchsätzen in drei verschiedenen Versuchen von je 24 Stunden Dauer durchgeführt. Der pH-Wert wurde für. alle erfassten Proben bestimmt, und der Säuregrad wurde bei allen Proben aus dem Anodenzweig bestimmt, um den Stromwrikungsgrad zu erfassen. Di,e Ergebnisse ergeben sich aus der folgenden Tabelle:

Test Nr.	Geschwin	pH-Wert	pH-Wert	Erzeugte	Stromwir
	digkeit	(Anoden	(Katho	Säure gemes	kungsgrad
	in cm/min	zweig)	denzweig)	sen durch	in %
				Titration
				(milli-
				Aquiv.)
1	4	3/5	9,7	4,7 x 10"⁴ j.	• 70
2	6,6	5,6	9,0	5,2 χ 10	75
3	45	6,7	7,3	■6,7 χ 10"^	100

Aus den erläuterten Versuchen ist ersichtlich, daß der Stromwirkungsgrad sich ändert, wenn die Strömungsgeschwindigkeit hinter den Elektroden erhöht wird,- um auf diese Weise den Rückfluß der jeweils gewünschten Ionen durch die Lösung zwischen den Elektroden zu verhindern. «Jedenfalls braucht man auch für einen sehr guten Wirkungsgrädnur eine relativ geringe Strömungsgeschwindigkeit.

Beispiel V: , '

Bei diesem Beispiel wurde eine Anordnung wie bei dem Bei-

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spiel I verwendet, und es wurde Leitungswasser verarbeite t, dem 1 ooo ppm Natriumchlorid zugefügt worden war. Das Leitungswasser hatte eine Gesamthärte von 360 ppm, gerechnet als Calciumkarbonat, und enthielt 86 ppm Calcium, 35 Ppm Magnesium und 68 ppm Chlorid. Der pH-Wert der Wasserprobe nach der Zufügung des Natriumchlorids war 8,1.

Das Leitungswasser floß an den zwei Elektroden mit einer Geschwindigkeit von etwa 15 cm pro Minute vorbei. Eine Gleichspannung von 5o Volt wurde an den zwei Elektroden angelegt, wodurch sich ein Strom von 1,3 mA ergab. Die abfließende Flüssigkeit von jeder Elektrode wurde gesammelt und nach 24 Stunden wurde der pH-Wert gemessen, wobei sich ergab, daß Wasser von der Anode einen pH-Wert von 7*5 und Wasser von der Kathode einen pH-Wert von 9,1 hatte.

Wenn man die gemessenen Säuregrade mit dem Äquivalent vergleicht, das man theoretisch nach der oben erläuterten Gleichung (4) erhielt, dann kann man den Strom-Wirkungsgrad des "Verfahrens bestimmen. In diesem Falle war der gemessene Säuregrad 1,ο8 χ lo""-^ Milli-Äquivalente, verglichen mit einem gerechneten Säuregrad von 1,2 χ lo"·^ Milli-Äquivalenten. Der Stromwirkungsgrad war mithin etwa o,9 oder 9o#.

Beispiel VIt

Es wurde gemäß Beispiel II ein Versuch ausgeführt, der dem Test Nr. 1 in der dort angegebenen Tabelle gleich ist, mit der Ausnahme, daß der Abstand zwischen den Elektroden in den verbundenen Leitungen auf etwa 2,5 cm verkürzt wurde. Dadurch wurde der Ohm'sche Widerstand'Zwischen den Elektroden so klein, daß'man eine geringere

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Spannung verwenden konnte., um denselben Stromfluß zwischen den Elektroden zu erreichen. In diesem Falle wurden nur noch 1> Volt benötigt, um einen Strom von o,75 mA fließen zu lassen. Nach 24"Stunden Betrieb mit einer Flüssigkeitsgeschwindigkeit von etwa 4 cm durch die Elektroden bzw. an diesen vorbei, wurde der pH-Wert des anodenseitig auslaufenden Lösungsmittels zu 4,9 und der pH-Wert· des auf der Kathodenseite ausfließenden Wassers mit den gelösten Stoffen darin zu 9*4 bestimmt. Es wurden an Säure 4,1 χ lo~ Milli-Äquivalente erzeugt, und der Wirkungsgrad des elektrischen Stromes wurde zu etwa ο,β, d.h. 6o$, berechnet.

Das Beispiel VI zeigt an, daß die Spannung, die man braucht, um eine gegebene Strornmenge fließen zu lassen, dann verringert werden kann, wenn man die Länge des Strompfades der elektrolytischen Leitung zwischen den Elektroden verringert. Weiter wurde gezeigt, daß mit der Verkürzung dieses elektrolytischen Stromweges eine grössere Strömungsgeschwindigkeit erforderlich ist, damit dieselbe Anzahl von den pH-Wert ändernden Ionen mitgezogen wird, die an den entsprechenden Elektroden erzeugt werden.

Die Anforderungen an die anzulegende Spannung ändern sich mit den behandelten Elektrolyten, der Geometrie der Elektroden und dem Abstand der Elektroden voneinander, sowie dem Strom, den man braucht, um die erforderliche Anzahl der Ionen der gewünschten Polarität zu erzeugen. Auch mit geringen Stromdichten, kleinem Elektrodenabstand und-Elektroden aus einem Werkstoff mit geringem Überspannungsverhalten, z.B. aus Platin, braucht man Spannungen von mindestens 2 Volt, wenn man einen halbwegs vernünftigen Strom aufrecht erhalten will. Spannun-

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gen zwischen 5 und Io Volt werden jedoch in diesem Pail vorzugsweise eingeprägt.

