DE3619086A1 - Verfahren zum entsalzen von wasserhaltigen loesungen, vorrichtung zur durchfuehrung desselben sowie deren verwendung - Google Patents
Verfahren zum entsalzen von wasserhaltigen loesungen, vorrichtung zur durchfuehrung desselben sowie deren verwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entsalzen von
wasserhaltigen Lösungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1; eine Vorrichtung zu seiner Durchführung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 7 sowie deren Verwendung
gemäß Patentanspruch 9.
Die Entsalzung von wasserhaltigen Lösungen, wie sie in der
Natur als Grund- und Oberflächenwasser, Brackwasser oder
Meerwasser, in chemischen Prozessen als salz- und ggf.
zusätzlich lösungsmittelbeladene Abwässer oder auch als
Produkte von chemischen Prozessen oder Auslaugungsverfahren
auftreten können, ist ein häufig auftretendes Problem
in der Chemischen Industrie.
Dabei ist die Entsalzung derartiger wasserhaltiger Rohlösungen
mittels Membranprozessen vorteilhaft, als die
Entsalzung energie- und damit kostengünstig erfolgen kann.
Bei den herkömmlichen Membranprozessen ist es nachteilig,
daß das anfallende Konzentrat relativ verdünnt anfällt,
was Abwasserprobleme mit sich bringt. Unter anderem sind
Schwierigkeiten beim Einleiten salzhaltiger Abwässer in
Vorfluter von Kläranlagen aufgetreten; auch vom Gesetzgeber
wird ein zunehmend höherer Entsalzungsgrad derartiger
Abwässer erwartet (Wasserhaushaltsgesetz).
Es ist daher wünschenswert, die bekannten Membran-Entsalzungsverfahren
dahingehend zu verbessern, daß sie abwasserärmer
bei vertretbaren Kosten arbeiten.
Es sind bereits verbesserte Membranentsalzungsanlagen
bekannt geworden, die durch Kombinationen der Membranprozesse
mit anderen Trennverfahren höhere Produktausbeuten
erreichen. Von Rautenbach, GVC-Tagung "Membranverfahren in
der Umwelttechnik", Aachen, Dezember 1985, wird berichtet,
daß bei Umkehrosmose eine Produktausbeute von 85% und mit
Elektrodialyse eine Ausbeute von 95% erzielt werden konnte.
Diese erhöhte Ausbeute im Elektrodialyseverfahren ist
bedingt durch das Verfahren der sog. "Stromumkehr". Dabei
werden in bestimmten Zeitabständen Rohlösung und Konzentrat
in den Zellen der Elektrodialysevorrichtung vertauscht.
Dadurch kommt es, insbesondere bei Großanlagen,
während der Stromumkehr zu einer Vermischung beider Lösungen,
die sich besonders bei großen Konzentrationsunterschieden
zwischen Konzentrat und Rohlösung sehr störend
bemerkbar machen. Es wird versucht, diese Nachteile durch
eine aufwendige Anlagensteuerung zu vermeiden.
In der DE-PS 29 51 703 ist ein Membranverfahren für die
Höher-Konzentrierung des anfallenden Konzentrats beschrieben,
in welchem ausfallende Lösungsbestandteile an Keim-
und Kernbildungskristallen, die dem Konzentrat zugegeben
und durch die Membrananordnung hindurchgeleitet werden,
auskristallisieren. Das angegebene Beispiel zeigt, daß bei
diesem Verfahren eine 92%-ige Ausbeute an entsalztem
Produkt erzielt wird. Untersuchungen der Erfinder der
vorliegenden Anmeldung haben gezeigt, daß hier die Zugabe
calciumhaltiger Partikel zum Konzentrat - wie es bspw. bei
der Herstellung von Düngesalzen aus dem Konzentrat erwünscht
ist - zur Abscheidung der Teilchen auf den Membranen
und zu deren Zusatz/Verklebung führt.
