DE3121014A1 - Process for decarbonising water - Google Patents

Process for decarbonising water

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DE3121014A1 DE19813121014 DE3121014A DE3121014A1 DE 3121014 A1 DE3121014 A1 DE 3121014A1 DE 19813121014 DE19813121014 DE 19813121014 DE 3121014 A DE3121014 A DE 3121014A DE 3121014 A1 DE3121014 A1 DE 3121014A1
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Abstract

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Description

Titel : Verfahren zur Entkarbonisierung Title: Process for decarbonisation

von Wassei'.by Wassei '.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entkarbonisierung von Wasser, wobei das Bikarbonationen enthaltende Wasser durch ein Reaktionsgefäß geleitet wird, in dem die Bikarbonationen in Karbonationen umgewandelt werden.The invention relates to a method for decarbonizing water, the water containing bicarbonate ions being passed through a reaction vessel in which the bicarbonate ions are converted into carbonate ions.

Das für den industriellen Bedarf verwendete Wasser muß in fast allen Anvendungsfällen praktisch frei von Calciumbikarbonat sein, weil sonst unervünscht· Reaktionen, wie z.B. Kesselsteinbildung, beim Erhitzen des Wassers zu Störungen in Apparaturen und Anlagen führen.The water used for industrial use must be practically free in almost all applications calcium bicarbonate, because otherwise undesirable reactions such as scale formation during Heating the water can lead to malfunctions in equipment and systems.

Es ist in der Wasseraufbereitung seit langem bekannt, durch Zusätze von Chemikalien das Calciumbikarbonat in eine wasserunlösliche Verbindung überzuführen oder das Calcium in seiner ionogenen Form durch Natriumionen oder Wasserstoffionen *u ersetzen. Die seit langem bekannten Verfahren .zeigen jedoch aus heutiger Sicht Nachteile, so z.B. alle Fällungsverfahren, die große Mengen an Chemikalien erfordern, insbesondere Calciumoxid; sie benötigen einen erheblichen Aufwand für den Antransport der Chemikalien, für die Lagerung, für die Dosierung und für die chemische Umsetzung mit dem Bikarbonat. Die deshalb fast ausschließlich praktizierten Ionenaus taue chve rfahren erfordern weniger Aufwand, bewirken aber eine von den Behörden und der Allgemeinheit nicht mehr akzeptierte Aufsalzung der Gewässer, also eine schwere Umweltbelastung. Dabei kann die Aufsalzung der Wässer bis zu Ίοο % erreichen. Schwerwiegende NachteileIt has long been known in water treatment to convert calcium bicarbonate into a water-insoluble compound by adding chemicals or to replace calcium in its ionic form with sodium ions or hydrogen ions * u. However, from today's point of view, the long-known processes show disadvantages, for example all precipitation processes that require large amounts of chemicals, in particular calcium oxide; they require considerable effort for the transport of the chemicals, for storage, for dosing and for the chemical reaction with the bicarbonate. The ion exchange processes, which are practiced almost exclusively for this reason, require less effort, but cause an increase in salt water, which is no longer accepted by the authorities and the general public, in other words, severe environmental pollution. The salting of the water can reach up to Ίοο%. Serious drawbacks

36-387036-3870

anderer Art orgeben sich vor allem dort, wo kein· Chemikalien zur Verfügung stehen, beispielsweise in ariden Gebieten für den Betrieb von Meerwasserentsalzungsanlagen. Bevor das Meerwasser in derartigen Anlagen aufkonzentriert wird, z.B. durch Erhitzen in den Verdampfern, muß ebenfalls entkarbonisiert werden, um den Betrieb überhaupt zu ermöglichen. In solchen FKIlen ist es sogar lebensnotwendig, die Entkarbonisierung ohne Zudosierung von Chemikalien bewerkstelligen zu können.of a different kind occur especially where there is no Chemicals are available, for example in arid areas for the operation of seawater desalination plants. Before the seawater is concentrated in such systems, e.g. by Heating in the evaporators must also be decarbonised in order to enable operation at all. In such areas, it is even vital to decarbonize without additional dosing of chemicals to be able to accomplish.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, mit Hilfe elektrischer Energie und ohne Chemikalienzugabe von außen die im Vaster enthaltenen Bikarbonationen in Karbonationen umzuwandeln, die·· zum Kristallisieren und/oder zum Zerfall zu bringen und somit eine Kesselsteinbildung beim Erhitzen odor andere Störungen zu vermeiden.This is where the invention begins, on which the object is based, with the aid of electrical energy and to convert the bicarbonate ions contained in the Vaster into carbonate ions without the addition of chemicals from the outside, which are used for crystallization and / or for To bring about disintegration and thus to avoid the formation of scale during heating or other disturbances.