Wenn man die Spannung über den bevorzugten Bereich zwischen 5 und Io Volt anhebt, dann kann man den Abstand der Elektroden vergrößern, was in einigen Fällen aus technischen Gründen zweckmäßig sein könnte. Vielter kann man Elektroden mit kleinerer aktiver Oberfläche verwenden, die in der Herstellung billiger wären und außerdem eine kleinere Bauart gestatten. Man erhält aber in einem solchen Falle eine erhöhte Stromdichte mit dem unvermeidlichen Anstieg des Polarisationswiderstandes, wodurch man wieder höhere Spannungen braucht. Da grössere Spannungen die Stromkosten erhöhen, wird man im praktischen Fall einen Kompromiß anstreben, der die bei erhöhten Spannungen höheren Stromkosten in ein vernünftiges Verhältnis zu den dabei möglichen Einsparungen an Elektrodenmaterial setzt. Man wird auch berücksichtigen, welchen Einfluß Anordnung und Abstand der Elektroden voneinander auf den Wirkungsgrad haben. Allgemein wird man Spannungen zwischen 5 Volt und 24 Volt vorziehen, und die anderen Parameter im Sinne des gewünschten Ergebnisses wählen.

Die Größe der Elektroden sollte jedenfalls so sein, daß die Stromdichten innerhalb eines akzeptablen Bereiches bleiben. Generell sind niedrige Stromdichten vorzuziehen, um den Polarisationswiderstand möglichst klein zu halten. Auf der anderen Seite erreicht man diesen Vorteil 'wieder nur mit höheren Kosten für das Elektrodenmaterial, das man zum Absenken der Stromdichte aufwenden muß. Kleinere Elektroden gestatten generell eine kleine Bauart des Ionengenerators, wenn man auch eine erhöhte

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Stromdichte in Kauf nehmen muß. Stromdichten von etwa

2
Io mA pro cm Elektrodenfläche sind ein günstiger Wert, wenn man auch die zehnfache Stromstärke dann anwenden ' kann, wenn man eine entsprechend hohe Strömungsgeschwindigkeit für das Wasser wählt»

Anwendungsfälle t .

In Fig. 5 sind Teile eines im wesentlichen konventionellen Verdampfungs-Kühlsystemes dargestellt, wie man es beispielsweise aus den US-PS 2 772 779 oder 3 292 650 entnehmen kann. Wenn man ein Rücklaufsystem verwendet, bei dem zur Abgabe von Wärme in einem Kühlturm Flüssigkeit versprüht wird oder bei dem' ein Dampfkondensator zu diesem Zweck verwendet wird, kann man die Wasseraufbereitung sehr wirtschaftlich gestalten. Da für große Kühlaufgaben in der Industrie immer weniger frisches und kaltes Wasser zur Verfügung steht, arbeitet man mit mehr oder minder geschlossenen Kühlwasserkreisen, in denen das Kühlwasser selbst immer wieder verwendet wird.

In einer typischen Anlage dieser Art wird nach Durchfluß des Wassers durch den Wärmetauscher das Wasser in einem Kühlturm gekühlt. Wasser aus einem in Fig. 5. nicht dargestellten Kühlturm wird über eine Leitung "j5o eingeleitet und mehr oder minder kurzzeitig in dem Sumpf oder Kühlbehälter j52 aufbewahrt, in welchem es verschiedenen Behandlungen unterworfen wird, damit man es besser bzw. überhaupt wieder verwenden kann. Aus dem mit kühlem Wasser gespeisten. Behälter wird Wasser von einer Pumpe J54 abgefordert und über eine Leitung- 36 wieder zum'Wärmetauscher und zum Kühlturm gefördert. '

Hauptsächlich aufgrund von Verdampfung unvermeidliche

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Wasserverluste müssen kontinuierlich oder periodisch durch Zugabe von Aufbereitungswasser ausgeglichen werden. Da Verdampfung mit der Konzentration der gelösten Stoffe ansteigt, wäre es zweckmäßig, die gesamten gelösten Peststoffe periodisch dadurch auszuscheiden, daß man einen Teil des Kühlwassers ersetzt. Im hier gezeigten Falle wird solches frisches bzw. unverbrauchtes Wasser aus einem Tank 38 geliefert, wobei in der Verbindungsleitung 42 zum Tank 52 ein Ventil 4o liegt. Relativ stark beladenes Wasser aus dem Vorratsbehälter 32 wird zeitweilig über die Leitung 44 mit Ventil 46 abgelassen. Man kann von Zeit zu Zeit diesen teilweisen Ersatz des Wassers aus dem Tank 32 durch frisches Wasser aus dem Tank 38 automatisch oder von Hand vornehmen und man kann bei Wahl eines automatischen Betriebes z.B. als Steuermittel einen Wasserstandsdetektor oder einen die elektrische Leitfähigkeit des Wassers erfassenden Detektor verwenden.

Zusätzlich zu der eben beschriebenen Verfahrensweise der teilweisen Erneuerung des Wassers wird das Wasser des ganzen Verdampfungs-Kühlsystems durch in Fig. J5 nicht gezeigte bekannte Maßnahmen behandelt, die man entweder automatisch oder von Hand steuern kannj die eine automatische oder Handsteuerung steuernden Detektoren können z.B. colorimetrische Meßgeräte sein oder dgl.

Wie bereits weiter oben dargelegt wurde, muß man in einem solchen System auch den pH-Wert des Wassers überwachen bzw. steuern. Nach dem Stand der Technik hat man zu diesem Zweck relativ teuere, komplizierte und gelegentlich auch recht gefährliche Speichersysteme für Säuren verwendet, die natürlich eine die Betriebskosten

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stark belastende Überwachung forderten. Tatsächlich sind diese bekannten Mittel zur Zuführung von Säure so gefahrenträchtig, daß an den entsprechenden Anlagen eigene Bedienungsanleitungen für diese Zusatzsysteme notwendig waren.

Durch Anwendung der Erfindung gelingt es, solche kostenträchtigen und/oder gefährlichen technischen Mittel ganz fortzulassen. Stattdessen wird ein elektro-chemischer Säuregenerator 48 etwa gemäß Pig. I oder 2 vorgesehen, der Wasser aus dem· Behälter 32 aufnimmt, einen Teil dieses Wassers elektrolysiert und den Teil des elektrolysierten Wassers wieder in das Kühlsystem zurückführt, der eine hohe Wasserstoff-Ionen-Konzentration aufweist.