Ein weiteres gattungsgemäßes Verfahren zur Höher-Konzentrierung
von Nitraten und Calciumcarbonat unter Vermeidung
von Niederschlägen auf den Membranen einer Elektrodialysestation
ist in der DE-OS 33 38 194 beschrieben. Hier wird
das aus der Elektrodialysevorrichtung abgezogene Konzentrat
einer Fällung unterworfen, um die Konzentration
fällbarer Substanzen möglichst niedrig zu halten. Es wird
eine Aufkonzentration des Nitrates auf ca. 0,2 kg N₂/m³
erzielt, so daß sich hier die Ausbeute entsalztes Produkt
zu ca. 94% errechnet.
Die bisherigen Verfahren sind jedoch insofern nachteilig,
als sie immer noch relativ niedrig konzentrierte Konzentratströme
liefern, die erhebliche Abwasserprobleme aufwerfen.
Die Produkt-Ausbeute könnte noch verbessert werden.
Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, die Produktausbeute
bei der Entsalzung wasserhaltiger Lösungen unter
Einsatz von Elektrodialyseverfahren wesentlich zu erhöhen,
um die Abwasserentsorgungskosten wesentlich zu erniedrigen
und eine kostengünstigere Entsorgung oder Verwertung des
hochkonzentrierten Konzentrats, als bisher, zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen
Verfahren durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1
aufgeführten Merkmale gelöst. Weiterhin bezieht sich die
Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 7 sowie
auf die Verwendung der Vorrichtung nach den Merkmalen des
Patentanspruches 9.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird das in einer herkömmlichen Elektrodialysezelle
anfallende Konzentrat über eine oder mehrere
Trennstufen im Kreis geführt, wobei diese Trennstufen
bspw. mehrere Fällungsstufen sein können, mit oder ohne
Festkörperabscheider geführt, wobei die fällbaren Substrate
unter Einsatz geeigneter Fällungsmittel abgeschieden
werden und die besser löslichen Roh-Lösungsbestandteile
durch die Kreisführung des Konzentrats aufkonzentriert
werden. Durch dieses Verfahren kann das Abwasservolumen
gegenüber herkömmlichen Membranprozessen in überraschender
Weise drastisch verringert werden. Die Ergebnisse einer
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage
haben gezeigt, daß Produktausbeuten von über 99% ohne
Schwierigkeiten erzielbar sind.
Durch kontinuierliche Zugabe von Fällungsmitteln wie NaOH,
KOH oder Ca(OH)₂ wird im Konzentratkreislauf der Gehalt an
fällbaren Substanzen auf einem konstant niedrigen Niveau
gehalten. Die gleiche oder ähnliche Wirkung kann auch die
elektrolytische Erzeugung von OH--Ionen bewirken, wie sie
beispielsweise im Elektrodialyseverfahren auftreten oder
gesondert, bspw. mittels Zusatzelektroden, leicht herstellbar
sind.
Beim Betrieb mit höheren Stromdichten kann es vorteilhaft
sein, wenn das im Kreis geführte Konzentrat vor Eintritt
in die Elektrolysezelle etwas angesäuert wird. Dies kann
durch Zugabe von Säure oder durch anodisch erzeugte H⁺-Ionen,
wie sie bspw. im Elektrodialyseprozeß anfallen
oder getrennt von diesem erzeugt werden können, erfolgen.
Das Eindampfen von Abwässern ist ein weiteres übliches
Verfahren zur Verringerung/Minimierung der Abwassermenge.
Dieses Eindampfen ist jedoch insofern nachteilig, als es -
verglichen mit Membranverfahren - sehr teuer ist.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren fallen so kleine Mengen
hochkonzentrierter Abwasser-Konzentrate an, daß eine
Verdampfung dieser Konzentrate aus dem erfindungsgemäßen
Verfahren ohne überproportionale Erhöhung der Produktkosten
wirtschaftlich sinnvoll ist.
Nachfolgend ist in der Tabelle I ein Vergleich der Kosten,
die beim Eindampfen des im herkömmlichen Membranprozeß
anfallenden Konzentrats auftreten mit denen des Eindampfens
des beim erfindungsgemäßen Verfahrens anfallenden
Konzentrats, aufweist, wobei davon ausgegangen wird, daß
die Eindampfung 50-fach teurer als der Membranprozeß ist.