Gesäß der Erfindung wird dies· Aufgabe dadurch gelöst, daß die in den natürlich vorkommenden Wässern gelösten Inhaltsstoffe mittels elektrischer Energie chemisch so verändert werden, daß sie mit den im Wasser enthaltenen Bikarbonationen zu Karbonationen reagieren, wobei diese chemische Veränderung in einen Reaktor erfolgt, der mittels ionendurchlässiger Membranen in Zellen unterteilt und mit Elektroden für die Energiezuführung versehen ist.According to the invention, this object is achieved in that the naturally occurring waters dissolved ingredients by means of electrical energy are chemically changed in such a way that they become carbonate ions with the bicarbonate ions contained in the water react, whereby this chemical change takes place in a reactor which is divided into cells by means of ion-permeable membranes and provided with electrodes for the supply of energy.

Durch diese Umwandlung der in den natürlich vorkommenden Wässern enthaltenen Stoffe und deren Reaktion mit dem Bikarbonat zu kontrolliert eliminierbaren Folgeprodukten wird nicht nur die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe vorteilhaft gelöst, sondern es wird zudem erreicht, daß die dafür notwendigen apparativen Einrichtungen unkompliziertThrough this conversion of the substances contained in the naturally occurring waters and their reaction with the bicarbonate to form secondary products that can be eliminated in a controlled manner, not only the object on which the invention is based is advantageously achieved, rather, it is also achieved that the equipment required for this is uncomplicated

aufgebaut sind und ein in hohem iMaße betriebssicheres Verhalten haben. Ein weiterer Vorteil ist, daß für die an sich bekannten Membranen weder eine chemische noch eine thermische Überbelastung auftritt. Als besondeier Vorteil ist zu verzeichnen, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren an den Stofftransportflachen, also den Membranen, keine Ablagerungen und Vertrustungen entstellen können. Es kommt ferner als Vorteil hinzu, daß Umwandlung und chemische Reaktion mit dem Bikarbonat von der Spaltung und/oder der Kristallisation getrennt ist und damit beide Verfahrensscliri tte unbeeinflußt voneinander optimiert werden können. Ein anderer, wesentlicher Vorteil ist, daß die Umwandlung und Umsetzung in dem erfindungsgemäßen Reaktor sowohl in die alkalische (OH-Reaktor) als auch in die saure Richtung (Η-Reaktor) erfolgen kann, woraus sich wieder die vorteilhafte Möglichkeit ergibt, den einen Reaktortyp für die Eliminierung des Bikarbonats und den anderen für die Konditionierung des behandelten Wassers zu verwenden. Es ist ferner auf vorteilhafte Weise möglich, die Umwandlungsprodukte der gegenpoligen Zellen zur Konditionierung dem Produktwasser zuzugeben. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich ferner dadurch aus, daß beim OH-Reaktor Produktwasser, also entkarbonisiertes Wasser, durch den Kathodenraum fließt, beim Η-Reaktor dagegen Rohwasser.are constructed and have a highly reliable behavior. Another advantage is that the membranes known per se are neither chemically nor thermally overloaded. A particular advantage is that, according to the process according to the invention, no deposits and fouling can be disfigured on the material transport surfaces, that is to say the membranes. Another advantage is that the conversion and chemical reaction with the bicarbonate are separated from the cleavage and / or the crystallization, so that both process segments can be optimized without being influenced by one another. Another essential advantage is that the conversion and conversion in the reactor according to the invention can take place in the alkaline (OH reactor) as well as in the acidic direction (Η reactor), which again results in the advantageous possibility of one type of reactor to use for the elimination of the bicarbonate and the other for the conditioning of the treated water. It is also possible in an advantageous manner to add the conversion products of the cells of opposite polarity to the product water for conditioning. The method according to the invention is further characterized in that in the OH reactor product water, that is to say decarbonized water, flows through the cathode space, while in the Η reactor, on the other hand, raw water.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß beim Typ OH-Reaktor der Anodenflüssigkeit in einem Kreislauf der aus dem Rohwasser auskristallisierte Feststoff, CaCO (Calciumkarbonat) zugegeben wird. Eine andere, ebenfalls vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet, sich dadurch aus, daß beim Typ Η-Reaktor derAn advantageous development of the invention is characterized in that the OH reactor type the anolyte in a circuit is the solid, CaCO, which has crystallized out of the raw water (Calcium carbonate) is added. Another, likewise advantageous development of the invention is characterized by are characterized by the fact that the type Η reactor