Bei der Anlage nach Fig. 3 ist ein elektro-chemischer · Säuregenerator 48 über seine Zuführungsleitung 5o mit dazwischen liegender Pumpe 51 mit dem Tank 32 verbunden. Die Zuleitung 5o teilt sich in einen Anodenzweig 52 und einen Kathodenzweig 54, der je eine Elektrode enthält, wie weiter oben unter Hinweis auf Fig. 1 und 2 erläutert wurde. Die Elektroden erhalten von einer EMK 55 ihre Arbeitsspannung. In der Anodenkammer, d.h. im Zweig 52 erzeugte Wasserstoffionen und die diese Wasserstoffionen enthaltende Flüssigkeit wird nun über ein Ventil 56 und eine Leitung 58 wieder in den Behälter 32 des hier beispielsweise erwähnten Kühlsys'tems zurückgepumpt.. Wasser aus der Kathodenkammer, d.h. aus dem Zweig 54 wird über ein Ventil 6o und die Ablaßleitung 62 abgelassen.

Es ist nun weiter ein den pH-Wert erfassender Detektor 64 vorgesehen, dessen elektrisches Ausgangssignal für den pH-Wert des Wassers im Tank 32 kennzeichnend ist. Dieses Signal wird an eine Steuereinrichtung 66 gegeben, die ihrerseits die von -der EMIi 55 gelieferte Spannung

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ändert, die an don beiden Elektroden im Generator 48 liegt.

Im Betrieb wird Wasser kontinuierlich aus dem zu regenerierenden Behälter 32 nach Maßgabe der Förderleistung der Pumpe 51 und der Einstellung der Ventile 56 und 6o gefördert, wobei die beiden Ventile 56 und 6o dazu dienen, die aus dem Generator 48 herauskommenden Wassermengen zu beeinflussen. Wasserstoffionen werden an der Elektrode in der Kammer 52 erzeugt, während an der Elektrode in der Kammer 54 Hydroxylionen erzeugt v/erden. Es besteht ein relativ kurzer und vollständig ungehinderter Pfad zwischen den Elektroden in den Kammern 52 und Die Geschwindigkeit der Strömung durch die Kammern ist aber so gewählt, daß zwischen den Elektroden sich die Ionen der verschiedenen Vorzeichen nicht vereinigen können. Infolgedessen werden die meisten Hydroxylionen über die Leitung 62 ausgeschieden. Die Wasserstoffionen werden aber mit der rückkehrenden Flüssigkeit in der Leitung 58 in den Behälter 52 gespeist, um den pH-Wert des umlaufenden Kühlwassers abzusenken.

Die Stärke des elektrolytischen Prozesses hängt zeitweise von der Größe der Spannung ab, die zwischen den beiden Elektroden in den Kammern 52 und 54 aufrecht erhalten wird. Wenn die Spannung aus der EMK größer wird, dann erhält man eine größere Wasserstoffionenproduktion und -konzentration in der Anodenkammer 52, was zu einer weiteren Absenkung des pH-Wertes der über die Leitung 58 zurückgeförderten Flüssigkeit führt.

Wenn der pH-Wert der Flüssigkeit im Behälter 32 über einen vorherbestimmten Wert ansteigt, dann steuert das

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vom pH-Detektor 64 gelieferte Signal die Steuereinrichtung 66 indem Sinne an, daß die an die Elektroden gelegte Spannung, d.h. die Ausgangsspannung der ΞΜΚ 55, erhöht wird. Dadurch wird in der oben erläuterten Weise der pH-Wert der über die Leitung 58 zurückgelieferten Flüssigkeit kleiner. Wenn umgekehrt das Signal vom pH-Detektor 64 anzeigt, daß der pH-Wert im Tank 52 unter einem vorherbestimmten Pegel liegt, kann die Steuereinrichtung 66 die Ausgangsspannung der EMK 55 absenken, woraufhin die Wasserstoffionenkonzentration in der Leitung 58 kleiner wird.

Die besonderen Einzelheiten hinsichtlich'Bauart und Ar-* beitsweise der beschriebenen Regelschleife, der Steuer- -bzw. Regeleinrichtung selbst und der Spannungsquelle (EMK) können nach Maßgabe des jeweiligen Anwendungsfalles variiert werden. Die Steuereinrichtung kann z.B. von der ein- und abschaltenden Art sein,, bei welcher ein festgelegter Stromfluß durch die elektro-chemische Zelle fließt, wenn der erfaßte pH-Wert des Wassersystems um einen festgelegten Betrag vom Soll-pH-Wert abweicht.. Bei einer solchen Art von Steuer- oder Regelschaltung wird der Strom dann abgeschaltet, wenn die Differenz zwischen Sollwert und Istwert des pH-Wertes sich innerhalb einer vorgegebenen Toleranz befindet.

Die Steuereinrichtung kann natürlich auch ein proportional arbeitendes Gerät sein, bei welcher die dem elektrochemischen Generator aμfgeprägte Spannung parallel zur Differenz zwischen Sollwert und Istwert des pH-Wertes · ist. Ein solches Steuersystem kann in beiden Richtungen und proportional arbeitenj damit ist gemeint, daß die von der EMK abgegebene und dem Generator aufgeprägte Spannung sowohl hinsichtlich des Betrages als auch hinsichtlich des Vorzeichens der Differenz zwischen Sollwert

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und Istwert des pH-Wertes im Tank 32 proportional.ist.

Im vorliegenden Falle wird vorgezogen, die Größe der Änderung des pH-Wertes im Tank 32, die von dem elektrochemischen Säuregenerator 48 bewirkt wird, durch Veränderung der Spannung zu regeln bzw. steuern, die auf die Elektroden aufgeprägt wird. Selbstverständlich kann der Säuregenerator auch in anderen bekannten Betriebsweisen arbeiten. Beispielsweise erhöht eine Erhöhung des Durchsatzes der Pumpe 51 den Durchsatz von Flüssigkeit durch die Anodenkammer und an der zugeordneten Elektrode vorbei, wodurch die Wasserstoffionenkonzentration im Wasser des Behälters 32 schneller ansteigt. Umgekehrt verringert eine Herabsetzung des Pumpendurchsatzes der Pumpe 51 die Strömung von Wasserstoffionen mit sich führender Flüssigkeit in den Tank 32, wodurch der pH-Wert im Tank langsamer abgesenkt wird.