Wie aus Tabelle I ersichtlich, kann durch die mit den
erfindungsgemäßen Verfahren erreichten höheren Vorkonzentrationen
des Konzentrats eine drastische Senkung der
Verdampfungs-Kosten erzielt werden. Damit wird für viele
Anwendungsfälle erstmals eine Eindampfung wirtschaftlich
sinnvoll.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur abwasserfreien
Arbeitsweise eingesetzt werden; dies ist insbesondere
dann sinnvoll, wenn die anfallenden Konzentrat-Salze eine
wirtschaftliche Verwendung finden können, bspw. als Dünger.
Für diese abwasserfreie Verfahrensführung ist es
notwendig, daß das Konzentrat möglichst hochkonzentriert
wird, da sonst zu hohe Kosten auftreten. Für die Anwendung
als Düngesalze sind möglichst hohe Gehalte an Calcium,
Magnesium, und Nitraten erwünscht, wogegen Natrium unerwünscht
ist, da es die Bodenstruktur zerstören kann.
Für den speziellen Anwendungsfall der abwasserfreien
Verfahrensführung erreicht das erfindungsgemäße Verfahren
eine weit über 100-fache Anreicherung der einzelnen Ionen,
wobei der Anreicherungsfaktor definiert ist als:
E f = Ckonzentrat/(CRohlösung-CProdukt)
Bei einer Konzentratverwertung als Düngemittel ist es von
Nutzen, Kaliumhydroxid als Fällungsmittel einzusetzen, um
dem Boden gleichzeitig das Nährelement Kalium zuzuführen
und somit einen Volldünger zu erzeugen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert,
in deren einziger Figur ein Fließschema einer erfindungsgemäßen
Entsalzungsanlage für Rohwasser dargestellt
ist.
Eine herkömmliche Elektrodialysezelle 10 mit einem Kathodenraum
7, einem ersten und einem zweiten Anodenraum 8
und zwei diese trennenden Membraneinrichtungen 6
weist einen Rohlösungszulauf 9 in und einen Produktwasserabzug
16 aus der Membraneinrichtung 6 und einen Konzentratzulauf
13 aus dem Konzentratkreislauf in und einen
Konzentratabzug 20 aus der Membraneinrichtung 6 auf; der
Kathodenraum 7 ist mit dem Konzentratabzug 20 verbunden
und besitzt einen über einen Gasabscheider 15 zu einer
Fällungsvorrichtung 18 führenden Kathoden-Konzentratabzug
17. Die Fällungsvorrichtung 18 besitzt eine Laugenzuführung
19 aus einem Laugenbehälter zur Einstellung eines für
die Fällung in der Fällungsvorrichtung 18 optimalen pH-
Wertes. Der Überstand der Fällungsvorrichtung wird über
eine Überstandsabzugsleitung 22 in eine Nachfällungsanlage
12 geführt, in der eine Nachfällung - hier durch CaCO₃ -
stattfindet. Das aus der Nachfällungsanlage stammende
Konzentrat wird zumindest teilweise wieder in die Membraneinrichtung
6 zur weiteren Elektrodialyse durch die
Konzentratrückführungsleitung 13 geführt. In der Konzentratrückführungsleitung
13 ist eine Säurezufuhrleitung
aus einem Säurebehälter 11 angeschlossen, um das aus der
Nachfällungsanlage 12 stammende Konzentrat für optimale
Elektrolysebedingungen anzusäuern. Die Nachfällungsanlage
besitzt ferner einen Konzentratabzug 21 und einen Überstandsabzug
23, hieran kann sich bspw. eine Verdampfungsanlage
für das Lösungsmittel od. dgl. anschließen.
Selbstverständlich kann die Säure- und Laugenzufuhr vollautomatisch
über pH-Messung in den jeweiligen Konzentratleitungen
und dementsprechendes Öffnen/Schließen von
Ventilen und Ansteuern von Pumpen dosiert werden, wie es
im allgemeinen Fachwissen jeden Anlagenbauers liegt.
