DE4022170A1 - Vorrichtung zur regeneration von ionenaustauschermaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regenerieren von Ionenaustauschermaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 38 05 813 A1 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Elektroden und insbesondere die Elektrode zum Überlagern des Gleichspannungsfeldes mit einer Wechselspannung oder einer pulsierenden Gleichspan­ nung so auszubilden, daß die Apparatur einfach aber doch besonders effektiv ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspuch 1 gekennzeichne­ te Vorrichtung gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung in Seitenansicht und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Der Behälter 1 ist als ein oben offener aufrecht stehender Zylinder ausgebildet. Unmittelbar oberhalb des Bodens ist eine sich in einem kleinen Abstand vom Boden und im wesentlichen parallel zu diesem erstreckende Anode 2 angeord­ net. Auf dieser befindet das zu behandelnde Ionenaustauscher­ material 3. In einem Abstand über dem Ionenaustauscherma­ terial erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Anode 2 eine im wesentlichen plattenförmig ausgebildete Kathode 4. Über dem Austauschermaterial erhebt sich bis zu einem Niveau 5 eine Flüssigkeit 6, die in dem gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel Wasser ist. Der Abstand der Kathode 4 von der Anode 2 ist so gewählt, daß die Kathode einerseits einen Abstand vom oberen Niveau des Ionenaustauschermate­ riales 3 aufweist, andererseits aber vollständig im Wasser 6 eingetaucht ist.

Zwischen Anode und Kathode ist eine Elektrode 7 vorgesehen. Diese ist, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, aus einem streifenförmigen Elektrodenmaterial zu einem Ring gebogen und liegt als Ring im Inneren an der Oberfläche des zylinderförmigen Behälters an. Die Breite des Streifens wird so bemessen, daß zwischen dem der jeweils benachbarten Elektrode zugewandten Rand und dieser Elektrode ein Abstand besteht, der in etwa 20% des Gesamtabstandes zwischen Anode und Kathode und bevorzugt mindestens 20% dieses Gesamtabstandes beträgt.

Anode 2, Kathode 4 und Elektrode 7 sind aus einem geeigneten Elektrodenmaterial und erfindungsgemäß insbesondere aus Polymerstreifen mit eingepreßtem Kupferstreckmetall oder solchen mit eingepreßter Karbonfaser ausgebildet. Es sind jeweils Kupferkontakte zum Anschließen der Spannungszufuhr­ leitungen vorgesehen. Für die Anode kann bevorzugt ein Kupferstreckmetall mit beidseitig aufgepreßtem Polymerblend und für die Kathode vorzugsweise ein Kupferstreckmetall mit beidseitigem Polymerblend und einem einseitigen Polymer­ lack verwendet werden.

Die Anode, Kathode und Elektrode haben vorzugsweise eine Dicke von 3-4 mm. Anode 2 und Kathode 3 sind über entsprech­ ende Leitungen mit einer Gleichspannungsquelle 8 verbunden, über die vorzugsweise eine Gleichspannung in der Größenord­ nung von 50-260 V angelegt wird. Die Ringelektrode 7 ist über eine entsprechende Leitung mit einer Wechselspannungs­ quelle 9 verbunden, über die eine Wechselspannung oder eine pulsierende Gleichspannung angelegt wird. Diese liegt vorzugsweise im Bereich von 10 kHz-10 MHz. Eine dafür vorgesehene Steuerung 10 steuert die Einrichtung derart, daß nach einem Zeitablauf von etwa 3 Minuten die Frequenz der Wechselspannung geändert wird. Weitere Änderungen finden jeweils in entsprechenden Zeitabständen. Der Zeitab­ stand kann in Abhängigkeit von den Abmessungen der Einrich­ tung unterschiedlich sein.

Der Behälter ist mit einer bodenseitig angeordneten Flüssig­ keitezuleitung 11, einer auf der Oberseite angeordneten Flüssigkeitsableitung 12, einer oben angeordneten Rohwasser­ zufuhrleitung 13 und einem bodenseitg angeordneten Rein­ wasserauslaß 14 verbunden.