Eine zusätzliche Steuermöglichkeit für den Säuregenerator besteht in ähnlicher Weise in einer Betätigung eines oder beider Ventile 56 und 6o, um weiterhin entweder den Gesamtdurchsatz durch beiden Kammern 52 und 54 zu verringern, oder um den Durchsatz durch eine dieser beiden Kammern 52 bzw» 54 nach oben oder nach unten zu verändern.

Obwohl in der Anordnung nach Fig. 3 eine eigene Pumpe 51 dazu verwendet wird, Flüssigkeit aus dem Behälter 32 heraus und zum Säuregenerator zu leiten, ist es auch möglich, die Umwälzpumpe 34, die dazu verwendet wird, Flüssigkeit durch die primäre Rücklaufleitung 36 und mithin zum Wärmeaustauscher zu transportieren, für diesen Zweck einzusetzen. Bei einer solchen Anordnung wird die Pumpe SI überflüssig, und die Versorgungsleitung 5o

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wird einfach an die Leitung 36 angeschlossen, um einen Teil der von der Pumpe y\ unter Druck gelieferten Flüssigkeit zu erhalten.

Das unter Hinweis auf Fig. 3 erläuterte System hat den Vorteil, einfach, kostengünstig und. besonders verläßlich zu sein« Selbstverständlich können alle Einzelheiten irgendwann einmal ausfallen. Um eine optimale Betriebs-. sicherheit zu, erhalten, kann man eine zusätzliche Einrichtung vorsehen, um die Zuführung von Säure oder Base zum Wasser abzuschalten, wenn ein mit dem pH-Wert zusammenhängendes Charaiteristikum erreicht wird oder überschritten wird. So kann man z.B. einen Korrosionsdetektor 6l,■ der auf Korrosionsvariable anspricht, über eine Leitung 63 ein Signal geben lassen, das kennzeichnend oder proportional für die Körrosiönsgeschwindigkeit im System ist. Dieses die Korrösionsgeschwindigkeit anzei gende Signal auf der Leitung 63 wird über einen Verstärker 65 an eine Spule 67 eines Relais gelegt, dessen Kontakte in Reihe mit der Stromversorgung 55 und dem Generator 68 liegt. Wenn bestimmte gefährliche Korrosionsverhältnisse auftreten, d.h. vom Detektor 61 erfaßt werden, und an die Spule 67 gelangen, dann wird die Spule 67 in dem Sinne betätigt, daß die von ihr gesteuerten Kontakte öffnen, was einer Trennung der eingeprägten Spannung von den Elektroden entspricht.

Die US-PS 2 987 685, 3 069 352, 3 I56 631 oder 3 25 ο beschreiben geeignete Instrumente zur Erfassung der mit · der Korrosionsgefahr zusammenhängenden Parameter für . vergleichbare Anlagen. Außerdem erhält man solche Instrumente im Handel unter dem Warenzeichen "Corrosometer" oder "Corrater" von der Firma Magna Corporation of Santa · Fe Springs, Kalifornien, USA.

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Man kann als zusätzlichen Detektor 6l auch einen zweiten pH-Wert Detektor verwenden, der so eingestellt ist, daß er in Betrieb tritt, wenn der pH-Wert sich unterhalb der Größe befindet, die an der Untergrenze des normalen Steuer- oder Regelbereiches liegt. Es ist bekannt, daß gerade in wässrigen Systemen der pH-Wert ein signifikantes Indiz für die Größe der Korrosionseigenschaften eines Systems ist. Anders ausgedrückt, heißt dies, daß die chemische Aggressivität, die zur Korrosion führt, ganz wesentlich vom pH-Wert des Systems abhängt. Mithin kann man entweder einen oder beide der Sensoren 61 bzw. 64 als Korrosionsdetektoren oder pH-Detektoren auslegen, die dann entweder eine direkte Regelung des pH-Wertes im System bewirken, oder als zusätzlicher Ausschalter für die geschlossene Regelschleife dienen.

Es sind auch noch eine Vielzahl weiterer Möglichkeiten für die Anordnung der Speise- und RücklauiLeitungen 5o bzw. 58 des Generators 48 denkbar. Im Gegensatz zu dem in Fig. J5 gezeigten System mit geschlossener Regelschleife, bei welchem der Säuregenerator aus dem geregelten wässrigen System selbst gespeist wird, kann man für den Säuregenerabr bzw. ggfs. Laugengenerator auch eine vollständig unabhängige bzw. getrennte Speisung vorsehen. Gemäß Fig. 4 ist ein eigener Tank 38a mit im wesentlichen pH-neutralem Inhalt und entsprechenden Ionen darin vorgesehen, seinen Inhalt über ein Ventil 51a der Zuführung 5o eines Säuregenerators 48a zuzuleiten, der im wesentlichen dem oben beschriebenen Generator 48 gleicht. Entsprechende Elektroden und eine in dieser Figur nicht gezeigte Spannungsversorgung sind wie oben unter Hinweis auf Fig. 3 erläutert vorgesehen, so daß durch die Anodenkammer 52 des Säuregenerators fließende Flüssigkeit über das Ventil 56 in den hinsichtlich des pH-Wer-

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tes zu steuernden Tank 32-fließt, und die durch die thodenkammer 54 fließende Flüssigkeit über das Ventil βο ■ abgegeben wird.