Selbstverständlich können auch noch andere Fällungsstufen
an die erfindungsgemäße Anlage angeschlossen werden; ggf.
kann eine Konzentratablaufleitung bei wasserfreier Arbeitsweise
mit einem üblichen Verdampfer verbunden werden.
Beim Betrieb der in der einzigen Figur der Zeichnung
dargestellten Anlage hat sich gezeigt, daß für die hier
angegebenen Fällungsanlagen ein pH-Wert von 8 bis 10
optimal war, während nach Durchlaufen der Calciumcarbonat-
Nachfällungsanlage eine Ansäuerung des Konzentrats im
Konzentratkreislauf für die Elektrolyse sinnvoll war. Der
mit Calciumcarbonat gefüllte Filter ist dabei als kombinierte
Fällungs- und Trennvorrichtung zu sehen.
In einer erfindungsgemäßen Anlage, wie in der einzigen
Figur der Zeichnung dargestellt, wurde Rohwasser in einem
700-stündigen Betriebslauf aufbereitet. In der nachfolgenden
Tabelle II ist die Zusammensetzung des eingesetzten
Rohwassers, des erhaltenen Produktwassers und Konzentrats
und der Anreicherungsfaktor für wichtige Ionen angegeben.
Das Konzentrat wurde im Kreislauf geführt, wobei das
Verhältnis Konzentratumlaufvolumen : Rohwasservolumen 1 : 4
betrug. Unter diesen Bedingungen konnte die Laugenzugabe
(KOH) auf 1,34 Mol/m³ Produkt und damit ein Fällungs-pH-
Wert von 8.5 bis 9 eingestellt werden. Eine externe Säurezugabe
zum Konzentrat erfolgte nur am Anfang und wurde dann
eingestellt, da die anodisch erzeugten H⁺-Ionen zur Absenkung
des pH-Wertes auf pH 7, den für diese Elektrolyse
günstigen Wert, ausreichten.
Die so betriebene Anlage erzeugte auf 9750 l Produktwasser
50 l flüssiges Konzentrat. Es ergibt sich eine Ausbeute an
entsalztem Produkt von 99,5%.
Neben dem flüssigen Konzentrat fielen die abgeschiedenen
Niederschläge als ein Granulat an, das größtenteils aus
Calciumcarbonat mit kleineren Mengen an Magnesiumsalzen
und Sulfat bestand.
Der Calciumgehalt im Konzentrat stellte sich bei Werten um
120 mg/l ein, wohingegen der Sulfatgehalt mit einem durch
Sulfatdosierung erhöhten Anfangswert von 5500 mg/l auf
8760 mg/l anstieg und damit einen Anreicherungsfaktor von
über 190 erreichten. Auch für die wichtigen Ionen Nitrat,
Magnesium und Sulfat errechnete sich ein Anreicherungsfaktor
von über 190.
Störungen durch den hohen Sulfatgehalt wurden im Dauerbetrieb
nicht beobachtet, da überschüssiges Sulfat in der
Fällungsvorrichtung mit ausgefällt wurde.
Im Dauerbetrieb ohne Stromumkehr wurde die Elektrodialysezelle
alle 48 Std. mit verdünnte Salzsäure gespült, wobei
vor dem Spülvorgang die Zelle entleert wurde, um eine
Konzentratverdünnung zu vermeiden.