Die bodenseitige Elektrode 2 weist eine Vielzahl von über ihre Fläche verteilte Bohrungen 15 auf. Der Durchmesser derselben ist so gewählt, daß er kleiner oder gleich der Korngröße des Ionenaustauschermateriales 3 ist, so daß das körnige Ionenaustauschermaterial nicht durch die Boh­ rungen durchfallen kann. In einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel haben die Bohrungen einen Durchmesser von etwa 0,3 mm.

Die obere Elektrode 4 weist eine Vielzahl von über Fläche verteilte Bohrungen 16 auf, die einen Durchmesser von etwa 4-6 mm haben. Die Bohrungen sind auf beiden Seiten angesenkt, wodurch erreicht wird, daß Luftbläschen leichter hindurchtreten und ein Luftpolster vermieden wird.

Die Anschlüsse der Elektroden werden in üblicherweise aus dem Gefäß nach außen geführt. In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die mittlere Elektrode über zwei diametral gegenüberliegende und durch die Wandung des Glaszylinders 1 abgedichtet nach außen geführte Schrauben 17 gemeinsam mit der Wechselspannungsquelle 9 verbunden. Dadurch wird eine bessere Verteilung bei niedriger spezi­ fischer Belastung an der Einbringstelle erreicht.

Bei den oben beschrieben Ausführungsbeispielen ist jeweils bodenseitig die Anode vorgesehen. Diese Ausbildung dient zur Regeneration von Ionenaustauschermaterial, bei dem angelagerte Kationen auszutauschen sind, also beispiels­ weise Kalzium- und Magnesiumionen. Soll hingegen ein Ionenaus­ tauschermaterial regeneriert werden, bei dem angelagerte Anionen auszutauschen sind, beispielsweise Sulfat-, Karbo­ nat-, Chlorid- oder Nitrationen, dann erfolgt eine Umpolung derart, daß die bodenseitige Elektrode als Kathode und die andere Elektrode als Anode ausgebildet sind.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Regenerieren von Ionenaustauschermaterial (3) mit einem das Material und eine Flüssigkeit (6) aufneh­ menden Behälter (1) der im Betrieb mit seiner Zylinderachse im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist, einer als Anode (2) und einer als Kathode (4) ausgebildeten Elektrode zum Anlegen eines Gleichspannungsfeldes und einer Elektrode (7) zum Uberlagern des Gleichspannungsfeldes mit einer Wechselspannung oder einer pulsierenden Gleich­ spannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (7) als eine Ringelektrode ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelektrode aus einem an der Zylinderinnenwand angrenzenden Streifen gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelektrode und/oder die Anode und Kathode aus einem leitenden Polymermaterial gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelektrode und/oder die Anode und Kathode aus Cu-Streckmetall gebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelektrode und/oder die Anode und Kathode aus breitflächig eingepreßter Karbon­ faser gebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden Cu-Kontakte zum Verbinden mit der jeweiligen Spannungszufuhrleitung aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelektrode und/oder die Anode und Kathode aus einem Polymermaterial mit einem eingepreßtem Metallgitter gebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenmaterial etwa 3 bis 4 mm dick ist.

9. Vorrichtung nach einem der Anspüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß von Anode und Kathode eine der Elektroden an der Bodenseite des Behälters und die andere Elektrode oberhalb des Materials angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von der ringförmigen Elektrode von der bodenseitigen Elektrode und/oder der dieser gegenüberliegenden oberen Elektrode etwa jeweils 20% des Abstandes zwischen Anode und Kathode ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand kleiner oder gleich 20% des Abstandes von Anode und Kathode ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelektrode im Betrieb innerhalb des mit dem Material (2) angefüllten Bereiches liegt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die bodenseitige Elektrode eine Vielzahl von über ihre Fläche verteilte Bohrungen aufweist, die in der Größenordnung von 0,3 mm liegen und kleiner oder gleich der Korngröße des Materials sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Elektrode eine Viel­ zahl von über ihren Querschnitt verteilter Bohrungen auf­ weist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrungen etwa 4 bis 6 mm beträgt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen von der dem Boden zugewandten Seite her oder von beiden Seiten her angesenkt sind.