Anstelle des nur als Flüssigkeitsversorgung für den Generator 48a verwendeten Tanks 38a. kann dieser Tank 58a auch derjenige sein, der normalerweise das Aufbereitungswasser für das System liefert. Bei einer solchen Anordnung werden verschiedene Ventile, insbesondere die Ventile 51a und 56 so weit bzw. für jeweils solche Periodengeöffnet, daß man den gewünschten Aufbereitungs-Wasserfluß in das System erhält. ,Wenn zusätzliches Aufbereitungswasser erforderlich ist, der pH-Wert aber nicht geändert werden soll, bleiben die Ventile 5,1 ä. und 56 offen, das Ventil 60 ist geschlossen und die Stromversorgung aus der in Fig. 4 nicht gezeigten EMK für die Elektroden wird entweder gedrosselt oder ganz abgeschaltet. Die vorgehende Erörterung-zeigt, daß je nach den bestehenden technischen Forderungen die Funktion der Zuführung von Aufbereitungswasser und die Steuerung des pH-Wertes in verschiedenen Arten kombiniert werden können·.

Der Tank 38a in der Anordnung nach Fig. 4 kann noch in einer weiteren Betriebsweise eingesetzt werden. Kühlwassersysteme der beschriebenen Art und viele andere industrielle Wassersysteme verwenden entweder eine intermittierende oder eine kontinuierliche Zuführung von Mitteln zur Herabsetzung der Korrosion in Form von Natriumchromat oder Polyphosphate^ Zweckmäßig können solche Anti-Korrosionsmittel im Tank 38a vorrätig gehalten werden und dem System von diesem Tank aus zugeführt werden. Die dem elektrö-chemischen Säuregenerator 48a .in Fig. 4 zugeführte Flüssigkeit wäre dann also das Aufbereitungs-

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wasser für das System mit zugefügtem Antikorrosionsmittel. Bei einer solchen Anordnung können die Chlorid-Anionen im wesentlichen innerhalb des Tanks 38a aus dem Tank 38a entfernt werden. Die notwendigen Ionisierungssalze, Chromate und Phosphate werden von dem Antikorrosionsmittel geliefert.

Bei dem oben zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel und bei weiteren zu beschreibenden Ausführungsbeispielen beeinträchtigt der an der Elektrode des zum System zurückführenden Zweiges vorbeifließende Flüssigkeitsfluß den Wasserstand im System nicht, da alles Wasser aus diesem Zweig zurückgeführt und kein Wasser abgelassen wird. In einigen Systemen kann aber diejenige Wassermenge, die durch den Ablaufzweig führt, d.h. im Kathodenzweig eines Systems, in welchem der pH-Wert abgesenkt werden soll, Teil des insgesamt verlorenen Wassers sein, so daß man also doch eine relativ kleine Wassermenge ständig verliert. Andererseits kann ein solcher Verlust durch den zum Ablauf führenden Zweig durch differentielle Betätigung der Ventile in den beiden Zweigen sehr klein gemacht werden, obwohl der Abfluß durch den Abflußzweig nicht- für erhebliche Zeiten vollständig abgeschaltet werden kann, während der Säuregenerator arbeitet. Wie bereits oben erläutert wurde, ist die Strömungsgeschwindigkeit durch den Zweig, durch den Wasser mit Ionen wieder ins System zurückgeführt wird, von erheblicher Bedeutung. In einer Anordnung nach Fig. 4 kann man also die Ventile 56 und 60 so einstellen, daß man einen wesentlich größeren Durchfluß im Zweig 52 erhält, als durch den Zweig 5^ stattfindet, wodurch man die Hydroxylionen-Konzentration in dem Zweig mit niedrigerer Strömungsgeschwindigkeit erhöht, aber das System sonst nicht nachteilig beeinflußt. .

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Die oben beschriebenen elektro-chemischen Generatoren für Säureionen oder basische Ionen sind alle außerhalb desjenigen Tanks oder Behälters angeordnet, dessen pH-Wert gesteuert .werden soll. Es ist jedoch im Rahmen der' Erfindung durchaus ebenfalls möglich, einen Generator der hier beschriebenen Art für Säure- und/oder basische Ionen vollständig oder teilweise Innerhalb oder zumindest auf den Wänden des hinsichtlich des pH-Wertes zu steuernden Tanks anzuordnen, so daß eine enge Strömungsmittelverbindung besteht. Eine solche Anordnung ist in Pig· 5 gezeigt: Bei dem im Inneren angeordneten System nach Fig. 5 wird die umlaufende Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitstank 68 über eine Leitung 69 und eine Umwälzpumpe 7o gezogen. Die in diesem Säuregenerator verwendete Anode J2 ist -.wie Fig. 5 deutlich zeigt - innerhalb des Tanks 68 selbst, und .-.hier in der Nähe des Anschlusses der Auslaßleitung 69 angeordnet, so daß man an der Anode 72 vorbei eine relativ große Strömungsgeschwindigkeit erhält. Der Tank 68 weist ferner eine Ablaßleitung 7^ mit darin liegendem Steuerventil 76 auf. Eine Kathode 78 des elektro-chemischen Generators ist in der ausfließenden Strömung unmittelbar an der Anschluß-. stelle der Leitung 74 an den Tank angeordnet. Die beiden Elektroden 72 und 78 sind an die nicht gezeigte EMK angeschlossen.

Wie die- Figuren 6 und 7 zeigen, besteht die Kathode des innerhalb des hinsichtlich seines pH-Wertes zu steuernden Tanks angeordneten Generators aus einem im wesentlichen .zylindrischen, an beiden Enden offenen und mit vielen öffnungen versehenen Leiter 75, der innerhalb eines isolierenden Rohres 77 angeordnet ist, das seinerseits eine Vielzahl von öffnungen aufweist. Die öffnungen der Teile 75 und 77 fluchten jeweils miteinander. Das iso-

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lierende Rohr 77 ist unten in der bei 79 dargestellten Weise geschlossen; selbstverständlich führt aber die Leitung 74 ins Innere dieses zylindrischen Körpers hinein.