- Bezugszeichenliste
6 Membraneinrichtung
7 Kathodenraum
8 Anodenräume
9 Rohlösungszulauf
10 Elektrodialysezelle
11 Säurezuführung
12 Nachfällungsvorrichtung
13 Konzentratrückführung aus 12
14 Konzentratablauf aus 18
15 Gasabscheider
16 Produktwasserablauf
17 Konzentratabzug aus 7
18 Fällungsvorrichtung
19 Laugenzuführung
20 Konzentratabzug aus 6
21 Konzentratabzug aus 12
22 Überstandsabzugsleitung aus 18
23 Überstandsabzugsleitung aus 12
Claims (9)
1. Verfahren zum Entsalzen von wasserhaltigen Lösungen
durch Auftrennung in einen salzentreicherten Produktstrom
und einen salzangereicherten Konzentratstrom unter Einsatz
der Elektrodialyse, wobei die zu entsalzende Lösung in
einer Elektrodialysestation in einen Produktstrom und einen
Konzentratstrom aufgetrennt wird und der Konzentratstrom
einem Trennverfahren unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Konzentrat im Kreis durch (eine)
Trennvorrichtung(en) geführt wird und dadurch die durch
das/die Trennverfahren abtrennbaren Anteile aus dem Konzentrat
abgeschieden und das im Kreis geführte Konzentrat
an nicht durch das/die Trennverfahren abtrennbaren Bestandteilen
stark angereichert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Trennverfahren eine Fällung mittels NaOH; KOH; -Ca(OH)₂,
sulfathaltigen Stoffen oder Mischungen; durch
elektrolytisch erzeugte OH--Ionen od. Mischungen derselben
ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Konzentrats vor
Eintritt in die Elektrolysezelle durch Zugabe von Säuren,
elektrolytisch erzeugte H⁺-Ionen oder Mischungen aus diesen
abgesenkt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis Umlaufvolumen des die Elektrodialyseanlage
durchlaufenden Konzentrats : wasserhaltiger Ausgangslösung
auf kleiner als ca. 0,5 eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentratstrom ganz oder
teilweise durch einen Kathodenraum und/oder durch einen
Anodenraum geleitet wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlich oder diskontinuierlich
abgezweigter Anteil des Konzentratstromes
in einem Verdampfer eingedampft wird, wobei das einzudampfende
Volumen bevorzugt weniger als 4% des entsalzten Lösungsstromes
ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Elektrodialysestation
mit einem oder mehreren Elektrodialysezellen mit
Kathodenraum und durch Membranen von diesen getrennten
Anodenraum und einer Trennanlage zum Abtrennen von Bestandteilen
aus dem Konzentratstrom, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennanlage eine mehrstufige Fällungsanlage;
(eine) Fällungs- und (eine) Trennvorrichtunge(n) oder
(eine) kombinierte Fällungs- und Trennvorrichtunge(n) und
eine Rückführung des Konzentrats aus der Trennanlage zur
Elektrodialysezelle (10) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß eine oder mehrere Elektrodialysezelle(n) (10) eine
(oder mehrere) Zusatzanode(n) oder -kathode(n) zur
Erzeugung von H⁺- oder OH--Ionen im Anoden- oder Kathodenraum
(7) aufweist(en).
9. Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder
8 zum Entsalzen salzhaltiger wasserhaltiger Lösungen, z. B.
von Brackwasser, nitrat- oder sulfathaltigen Lösungen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19863619086 DE3619086A1 (de) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | Verfahren zum entsalzen von wasserhaltigen loesungen, vorrichtung zur durchfuehrung desselben sowie deren verwendung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19863619086 DE3619086A1 (de) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | Verfahren zum entsalzen von wasserhaltigen loesungen, vorrichtung zur durchfuehrung desselben sowie deren verwendung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3619086A1 true DE3619086A1 (de) | 1987-12-10 |
Family
ID=6302434
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19863619086 Withdrawn DE3619086A1 (de) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | Verfahren zum entsalzen von wasserhaltigen loesungen, vorrichtung zur durchfuehrung desselben sowie deren verwendung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3619086A1 (de) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4303000A1 (de) * | 1993-02-03 | 1994-08-04 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur selektiven Abtrennung von Sulfat aus sulfathaltigem Abwasser |
