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Verfahren und Vorrichtung zur elektroosmotischen Entwässerung.
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Bei den filterpressenartigen elektrnosmotischen Entwässerungsvorrichtungen,
bei denen die zu behandelnde Masse mehreren Filterkammern über einen gemeinschaftlichen
Füllkanal zugeführt wird, hat es sich gezeigt, daß die in diesem Füllkanal während
des Osmosierungsvorganges vorhandene Masse je nach ihrer Beschaffenheit unter Umständen
zu Nebenerscheinungen, welche unerwünscht sein können, die Veranlassung geben kann.
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Einmal kann diese Masse einen elektrischen Nebenschluß zu den Massen
in den Filterkammern bilden und dadurch infolge Stromverzweigung einen gewissen
Verlust an elektrischer Energie hervorrufen. Eine zur Herabdrütkung dieses Nebenschlusses
angewendete den Verringerung des Querschnittes des Füllkanals oder der Filterkammern
bringt anderseits die Gefahr der Verstopfung und die Notwendigkeit eines höheren
Fülldruckes mit sich. Ferner hat sich bei den üblichen elektroosmotischen Filterpressen
öfters gezeigt, daß an den Füllöffnungen der einzelnen Kammern infolge größerer
Stromdichte eine Nebenosmose stattfindet, die zur Bildung eines Pfropfens führt,
der eine leichte Nachfüllung der Kammern behindert. Man hat aus diesem Grunde auch
schon eine Isolierung der Füllöffnung des Zuführungskanals vorgeschlagen.
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Die Erfindung bezweckt, die geschilderten Nebenerscheinungen in besonders
einfacher Weise zu beheben. Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten bei
der elektroosmotischen Entwässerung von Substanzen mittels fuilterpressenartiger
vorrichtung dadurch vermieden, daß zwischen die Filterkammern und die Zuführungsleitung
der Masse während der Einwirkung des elektrischen Stromes ein von Masse entleerter
Raum eingeschaltet wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der den Filterkammern
benachbarte Teil der Zuführungsleitung nach Füllung der Kammern und vor der Osmosierung
mittels eines Druckmittels, wie Dampf oder Luft, entleert wird. Auch können besondere
Füllkammern den einzelnen Filterkammern vorgeschaltet werden, die so bemessen sind,
daß während der Osmosierung eine dauernde Nachfüllung der Filterkammern unter Vermittlung
eines auf die Masse der Füllkammern wirkenden Druckmittels, z. B. Dampf, erfolgt.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. 1 und ia eine zur Ausübung des seren
Verfahrens geeignete Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel. Die Entwässerungsvorrichtung
besteht aus einer Reihe von Füllkammern A, B, C, D, E und von Filterkammern 1, II,
III, IV, V, welche in Wechselfolge angeordnet sind. Die Kammern A,B, C,D,E sind
auf der einen Seite durch die als Anoden dienenden Platten m1 bis m5 abgeschlossen,
während die Kammern I bis V durch die als Kathode wirkenden durchbrochenen Filterbleche
n1 bis n5 in zwei Abteilungen geteilt sind. Die anodenplatten m1 bis m5 sind am
unteren Ende mit Durchlässen al bis a5 versehen, über welche die Füllkammern A bis
E mit den Filterkammern I bis V in Verbindung stehen. An diese Durchlässe a1 bis
a5 schließen sich Führungsstücke f bis p
an, welche für die von
den Füll- nach den Filterkammern übertretende Masse Leitkanäle bilden. Die Füllkammern
sind durch kurze Kanäle e1 bis c5 in Verbindung mit dem Füllkanal S, welcher dadurch
gebildet ist, daß alle Platten mit einer gleichliegenden Bohrung versehen sind.
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Der zwischen den Elektroden liegende Teil der Filterkammern steht
durch Kanäle k1 bis k5 mit einem genau wie der Füllkanal S gebildeten Kanal s in
Verbindung, der von einer am Vorderende der vorrichtung gelegene Kammer G abgezweigt
ist. Die Kanäle e1 bis e5 und die Kanäle k1 bis k5 sind im Ouerschnitt gegeneinander
versetzt angeordnet, wie Abb. Ia erkennen läßt. Die zwischen den kathoden und den
nachfolgenden Füllkammern gelegenen Räume c1 bis c5 münden durch Kanäle i1 bis i5
in einen gemeinschaftlichen Ablaufkanal d. Der Füllkanal S führt nach einem Dreiwegehahn
U, dessen zweiter Ausgang mit dem Vorratsgefäß M für die Klasse und dessen dritter
Ausgang n-fit einem nicht näher dargestellten Dampferzeuger in Verbindung gebracht
werden kann.
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Der Kanal d führt über einen Wasserableiter F ebenfalls nach einem
Dreiwegehahn V, dessen zweiter Ausgang an Unterdruck und dessen dritter Ausgang
an einen Dreiwegehahn W angeschlossen ist, der seinerseits mit der Dampfzuleitung
Z bzw. der Kammer G eine Verbindung herzustellen gestattet. Die Rahmen der Filterkammern
I bis V sind aus einem elektrish isolierenden Stoff hergestellt, während die Füllkammern
A bis E aus Eisen bestehen können. In den Kanälen S und s liegen noch die Hähne
X und Y, mittels deren diese Kanäle abgesperrt werden können. Der Behälter H dient
zum Auffangen und Ableiten des aus dem Dampf entstehenden Kondenswassers.