Die Kathode 78 ist größer als die Anode; infolgedessen hat das daran vorbeiströmende Wasser eine geringere Geschwindigkeit; ebenfalls ist die Stromdichte kleiner. Das vom Tank 68 abgezogene Wasser gelangt zu der hohlen Kathode durch die Durchbrechungen in der Elektrode und dem Isolator und von da durch den Boden des Isolierrohres in die Leitung 74. Die Kathode der Figuren 6 und 7 ist der in Fig. 2 dargestellten Kathode sehr ähnlich; die kreisförmige oder zylinderförmige Gestalt dieser Elektrode liefert eine erhöhte Wirksamkeit und sorgt für ein gutes Mitnehmen der an dieser Elektrode durch Dissoziation erzeugten Ionen. Es können auch anders ausgebildete und anders angeordnete Anoden und Kathoden verwendet werden, wenn der elektro-chemische. Ionengenerator ganz oder mindestens teilweise innerhalb des Flüssigkeitstanks oder der damit verbundenen Flüssigkeitsleitungen angeordnet ist, wie hier beschrieben wird.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist eine Elektrode, und zwar die Kathode im Fall der Erzeugung von Säureionen, nahe bei oder praktisch innerhalb der Auslaßleitung angeordnet. Die andere Elektrode kann entweder in der in den Tank einlaufenden oder in der aus dem Tank auslaufenden Strömung angeordnet sein, da in jedem dieser beiden Fälle der an dieser Elektrode vorbeifließende Strom innerhalb des Systems verbleibt.

Ggfs. kann man eine geschlossene Regelschleife für das System nach Fig. 5 vorsehen, welches die Bauteile 55» 61, 65, 64, 65, 66 und 67 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach

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Fig, 3 aufweist.

Di© Anordnung nach Pig- 5 kann wie die anderen hier beschriebenen Anordnungen auch dazu verwendet werden, die Zufuhr· von Hydroxylionen anstelle von' Wasserstoffionen · in den Tank sicherzustellen, um so den pH-Wert der Flüssigkeit im Tank 68 zu erhöhen.

Chemische Behandlung, insbesondere eine genaue Regelung des pH-Wertes ist meist in zirkulierenden oder umlaufenden Wassersystemen üblich. Es gibt aber eine Vielzahl von Systemen, bei denen das Wasser nicht mehrfach benützt wird, sondern praktisch im Durchlauf nur einmal.< Es handelt sich hier um solche Fälle, in denen ein ümwälzenjdes Wassers nicht wirtschaftlich ist, oder' so viel Wasser zur Verfugung steht, daß ein Umwälzen nicht notwendig erscheint. Bei diesen letzteren Systemen muß oft das Wasser ebenfalls einer chemischen Behandlung unter-? worfen werden, bevor es seine eigentliche Punktion durchführt. Auch in diesen Fällen ist oft eine Steuerung oder Regelung des pH-Wertes erforderlich. Der elektro-chemische Generator für Säure- oder basische Ionen läßt sich auch in diesen Fällen anwenden.

Bei dem "in Fig. 8 sehematisch dargestellten Einwegsystem ist eine Leitung 86 vorgesehen, durch welche eine Flüssigkeit von rechts nach links strömt und deren pH-Wert am linken Ende des Rohres eine bestimmte Größe haben soll. Um bei diesem Durchlaufsystem den pH-Wert auf den gewünschten Wert einzustellen und dort zu halten, wird Flüssig-' keit aus der Leitung 86 durch eine Anzapfungsleitung 88 mittels einer Pumpe 9o abgezogen, die den Zufluß eines T-förmigen Verbindungsstückes eines -Generators etwa-nach' Fig. 2 speist. Der Generator hat hier einen anodischen

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Zweig 92 und einen kathodischen Zweig 94. Wie weiter oben beschrieben wurde, sind die beiden Kammern, nämlich die anodische und die kathodische Kammer nahe beieinander angeordnet, wobei ein ungehinderter Plüssigkeitspfad zwischen den Kammern besteht. Eine EMK 96 ist dazu vorgesehen, die notwendige Spannung an die Elektroden zu legen. Wenn der pH-Wert abgesenkt werden soll, wird die Flüssigkeit, die durch den kathodischen Zweig 94 nach rechts strömt, über ein Ventil loo abgelassen. Die Flüssigkeit, die durch den anodischen Zweig 92 strömt, gelangt über ein Ventil Io2 und eine Rückführungsleitung Io4 wieder in das Rohr 86 an einer Stelle stromab von der Abzweigung der Stichleitung 88, wobei das wieder zugeführte Wasser mit dem durch das Rohr 86 laufende Wasser vermischt wird.

Um den pH-Wert der links aus· dem Rohr 86 ausfließenden Flüssigkeit durch eine Regelschleife auf dem gewünschten Wert zu halten, ist ein herkömmlicher pH-Wert-Detektor I06 zur Lieferung von Ist-pH-Werten vorgesehen, der eine Steuerschaltung I08 beaufschlagt. Das Signal vom Detektor I06 ist mithin das Istwertsignal. Die Regelschaltung I08 gibt ein Ausgangssignal über einen ersten Schalter Ho an die EMK 96, um entweder die abgegebene Spannung proportional oder im Intervall zu schalten bzw. zu steuern. Diese letztere Maßnahme dient - wie oben beschrieben - der Steuerung der Änderung des pH-Wertes durch den Säuregenerator.

In Fig. 8 ist noch eine weitere Möglichkeit einer geschlossenen Regelschleife für die Regelung des pH-Wertes dargestellt. Bei dieser anderen Ausführung wird das Signal von der Steuerschaltung I08 über einen in offener Stellung dargestellten zweiten Schalter 112 dann, wenn dieser Schalter geschlossen wird, an den Motor bzw. die

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Steuerschaltung für die Pumpe 90 gelegt. Mit anderen Worten: Auch hier kann die Regelschleife durch verändern der an den Elektroden liegenden Spannung oder durch entsprechende Veränderung des Durchflusses durchgeführt werden. Das von der Regel- oder Steuerschaltung I08 kommende Signal kann dabei sowohl durch einen der beiden Schalter Ho und 112 als auch über beide Schalter wirksam werden, so daß die Regelschleife praktisch zwei Stellglieder enthält, die den Istwert des pH-Wertes an den Sollwert angleicht.