Kathodenraum kontinuierlich durchspült wild unri die gebildeten Feststoffe außerhalb der Zelle abgeschieden werden. Ferner ist von Vorteil, daß beim OH-Reaktor die Calciumkarbonat-Rückfühiung durch Rohvasser ersetzt weiden kann, wenn im Ronwasser die Natriumkonzentralion aquivalentmäßig dem zu entfernenden Bikarbonatanteil entspricht. Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß eventuell auftretende Vertrustungen an den Elektroden und/oder an den Membranen durch Umkehr der Wanderungsrichtung der Ionen mittels Umpolung beseitigt werden können.The cathode compartment is continuously flushed through the wild unri die formed solids are deposited outside the cell will. Another advantage of the OH reactor is that the calcium carbonate is returned by raw water can be replaced if the sodium concentration in the Ron water is equivalent to that to be removed Bicarbonate content. An essential development of the invention is that possibly Any build-ups on the electrodes and / or on the membranes can be eliminated by reversing the direction of migration of the ions by means of polarity reversal can.

Eine besonders wichtige Weiterbildung der Erfindung betrifft die Entkarbonisierung von Wässern, die überwiegend andere Anionen als Bikarbonationen enthalten, insbesondere solche, die noch vor der Wasserstoffionenbildung entladen werden. Diese Weiterbildung besteht darin, daß mittels Membranen das Abwandern der Anionen sowohl aus dem Kathodenraum als auch aus den Anodenraum verhindert wird, nicht aber das Wandern der Kationen, so daß zwischen den Membranen ein Reaktionsraum für die Entkarbonieierung entsteht.A particularly important development of the invention relates to the decarbonization of water, which predominantly Contain anions other than bicarbonate ions, especially those that occur before hydrogen ion formation be discharged. This development consists in the migration by means of membranes the anions both from the cathode compartment and from the anode space is prevented, but not the migration of the cations, so that between the membranes Reaction space for decarbonation is created.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, Elektroden und Membranen in einer. Folge von Grundeinheiten anzuordnen, wobei das jeweilige Verfahrensprinzip den Aufbau der Grundeinheit bestimmt.Another development of the invention consists of electrodes and membranes in one. result of To arrange basic units, with the respective procedural principle determines the structure of the basic unit.

-4a--4a-

In den Zeichnungen sind drei Ausfiihrungsbeispiele dei Erfindung schematisch daigestellt. Es zeigt:There are three exemplary embodiments in the drawings dei invention shown schematically. It shows:

Fig. 1 einen LängsmittelscJmi 11 dui cn einen üJI-fieaktor und das Fließschema1 shows a longitudinal center line 11 by means of a control actuator and the flow sheet

Fig.2 einen Längsmittelschnitt duicn einen H-Reaktor und das Fließschema2 shows a longitudinal center section through an H reactor and the flow sheet

Fig.3 einen Längsmittelschnitt durch einen Η-Reaktor mit anodischer und kathodischer Sperrmembran für Anionen und das Fließschema.3 shows a longitudinal center section through a Η reactor with anodic and cathodic barrier membrane for anions and the flow diagram.

In einem Behälter 1 befindet sich eine kationendurch ■ lässige und anionensperrende Membran 2., durch die nur ein Ionentransport aber nicht ein Flüss-igkeitsaustausch erfolgen kann. Die treibende Energiedifferenz Tür den Iqnentransport erzeugen die Anode 3 und die, z.B. zylindrisch angebrachte,-Kathode k. Durch die Leitung 5 wird ständig mittels der Pumpe 6 Produktwasser in den Kathodenraum geleitet, durch die Leitung 7 dagegen mittels der Pumpe 8 Calciumkarbonat-Suspension in den Anodenraum. In Verlauf der elektrochemischen Reaktion wandern die Calciumionen aus dem Anodenraum von der Anode 3 weg durch die Membran 2 hindurch in den Kathodenraum zu der Kathode U. An der Anode 3 werden Wasserstoffionen gebildet, die mit den Karbonat-Anionen letztlich nach folgendem SchemaIn a container 1 there is a cation-permeable and anion-blocking membrane 2. through which only an ion transport but not an exchange of liquid can take place. The driving energy difference for the internal transport is generated by the anode 3 and the, for example, cylindrically attached cathode k. Product water is constantly passed through line 5 by means of pump 6 into the cathode space, while through line 7, by means of pump 8, calcium carbonate suspension is fed into the anode space. In the course of the electrochemical reaction, the calcium ions migrate from the anode compartment away from the anode 3 through the membrane 2 into the cathode compartment to the cathode U. Hydrogen ions are formed at the anode 3, which ultimately combine with the carbonate anions according to the following scheme

reagieren:react:

2 H+ + CO3" m- H2O + CO^2 H + + CO 3 " m- H 2 O + CO ^

vobei als Zwischenreaktion für die Auflösung des rückgeführten Calciumkarbonates die Bikarbonatbildung mittels des oben entstandenen Kohlendioxids von Bedeutung ist:as an intermediate reaction for the dissolution of the recirculated calcium carbonate, the bicarbonate formation by means of the carbon dioxide created above is important:

[2"] CaCO3 + CO2 + H2O ► Ca(HCO3)[2 "] CaCO 3 + CO 2 + H 2 O ► Ca (HCO 3 )

und dann, unter Abwanderung der Calciumionen, spaltet sich das dissoziierte ,HCO„ -Ion unter Wasserstoffioneneinvirkung, voraus sich die summarieche Beziehung £ 1 "J ergibt.and then, with migration of the calcium ions, the dissociated HCO "ion splits under the action of hydrogen ions, before the summary relationship £ 1 " J results.

An der Kathode werden über die Entladung der Metall-Ionen letztlich Hydroxyl·!οη·η gebildet nach' der Beziehung:At the cathode, hydroxyl ·! Οη · η are ultimately formed after the discharge of the metal ions Relationship:

[33 C· ♦ Z H2O — Ψ Ca++ + 2 OH" + H3 [33 C · ♦ Z H 2 O - Ψ Ca ++ + 2 OH "+ H 3

Dieses Calciumhydroxid gelangt Über die LeitungThis calcium hydroxide reaches the pipe

zum Rohvasser, das durch die Leitung 1o zugeführtto the raw water, which is fed through the line 1o wird« Nach der Mischung beider Reale t and en bildet“After the mixture of both realities is formed sich aus dem Calciumbikarbonat weitgehend unlös- * *largely insoluble from the calcium bicarbonate- * * lichee Calciumkarbonatιlichee calcium carbonate

[kl 2 Ca++ + 2 OH" + 2 HCO~ ►· 2 CaCO3J+ 2H3O [kl 2 Ca ++ + 2 OH "+ 2 HCO ~ ► · 2 CaCO 3 I + 2H 3 O

das in Kriataller 11 abgeschieden und der Pumpenvorlage 12 als Suspension zugeleitet wird. Diese wird wieder zum Teil mittels der Pumpe 8 und durch die Leitung 7f wie oben beschrieben, in den Anodenraum zurückgeführt. Da bei der Kristallisation mehr Calciumkarbonat entsteht, als für die Rückführung benötigt wird, wird der :Überschuß durch die Leitung 13 abgeleitet, beispielsweise in denwhich is deposited in Kriataller 11 and fed to the pump reservoir 12 as a suspension. This is partly returned to the anode compartment by means of the pump 8 and through the line 7 f as described above. Excess discharged through the line 13, for example, in: Since in the crystallization more calcium carbonate is produced than is needed for the return, which is

Kanal 1A. <■"Channel 1A. <■ "

31 21OH31 21OH

Zur pH-Regulierung wird dem Produktwasβer in der Leitung 15 durch die Leitung i6 saures Wasser in der gewünschten Menge zugegeben. Es wird in einer der erfindungsgemäßen Anordnung analogen Anordnung erzeugt, in der jedoch die Elektroden gegenpolig geschaltet sind. Dabei wird sowohl in den von der kationendurchl&ssigen Membran umschlossenen innen liegenden Kathodenraum 17· als auch in den außen liegenden Anodenraura 18 Produktwasser durch die Leitung 19 zugegeben und aus dee Anodenraum 18 durch die Leitung 2o mit Hydroxylionen angereicherte KathodenflUssigkeit ausgeschleust. Die mit Wasserst off ionen angereicherte Anodenflüssigkeit wird in der erforderlichen Menge aittels der Pumpe 21 durch die Leitung 16 in die Produktwasser führende Leitung 15 g«g»ben, wodurch sich der gewünschte pH~Vert einstellt.To regulate the pH, the product water is added to the Acid water was added to line 15 through line 16 in the desired amount. It will be in a the arrangement according to the invention is generated analogous to the arrangement, but in which the electrodes are of opposite polarity are switched. In doing so, both the inside enclosed by the cation-permeable membrane lying cathode compartment 17 · as well as in the outside lying anode chamber 18 product water is added through line 19 and from the anode chamber 18 through the line 2o discharged cathode liquid enriched with hydroxyl ions. The anolyte enriched with hydrogen ions is leading in the required amount by means of the pump 21 through the line 16 into the product water Line 15 g «g», making the desired pH ~ Vert adjusts.