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Der Entwässerungsvorgang geht bei der Vorrichtung nach der Erfindung
in folgender Weise vor sich: Die Dreiwegehähne U, V und W werden, wie die Zeichnung
zeigt, nach Schließung der Hähne X und Y so gestellt, daß der Kanal s mit dem Unterdruck
und der Kanal S mit dem Vorratsgefäß M in Verbindung steht. Dadurch werden die Filterkammern
I bis V und die damit durch die Kanäle a1 bis a5 verbundenen Füllkammern A bis E
entlüftet. Die Entlüftung findet von den über den Füllkanal S, den Dreiwegehahn
U und das Gefäß M an die Atmosphäre angeschlossenen Füllkammern A bis E aus durch
die Kanäle a1 bis a5, die Filterkammern I bis V und von da über die oberen Kanäle
k1 bis k5 und den Kanal s statt. Es kann der Hahn V nötigenfalls auch so gestellt
werden, daß auch der Kanal d an Unterdruck angeschlossen ist, wobei dann ein paralleler
zlveiter Entlüftungsweg über die Löcher der Bleche n1 bis n5, die Kanäle i1 bis
i5 und den Kanal d geschaffen wird. Gleichzeitg wird lie Masse aus dem Gefäß M durch
den Atnosphärendruck über die Fülleitung S und die Kanäle el bis c in die Füllkammern
A bis E und weiterhin durch die Kanäle a1 bis a5 in lie Filterkammern I bis V hineingedrückt
ind füllt diese an.
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Nunmehr werden die Dreiwegehähne U, V, W derart umgestellt, daß der
Hahn V mit der Abwasserleitung F und die Kanäle S und s mit der Dampfleitung Z in
verbindung treten. Außerdem werden die Hähne X und Y geöffnet. Es wird infolgedessen
der den Filterkammern benachbarte Teil der Kanäle S und s durch den Dampf entleert.
Statt Dampf kann natürlich auch Druckluft verwendet werden. Hierauf werden die Hähne
X und Y sowie W geschlossen. Der Leere Füll-? kanal S und damit das in den Füllkammern
A bis E befindliche Material steht jetzt unter Dampfdruck.
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Nunmehr wird der elektrische Strom eingeschaltet, Er fließt von der
positivén Elektrode m2 durch die Füllung der Kammer I nach der negativen Elektrode
n1, von dieser nach der äußeren Kammer B und der positiven Elektrode m2 nach den
Füllkammern C usw., so daß sämtliche Kammern nebenschlußfei hintereinandergeschaltet
sind. In den Filterkammern ist der elektrische Strom somit gezwungen, seinen richtigen
Weg zu gehen, und die Osmose findet an der gewünschten Stelle, nämlich an den positiven
Elektroden n1 bis n5, statt, während das Wasser durch die negativen Elektroden n1
bis n5 abfließt. Das abfließende Wasser läuft durch die Räume c1 bis c5 und die
Kanäle i1 bis i5 nach dem Wasseabscheideer F ab und wird durch das aus den Füllkammern
A bis E infolge des Dampfdruckes nachrückende Frischmaterial- ersetzt.
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Die zur Überleitung des Frischmaterials von den Füllkammern nach
den Filterkammern dienenden, an die Durchlässeal bis aó angeschlossenen Führungsstücke
f bis J sind zweckmäßig so ausgebildet, daB das Frischmaterial auf der Seite der
negativen Elektroden n1 bis n5 in die Filterkammern eintritt und sich dann längs
dieser Elektroden hochschiebt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die an der positiven
Elektrode stattfindende Kuchenbildung nicht durch das nasse Frisdhmaterial gestört
wird. Der Rauminhalt der Füllkammern A bis E ist dabei so bemessen, daß er dem vorher
festgesetzten Entwässerungsgrade entspricht, so daß die Füllkammern am Ende des
Verfahrens leer sind oder doch nur einen kleinen Rest Füllmaterial
enthalten.
Nach Beendigung des Entwässerungsvorganges werden die Hähne nach der Filterseite
hin geschlossen, die Presse geöffnet und die Kuchen herausgenommen.
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Da nach der Erfindung der ganze Füllungs-und Entwässerungsvorgang
nur mit einem geringen Druck vor sich gehen kann, bietet der Bau einer Entwässerungsvorrichtung
auch in großen Abmessungen keine Schwierigkeiten mehr. Da ferner der Nebenschluß
durch den Füllkanal wegfällt, kann mit dickeren Kuchen gearbeitet werden. Weiterhin
ermöglicht die Tatsache, daß während des ganzen Verfahrens nur ein geringer Druck
zur Anwendung kommt, der unter einer Atmosphäre gehalten werden kann, die Ersparnis
schwerer Zugspindeln und hydraulischer Verschlußvorrichtungen und die Steigerung
der Kammerzahl auf ein der zur Verfügung stehenden Gleichstromspannung entsprechendes
Maß.