Obwohl man die Pumpe 90 dazu verwenden kann, sehr genau ' die Strömungsmengen und Strömungsgeschwindigkeiten zu steuern, ist erkennbar, daß der unvermeidbare Druckunterschied zwischen dem Punkt der Abziehung der Flüssigkeit (Rohr 88) und dem Punkt der Wiedereinleitung eines Teils der Flüssigkeit (Sinführstelle der Leitung Io4) ausreichend sein kann, um den gewünschten Strömungsmittelfluß durch den Säuregenerator oder Laugengenerator aufrecht zu halten. Mit anderen WortentWenn dieser Druckunter- · schied relativ groß ist, dann kann man die Pumpe 90-und den Schalter 112 weglassen und nur mit einer einfachen Regelschleife über den Schalter Ho arbeiten.

.Es sind außer den beschriebenen Ausführungsformen noch weitere Ausführungsformen möglich. Beispielsweise arbeitet die Regelschleife schneller und auch wirtschaftlicher, wenn es möglich ist, die Strömung sowohl aus dem kathodischen Abzweig des Generators als auch aus dem anodischen Abzweig steuerbar in die Flüssigkeit zurückzuführen, 'deren pH-Wert einen besonderen und vorgegebenen Wert haben soll. In einem solchem Fall kann man sowohl den ganzen anodlschen Fluß als auch den ganzen kathodischen Fluß oder beide Flüsse aus.den entsprechenden Abzweigungen in beliebigen Verhältnissen gemischt in das System zurückführen. ■

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P a t entansprüche

Claims

PATENTANWÄLTE

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. 8- MÜNCHEN 25 · LIPOWSKYSTR. 10

ca-raa-lo Ko/b

Patentansprüche

Verfahren zur Veränderung des pK-Wertes eines wässrigen Systems im Wege einer Steuerung oder Regelung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

dissoziieren eines Teiles der Flüssigkeit des Systems auf dem Wege der Elektrolyse an zwei Elektroden;

mischen der an einer Elektrode erhaltenen elektrolysierten wässrigen Lösung mit der Lösung, deren pH-Wert geändert werden soll; und

ableiten der an der anderen Elektrode dissoziierten bzw. elektrolysierten Lösung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der hinsichtlich des pH-Wertes zu verändernden Lösung ein Teil in einen ersten Kanal oder Zweig fließt, und ein zweiter Teil in einen zweiten Kanal oder Zweig, daß das in jedem Zweig fließende Lösungsmittel an einer von zwei entgegengesetzt gepolten Elektroden vorbeifließt und dort elektrolysiert wird, und daß dann der aus einem Zweig kommende Teil der elektrolysierten Lösung dem System zugeführt, und der andere abgeleitet wird.
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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrolysieren innerhalb des die hinsichtlich des pH-Wertes zu verändernde Flüssigkeit aufnehmenden Behälters erfolgt, und daß das Ableiten der einen der beiden entgegengesetzt elektrolysierten Chargen durch eine der beiden Elektroden hindurch durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Elektroden die Spannung aus einer EMK aufgeprägt wird, und daß man die Spannung nach dem Prinzip einer Regelschleife nach Maßgabe eines Istwertes in der Flüssigkeit verändert, der hinsichtlich Größe, und ggfs. Vorzeichen in einem bekannten Verhältnis zum pH-Wert steht, oder der pH-Wert selber ist.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, zur Verminderung des prf-Wertes des Wassers in einem Kühlwassersystem mit Verdampfung des Wassers und umlaufendem Kühlwasser, · gekennzeiekke.fr furch folgende Verfahrens schritte: £ ^.

elektrolysieren des Wassers des Systems an einer Anode und einer Kathode derart,- daß ein Elektrolyt-Strom zwischen den Elektroden fließt;

umspülen der Anode mit Wasser aus dem System mit einem ersten vorgegebenen Durchsatz derart, daß an der Elektrode entstandene Wasserstoffionen mitgenommen werden}

zurückführen des mit Wasserstoffionen beladehen Wassers in das System;

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umspülen der Kathode mit Wasser aus dem System bei einem geringeren Durchsatz als dies für die erste Elektrode gilt;

entgültiges Ableiten zumindest des wesentlichen Teils derjenigen Lösung, welcher die Kathode umspült hat.
6. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß man das zum Auffüllen des Systems notwendige Wasser an den entgegengesetzt gepolten Elektroden elektrolysiert, den mit der erhöhten Wasserstoffionenkonzentration beladenen Teil des dissoziierten Wassers dem System zuführt, und den mit Hydroxyl-Ionen stärker beladenen Teil des zugeführten Wassers ableitet.
7. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß man zur Verringerung der Korrosionseigenschaften des Wassers im System dem System Korrosion verhindernde, dissoziierbare Stoffe zusetzt, und daß dieser Zusatz eine andere Ionenkonzentration hat, als an den Elektroden in solchem Maß erzeugt wird, daß ein elektrolytischer Strom zwischen den Elektroden aufrechterhalten bleibt.
8. Verfahren nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Istwertgeber für den pH-Wert ein die korrodierenden Eigenschaften des Wassers erfassender Detektor eine weitere Absenkung des ptf-Wertes durch die Regelschleife verhindert, wenn ein vorbestimmter, für die Korrosionsfähigkeit des Wassers kennzeichnender Wert erreicht wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, angewendet zur zusätzlichen Verringerung