In Fig.2 ist eine gegenpolig geschaltete Anordnung dargestellt. In einest Behälter 1* befindet eioh •ine kAtlonendürOhlKssige und anionensperrende Heabran 2', durch die nur ein Ionen-, aber nicht ein Flüssigkeitsaustausch erfolgen kann. Die treibende Energiedifferenz für den Ionentransport erzeugen die Kathode 3* und die, beispielsweise zylindrisch angebrachte, Anode k1. Durch die Leitung 51 wird der «u entkarbonisierende Rohwasserstron in den Anodenraum 6* geleitet. Durch die Leitung 7* gelangt ein anderer Rohvaeseranteil in den Kathodenraust 8*. Ια Verlauf der elektrochemischen Reaktion wandern die Calcium- und Natriuaionen des Rohwassers aus dem Anodenraum 6' von der Anode 4* weg, durch die Membran 2' hindurch in den Kathodenraum 8 *. An der Anode 4* werden Wasserstoffionen gebildet, die mit dem im' Rohwasser enthaltenen Bikarbonat ionenIn Figure 2, a polarity-switched arrangement is shown. In a container 1 * there is a cold, ion-blocking, ion-blocking head 2 'through which only an exchange of ions, but not a liquid, can take place. The driving energy difference for the ion transport is generated by the cathode 3 * and the anode k 1, which is attached for example in a cylindrical manner. The raw water stream which is to be decarbonised is passed through the line 5 1 into the anode space 6 *. Another portion of the Rohvaeser reaches the cathode chamber 8 * through the line 7 *. In the course of the electrochemical reaction, the calcium and sodium ions in the raw water migrate from the anode compartment 6 'away from the anode 4 *, through the membrane 2' into the cathode compartment 8 *. At the anode 4 * hydrogen ions are formed, which ions with the bicarbonate contained in the 'raw water

wie folgt reagieren: [5l H+ + HCO" ►■ HO + CO2 react as follows: [5l H + + HCO "► ■ HO + CO 2

Dieses, nun Kohlendioxid enthaltende Wasser, gelangt durch die Leitung 91 in den Entgaser 1o', wo das Kohlendioxid auf bekannte Weise, beispielsweise durch Einblasen von Luft, ausgetrieben und durch die Leitung 11' abgeleitet wird. Das entkarbonisierte und von gelöstem Kohlendioxid befreite Wasser fließt als Produkt durch die Leitung 12'.This water, which now contains carbon dioxide, passes through the line 9 1 into the degasser 10 ', where the carbon dioxide is expelled in a known manner, for example by blowing in air, and discharged through the line 11'. The water that has been decarbonized and freed from dissolved carbon dioxide flows as a product through line 12 '.

An der Kathode 3' werden über die Entladung der Metallionen Hydroxylionen gebildet nach den Beziehungen:At the cathode 3 ', hydroxyl ions are formed via the discharge of the metal ions according to the relationships:

Ca + 2 HgO *■ Ca++ + 2 0H~ + H^Ca + 2 HgO * ■ Ca ++ + 2 0H ~ + H ^

[?] 2 Na + 2 H2O * 2 Na+ + 2 OH" + H2 [?] 2 Na + 2 H 2 O * 2 Na + + 2 OH "+ H 2

Die Kathodenflüssigkeit wird mittels.der Pump· 13' als innerer Kreislauf durch die Leitung 14' umgewälzt, wobei auskristallisierte oder ausgefallene Peststoffe im Abscheider 15' abgetrennt und durch die Leitung 16' entfernt werden. Ein Teiletrom 17 * des Hydroxylionen enthaltenden Kreislaufes wird zur pH-Regulierung in die Produktwasserleitung 12' gegeben. Diese AusSchleusungen 16* und 17' aus dem Kreislauf 1*»' werden durch entsprechende Zugabe frischen Rohwassers durch die Leitung 7' in den Kathodenraum 8' ergänzt.The catholyte is drawn off by means of the pump 13 ' circulated as an internal circuit through the line 14 ', with crystallized or precipitated Pesticides in the separator 15 'separated and through the line 16 'can be removed. A parts trough 17 * of the circuit containing hydroxyl ions is added to the product water line 12 'to regulate the pH. These Auschleusungen 16 * and 17 'from the Circuit 1 * »'are added accordingly fresh raw water through the line 7 'in the cathode compartment 8' added.

In Fig. 3 ist day K lie Dschenin einer Anordnung mit anodischer und kathodischer Sperrmembran für Anionen dargestellt. In einem Behälter 1" befinden sich zwei kationendutclilässige und anionensperrendeIn Fig. 3 day K lie Dschenin an arrangement with anodic and ka t hodischer barrier membrane shown for anions. In a container 1 ″ there are two cationic and anionic blocking ones

Membranen 2" und 3"» durch die nur Ionentransport aber kein FlüssigkeJtsaustausch erfolgen kann. Dabei begrenzt die Membran 2" den Anodenraum V mit der Anode 5" und die Membran 3" begrenzt den Kathodenraum 6" mit der Kathode 7"· Zwischen den beiden Membranen 2" und 3" befindet sich der Reaktionsraum 8" in den der zu entkarbonisierende Rohwasserstrom 9" eingeleitet wird. Im Verlauf der elektrochemi schen Reaktion wandern Metallionen, beispielsweise die Kationen des Natriums und Calciums, aus dem Reaktionsraum 8" durch die Membran 3n in den Kathodenraum 6", werden an der Kathode 7" entladen und reagieren mit dem Wasser nach den bereits dargestellten Beziehungen £.6} und C 7] · Die Kathodenflüssigkeit wird mittels der Pumpe 1on als innerer Kreislauf durch die Leitung 11" umgewälzt, wobei auskristallisierte oder ausgefallene Feststoffe im Abscheider 12" abgetrennt und mit einem Teil der Kathodenflüssigkeit durch die Leitung 13" ausgeschleust werden. Ein Teilstrom l4" des Ifydroxylionen enthaltenden Kreislaufs wird zur pH-Regulierung in dip Produktwasserleitung I5" gegeben.Membranes 2 "and 3" through which only ion transport but no liquid exchange can take place. The membrane 2 "delimits the anode space V with the anode 5" and the membrane 3 "delimits the cathode space 6" with the cathode 7 " Raw water stream 9 "is introduced . In the course of the electrochemical reaction, metal ions, for example the cations of sodium and calcium, migrate from the reaction chamber 8" through the membrane 3 n into the cathode chamber 6 ", are discharged at the cathode 7" and react with the Water according to the relationships already shown £ .6} and C 7] · The catholyte is circulated by means of the pump 1o n as an internal circuit through the line 11 ", whereby crystallized or precipitated solids are separated in the separator 12" and part of the catholyte is passed through line 13 ″. A substream 14 ″ of the circuit containing hydroxyl ions is fed into dip product water line 15 ″ to regulate the pH.

- 9 -BAD ORSGfNAL- 9 - BAD ORSGfNAL

-:":- ί 31210Η /3 ->- - : " : - ί 31210Η / 3 -> -

Die Ausschleusungen 13" und 1-V' aus dem Kreislauf 11" werden durch entsprechende Zugabe von Produktwasser !<■" ergänzt. An der Anode 5" weiden Anionen entladen, wobei die im entladenen Zustand beständigen gasförmig entweichen, wie z.B. die Chloridionen in Form von Chlor, und die nicht beständigen, wie z.B. entladene Sulfationen, mit dem Wasser nach der Beziehung reagieren:The discharges 13 "and 1-V 'from the circuit 11 "are achieved by adding product water accordingly ! <■ "added. Graze at the anode 5" Discharge anions, whereby those that are stable in the discharged state escape in gaseous form, such as the Chloride ions in the form of chlorine, and the non-permanent ones, such as discharged sulfate ions, with react to the water after the relationship:

£8 J SO24 + H2O ► 2* H+ ·+ SO^" + 0£ 8 J SO 24 + H 2 O ► 2 * H + · + SO ^ "+ 0

Die erzeugten Wasserstoffionen wandern von der Anode 5" weg, durch die Membran 2" hindurch in den Reaktionsraum 8", wo die Umsetzung mit den Bikarbonationen nach der Beziehung £5} erfolgt. Dieses, nun Kohlendioxid gelöst enthaltende Wasser, gelangt durch die Leitung 17" in den Entgaser 18", wo das Kohlendioxid auf bekannte Weise, z.B. durch Einblasen von Luft, ausgetrieben und durch die Leitung 19" abgeleitet wird.The generated hydrogen ions migrate from the Anode 5 "away, through the membrane 2" into the Reaction chamber 8 ", where the implementation with the bicarbonate ions takes place according to the relation £ 5}. This, Water now containing dissolved carbon dioxide passes through line 17 "into degasser 18", where the carbon dioxide is expelled in a known manner, e.g. by blowing in air, and through the Line 19 "is derived.

Die Anodenflüssigkeit wird mittels der Pumpe 2o" als innerer Kreislauf durch die Leitung 2 1" umgewälzt, wobei auskristallisierte oder ausgefallene Feststoffe im Abscheider 22" abgetrennt und ausgeschleust werden 23". Verluste werden durch Zugabe von Produktwasser 2h" ergänzt.The anolyte is circulated by means of the pump 2o "as an internal circuit through the line 2 1", with crystallized or precipitated solids being separated and discharged in the separator 22 "23". Losses are supplemented by adding product water for 2 hours.