| EP0613862A2 (de) * | 1993-02-03 | 1994-09-07 | Metallgesellschaft Aktiengesellschaft | Verfahren zur Reduzierung der Schadstoffkonzentration von aus industriellen Prozessen stammenden Abwässern |
| WO1995003119A1 (de) * | 1993-07-22 | 1995-02-02 | Mueller Hans Guenter | Elektrodialysator zum entsalzen von salzlösungen und verfahren zum entsalzen von salzlösungen durch elektrodialyse |
| WO1995006513A1 (de) * | 1993-09-03 | 1995-03-09 | Finke, Gretel | Elektro-dialyse-verfahren sowie elektro-dialyse-einrichtung |
| WO1995011741A1 (de) * | 1993-10-25 | 1995-05-04 | Bwt Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur aufbereitung von salzhaltigen lösungen |
| DE10320368A1 (de) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | Süd-Chemie AG | Verfahren zur Aufbereitung von nitrathaltigen Abwässern |
| WO2013081799A1 (en) * | 2011-11-28 | 2013-06-06 | General Electric Company | Desalination system and method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3795609A (en) * | 1971-12-28 | 1974-03-05 | Administrator Environmental Pr | Reverse osmosis-neutralization process for treating mineral contaminated waters |
| US4188291A (en) * | 1978-04-06 | 1980-02-12 | Anderson Donald R | Treatment of industrial waste water |
| DE2951703C1 (de) * | 1978-05-11 | 1982-12-23 | Boeing Environmental Products Inc., Seattle, Wash. | Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung einer Verschmutzung von halbdurchlaessigen Trennmembranen |
| DE3338194A1 (de) * | 1983-10-20 | 1985-05-02 | Klaus Prof. Dr. 6551 Roxheim Kock | Verfahren und vorrichtung zur verhinderung einer niederschlagsbildung auf membranen |
| DE2505735C2 (de) * | 1974-02-13 | 1986-06-12 | Compagnia Tecnica Industrie Petroli S.p.A., Rom/Roma | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen kristalliner Zitronensäure |
-
1986
- 1986-06-06 DE DE19863619086 patent/DE3619086A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3795609A (en) * | 1971-12-28 | 1974-03-05 | Administrator Environmental Pr | Reverse osmosis-neutralization process for treating mineral contaminated waters |
| DE2505735C2 (de) * | 1974-02-13 | 1986-06-12 | Compagnia Tecnica Industrie Petroli S.p.A., Rom/Roma | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen kristalliner Zitronensäure |
| US4188291A (en) * | 1978-04-06 | 1980-02-12 | Anderson Donald R | Treatment of industrial waste water |
| DE2951703C1 (de) * | 1978-05-11 | 1982-12-23 | Boeing Environmental Products Inc., Seattle, Wash. | Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung einer Verschmutzung von halbdurchlaessigen Trennmembranen |
| DE3338194A1 (de) * | 1983-10-20 | 1985-05-02 | Klaus Prof. Dr. 6551 Roxheim Kock | Verfahren und vorrichtung zur verhinderung einer niederschlagsbildung auf membranen |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4303000A1 (de) * | 1993-02-03 | 1994-08-04 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur selektiven Abtrennung von Sulfat aus sulfathaltigem Abwasser |
| EP0613862A2 (de) * | 1993-02-03 | 1994-09-07 | Metallgesellschaft Aktiengesellschaft | Verfahren zur Reduzierung der Schadstoffkonzentration von aus industriellen Prozessen stammenden Abwässern |
| EP0613862A3 (de) * | 1993-02-03 | 1994-12-28 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur Reduzierung der Schadstoffkonzentration von aus industriellen Prozessen stammenden Abwässern. |
| WO1995003119A1 (de) * | 1993-07-22 | 1995-02-02 | Mueller Hans Guenter | Elektrodialysator zum entsalzen von salzlösungen und verfahren zum entsalzen von salzlösungen durch elektrodialyse |
| WO1995006513A1 (de) * | 1993-09-03 | 1995-03-09 | Finke, Gretel | Elektro-dialyse-verfahren sowie elektro-dialyse-einrichtung |
| WO1995011741A1 (de) * | 1993-10-25 | 1995-05-04 | Bwt Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur aufbereitung von salzhaltigen lösungen |
| DE10320368A1 (de) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | Süd-Chemie AG | Verfahren zur Aufbereitung von nitrathaltigen Abwässern |
| WO2013081799A1 (en) * | 2011-11-28 | 2013-06-06 | General Electric Company | Desalination system and method |
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