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von Niederschlägen aus ausfallenden Ionen, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer Regelschleife oder einer Steuerung den pH-Wert des Wassers auf einem so niedrigen Wert hält, daß nur minimale Miederschläge auftreten, wobei Wasser aus dem System mit einem ersten Durchsatz an der Anode vorbeiströmt, und ein weiterer Teil des Wassers mit einem wesentlich kleineren Durchsatz an der Kathode vorbeiströmt, man an die Elektroden eine Spannung legt, die einen Elektrolyt-Strom zwischen den Elektroden fließen läßt, und im wesentlichen das ganze an der Anode vorbeigeflossene Wasser wieder zum System zurückführt, und im wesentlichen das ganze an der Kathode vorbeigeflossene Wasser ausscheidet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man (mittels eines Detektors) eine in vorbekannter Beziehung zum pH-Wert stehende Größe erfaßt, und den Durchsatz des an der Anode vorbeifließenden Wassers erhöht, wenn der Detektor eine Erhöhung des pH-Wertes anzeigt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man (mittels eines Detektors) einen mit dem pH-Wert in vorbekanntem Zusammenhang stehenden Parameter ' des Wassers erfaßt und die an die Elektroden gelegte Leistung erhöht, wenn der Parameter einen ansteigenden pH-Wert anzeigt.. ■
12. Verfahren nach Anspruch Io oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als mit dem pH-Wert des Wassers verknüpften Parameter die Korrosionsfähigkeit der Lösung erfaßt.
13. Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung des pH-Wertes

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einer wässrigen Lösung, gekennzeichnet durch: eine erste (14) und eine zweite (16) gemeinsam (15) gespeiste Leitung; einer positiv beaufschlagten Elektrode (24) in einem Kanal, und einer negativ beaufschlagten Elektrode (26) in der anderen Leitung! Mittel zum Treiben der Flüssigkeiten durch die beiden Zweige mit einer so großen Geschwindigkeit, daß die an der einen Elektrode (24) entstehenden Ionen nicht zur anderen Elektrode (26) gelangen können; und Anschlüsse an beiden Kanälen (I4,l6) stromauf der Elektroden zum Einleiten des in einem Kanal fließenden Lösungsmittels in die hinsichtlich des p]f-Wertes zu steuernde Lösung, und zum Ableiten des Lösungsmittels aus dem anderen Kanal (16).
14. Vorrichtung rach Anspruch Ii gekennzeichnet durch Steuermittel für die Strömungsgeschwindigkeit und/ oder den Durchsatz in beiden Kanälen (I4,l6) derart, daß der Durchsatz und/oder die Geschwindigkeit des im ersten Kanal (14) fließenden Lösungsmittels wesent lich größer ist, als im zweiten Kanal (16).
15. Vorrichtung nach Anspruch Ij5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Änderung des pH-Wertes der Lösung dienenden Ionen Wasserstoffionen sind, und daß Hydroxylionen an der zweiten Elektrode (26) erzeugt werden, und daß der mit Hydroxylionen beladene Teil der Flüssigkeit abgelassen wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die den ptf-Wert der Lösung ändernden Ionen Hydroxylionen sind, und Wasserstoffionen an der zweiten

' Elektrode entstehen, und daß mindestens ein Teil der mit den Wasserstoffionen bea.adenen Flüssigkeit abgeschieden wird.

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17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein hindernisloser Flüssigkeitspfad zwischen den Elektroden (24, 26) besteht. '-; ■ - '
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Strömungsmittel umflossene Oberfläche einer Elektrode (24) größer ist als die entsprechend umflossene Fläche der zweiten-Elektrode (26).
19. Vorrichtung nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (24) aus mehreren elektrisch miteinander verbundenen und geringem Abstand zueinander angeordneten Einzelelementen besteht, die von der Flüssigkeit umspült werden.
20. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Elektroden ein mit vielen Durchbrechungen·ausgebildetes Element aus leitendem Werkstoff ist. - ■
21. Vorrichtung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf von der mit Durchbrechungen ausgebildeten Elektrode ein mit ebensolchen Durchbrechungen ausgebildetes Element aus nichtleitendem Werkstoff (23) angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch Ij, gekennzeichnet durch ' Regel- oder Steuermittel zum Verändern des pH-Wertes in dem ersten Kanal (14). ..··. · -
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung- des ptf-Wertes in dem ersten/Kanal (14)

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die zwischen den Elektroden (24,26) liegende Spannung veränderbar ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch einen Detektor (64) zur Erzeugung eines für den jeweiligen pHf-Wert in der Lösung (32) kennzeichnenden Signales, und eine Steuereinrichtung oder einen Regler, (66) zur Veränderung der Spannung zwischen den Elektroden zur Veränderung des pH-Wertes der Flüssigkeit dadurch, daß zumindest die an einer" Elektrode vorbeigeflossene Flüssigkeit in einer ggfs. regelbaren Menge wieder in die Lösung (32) zurückgeführt wird (Fig. 3).
25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Zuleitung (I5) für die beiden Kanäle (I4,l6) mit den darin befindlichen Elektroden (24,26) aus der hinsichtlich des pK-Wertes zu verändernden Lösung gespeist ist.
26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode auf ihrer stromaufwärtigen Seite eine minimal benetzte leitende Fläche hat.
27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zusätzlichen Vorratstank (38) aufweist, aus dem mengenmäßig der Teil Lösungsmittel ersetzt wird, der dem ausgeschiedenen Lösungsteil entspricht, welcher durch den zweiten Kanal (l6) abgeschieden wird.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,

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daß aus dem zusätzlichen Tank (38a) mengenmäßig steuerbar Wasser in eine Trenneinrichtung etwa nach Anspruch 13 eingegeben wird, und daß die eine der beiden mit entgegengesetzt geladenen Ionen belad'ene Charge dem System ggfs. steuerbar oder regelbar zugesetz-t ist (Fig. 4). .
29. Vorrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die hinsichtlich des plf-Wertes zu steuernde Flüssigkeit in einem Behälter mit zwei Ablaß.öffnungen steht, und daß in unmittelbarer Nähe einer jeden Ablaßöffnung (69, 74) eine der beiden Elektroden (72, 73) vorgesehen ist., so daß ein Ionenstrom zwischen den Elektroden fließen kann, und daß zur Veränderung des plf-Wertes der Flüssigkeit im.Behälter aus einem der beiden Ablässe Flüssigkeit abgelassen wird.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Ablaßleitung, aus der kein Lösungsmit-

. tel zur Änderung des pH-Wertes des Systems abgelassen wird, Teil einer Umwälzeinrichtung für das System ist. - '

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