- Io -- Io -

BAD ORIGINAt: * BATH ORIGINAL: *

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Claims (18)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Kntkarbonisierung von Wasser unter Überführung der Bikarbonat ionen in Karbonationen, dadurch gekennzeichnet, daß die in den natürlich vorkommenden Wässern gelösten Inhaltsstoffe mittels elektrischer Energie chemisch so verändert werden, daß sie mit dem im Wasser enthaltenen Bikarbonationen zu Karbonationen reagieren, wobei diese chemische Veränderung in einem Reaktor erfolgt, der mittels ionenduichläseiger Membranen in Zellen unterteilt und mit Elektroden für die Energiezuführung versehen ist.1. Process for decarbonising water under Conversion of bicarbonate ions into carbonate ions, characterized in that the ingredients dissolved in the naturally occurring waters by means of electrical energy are chemically changed in such a way that they react with the bicarbonate ions contained in the water to form carbonate ions, this chemical change taking place in a reactor, the Divided into cells by means of ion-sealable membranes and with electrodes for the supply of energy is provided. 2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kathodenraum der Kathode (U) Hydroxyl ionen erzeugt, diese von der Anode (3) durch -eine anionensperrende und kationendurchlässige Membran getrennt und mit den Bikarbonationen des Rohwassere zur Reaktion gebracht werden.2. The method according to claim 1, characterized in that in the cathode compartment of the cathode (U) generated hydroxyl ions, these are separated from the anode (3) by an anion-blocking and cation-permeable membrane and reacted with the bicarbonate ions of the raw water. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausreichende Metallionenkonzentration für die Hydroxylionenbildung durch Rückführung des ausgefällten Calciumkarbonates im Raum der Anode (3) erzeugt wird.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that a sufficient metal ion concentration for the formation of hydroxyl ions by Recirculation of the precipitated calcium carbonate is generated in the space of the anode (3). k. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Calciumkarbonatüberschuß aus den Kreislauf (7) der Rückführung ausgeschleust wird (13ι1Μ· k. Process according to claims 1 to 3 »characterized in that the excess calcium carbonate is discharged from the circuit (7) of the return (13ι1Μ · 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Produktwasser in den Raum der Kathode (k) zurückgeführt wird.5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that product water is returned to the space of the cathode (k) . 6. Verfahren nach den Ansprüchen \,2th und 5» dadurch gekennzeichnet, daß Rohwasser in den Raum der Anode (3) geleitet wird.6. The method according to claims \, 2 t h and 5 »characterized in that raw water is passed into the space of the anode (3). -11--11- 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dartuich gekennzeichnet, daß-die Reinigung der Membranen durch Umkehr der Wanderungsrichtung der Ionen erfolgt7. The method according to claims 1 to 6, dartuich characterized in that the membranes are cleaned by reversing the direction of migration of the ions 8. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits im Anodenraum (61) Wasserstoff ionen erzeugt und mit den Bikarbonationen des Rohwassers zur Reaktion gebracht werden, andererseits die im Kathodenraum (81) erzeugten Hydroxylionen mittels einer anionensperrenden und kationendurchlässigen Membran (21) an der Wanderung zur Anode und Reaktion mit den Wasserstoffionen gehindert werden.8. The method according to claim 1, characterized in that on the one hand in the anode compartment (6 1 ) hydrogen ions are generated and reacted with the bicarbonate ions of the raw water, on the other hand the hydroxyl ions generated in the cathode compartment (8 1 ) by means of an anion-blocking and cation-permeable membrane ( 2 1 ) are prevented from migrating to the anode and reacting with the hydrogen ions. 9. Verfahren nach den Ansprüchen \ und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zu entkarbonisierende Rohwasser (5') durch den Anodenraum (61) geleitet wird.9. The method according to claims \ and 8, characterized in that the raw water to be decarbonized (5 ') is passed through the anode space (6 1 ). 10. Verfahren nach den Ansprüchen 1,8 und 9» da-1 durch gekennzeichnet, daß die Kathodenflüssigkeit in einem Kreislauf (1^') umgewälzt wird, aus dem ausgefallen· Feststoffe, beispielsweise Hydroxide, ausgeschleust werden (161).10. The method according to claims 1,8 and 9 »da- 1 , characterized in that the catholyte is circulated in a circuit (1 ^ ') from which precipitated solids, for example hydroxides, are discharged (16 1 ). 11. Verfahren nach den Ansprüchen 1,8,9 und 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die von Feststoffen befreite Kathodenflüssigkeit (17') ganz oder teilweis· in das entkarbonisierte Produktwasser (12') eingeleitet wird.11. The method according to claims 1,8,9 and 1o, thereby characterized in that the catholyte (17 ') freed from solids wholly or partially is introduced into the decarbonized product water (12 '). 12. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine kationendurchlässige und anionensperrende Membran (2H) den Anodenraum (V ) und eine ebensolche (3") den Kathodenraum (6") begrenzt, wobei zwischen beiden Membranen der Reaktionsraum (#") für die Eritkarbonisierung gebildet wird.12. The method according to claim 1, characterized in that a cation-permeable and anion-blocking membrane (2 H ) delimits the anode space (V) and a similar one (3 ") delimits the cathode space (6"), with the reaction space (# ") between the two membranes. ) is formed for the Eritkarbonisierung. - 12 -- 12 - 13· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Anodenraum (hn) nichtflüchtige Anionen den Elektrolyten darstellen. \k. Verfahren nach den Ansprüchen 1, '2 und t '3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytlösungen der Elektrodenräume (^",0") aus dem Produktwassei (2k",Ib") entnommen verden.13. Process according to Claims 1 and 12, characterized in that non-volatile anions represent the electrolyte in the anode space (h n ). \ k. Process according to claims 1, '2 and t' 3, characterized in that the electrolyte solutions of the electrode spaces (^ ", 0") are taken from the product water (2k ", Ib") . 15· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 12 bis 1^, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Hydroxylionen ira Kathodenraum (6") durch Ausschleusung von Kathodenflüesigkeit (i3w) eingestellt wird.15. Process according to Claims 1 and 12 to 1 ^, characterized in that the concentration of hydroxyl ions in the cathode space (6 ") is set by discharging cathode liquid (i3 w ). 16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 12 bis .15· dadurch gekennzeichnet, daß aus den Kreisläufen der Elektrodenflüssig;keit»n (11",21") Feststoffe abgetrennt und ausgeschleust werden (13",23").16. The method according to claims 1 and 12 to .15 characterized in that solids are separated from the electrode liquid circuits (11 ", 21") and discharged (13 ", 23"). 17. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohvasserstront (9") durch den Reaktionsraum (8n) geleitet und seine Bikarbonat ionen mit den anodisch erzeugten Wasserstoff ionen zur Reaktion gebracht werden.17. The method according to claims 1 and 12 to 16, characterized in that the Rohvasserstront (9 ") passed through the reaction space (8 n ) and its bicarbonate ions are reacted with the anodically generated hydrogen ions. 18. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 17 mit entsprechenden Elektroden- und Meiabrananordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß große Einheiten aus einer alternierenden Folge von Grundeinheiten aufgebaut sind.18. The method according to claims 1 to 17 with corresponding electrode and Meiabran arrangements, characterized in that large units an alternating sequence of basic units are constructed.
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