DE4222031A1

DE4222031A1 - Liquid separation into streams - has concentric electrodes with a working ring zone between them

Info

Publication number: DE4222031A1
Application number: DE19924222031
Authority: DE
Inventors: David Livshits
Original assignee: Dombaj GmbH
Current assignee: Dombaj GmbH
Priority date: 1992-07-04
Filing date: 1992-07-04
Publication date: 1994-01-05

Abstract

To separate a fluid flow into streams contg. different matters, two electrodes (16,18) are used as coaxial veritcal cylinder tubes with different dias. (D,d), with a ring zone (21) between them as the working zone for the liq. to flow through. Each electrode (16,18) has at least one opening (17,19) at the circumference for the entry to an outlet channel (22,20). A cylindrical membrane (24), permeable to fluid and of an electrically neutral material, is in the ring zone (21) between the electrodes (16,18). A gas exhaust (7-10) is above the working zone (21). The liq. flow to the ring zone (21) is through the base so that it forms a rising tube with a number of upper openings (17,19) at the electrode (16,18) peripheries. A ring cylinder (15) is round the outer electrode (16), and a coaxial outflow tube (22) is within the inner electrode (18). The gas exhaust includes a gas trap (8). The membrane (24) is a synthetic material woven from viscous yarn, or a textile material such as a dense multi-layer cotton. Perforated cylinders of a strong material contain the membrane (24) for stability. A bell cap (3) is below the filling opening 1) to deflect the liq. into a ring flow stream, opening into the ring cylinder (25), with passage openings to the ring zone (21) between the electrodes (16,18). USE/ADVANTAGE - The system is for the provision of ion-enriched water for water softening, esp. sea water, and for lye recovery.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung von disso ziierte Stoffe enthaltenden Flüssigkeitsströmen in zwei Teil ströme, von denen jeder Teilstrom mit Ionen nur einer Ladung angereichert ist, mit einem Flüssigkeitseinführungsstutzen, ei nem mit einer Spannungsquelle verbundenen in einem Arbeitsraum angeordneten Elektrodenpaar zur Bildung eines elektrostatischen Feldes, zwei im unteren Bereich einer jeden Elektrode abführen den Flüssigkeitskanälen und einer Gasabführung.The invention relates to a device for separating disso Ornamental substances containing liquid flows in two parts currents, each sub-stream with ions of only one charge is enriched with a liquid introduction nozzle, ei in a work room connected to a voltage source arranged pair of electrodes to form an electrostatic Field, two in the lower area of each electrode the liquid channels and a gas discharge.

Vorrichtungen dieser Art werden beispielsweise zur Meerwas serentsalzung verwendet. Bei der beispielsweise in der DE-A-25 59 037 behandelten Elektrodialyse werden die Ionen di rekt aus der Salzlösung extrahiert, wobei die Ionen ihre Ladung an den Elektroden abgeben und sich die hierbei gebildeten Me tallatome an der Kathode abscheiden. Dieses Verfahren ist im Prinzip jedoch nur bei schwachen Salzlösungen anwendbar, nicht jedoch bei der Entsalzung von Meerwasser, in dem die Konzentra tion der fluktuierenden Ionen bei 105 Coulomb pro Liter Lösung liegt. Versuche, die Zahl der zu extrahierenden Ionen durch Einsatz von Ionenfiltern zu erniedrigen, sind daher ungeeignet, da diese Filter nach kurzer Zeit infolge der dort abgelagerten Ionen unbrauchbar werden. Auch tritt bei elektrolytischen Ver fahren das Problem der Korrosion verstärkt in den Vordergrund.Devices of this type become seawater, for example desalination used. For example in the DE-A-25 59 037 treated electrodialysis, the ions are di rectly extracted from the saline solution, taking the ions their charge give off at the electrodes and the Me Deposit tall atoms on the cathode. This procedure is in Principle, however, only applicable to weak salt solutions, not however, in the desalination of sea water, in which the Konzentra tion of the fluctuating ions at 105 coulombs per liter of solution lies. Try to count the number of ions to be extracted To reduce the use of ion filters are therefore unsuitable because after a short time these filters are deposited there Ions become unusable. Also occurs with electrolytic Ver drive the problem of corrosion to the fore.

Weiterhin wird in der WO 90/12 758 eine Vorrichtung zur Meerwas serentsalzung beschrieben, die u. a. einen Behälter mit einem im wesentlichen vertikal angeordneten Elektrodenpaar zur Bildung eines elektrostatischen Feldes besitzt, der im Boden oder Bo denbereich mit der oder den Wasserzuführungsleitungen verbunden ist und der unterhalb der Elektroden jeweils zwei Abflußkanäle für die mit Ionen einer Sorte angereicherten Flüssigkeitsströme und oberhalb der Elektroden eine weitere Abflußleitung auf weist. Die Elektroden sind mit einem Dielektrikum überzogen. Diese Vorrichtung bedarf jedoch sehr hoher Spannungen an den Elektroden, um überhaupt eine wirksame Ionenseparation herbei führen zu können.Furthermore, in WO 90/12 758 a device for sea water Desalination described, the u. a. a container with an im essentially vertically arranged pair of electrodes for formation of an electrostatic field in the ground or Bo the area connected to the water supply line or lines and two drainage channels below the electrodes for the liquid flows enriched with ions of one kind and another drain line above the electrodes points. The electrodes are covered with a dielectric. However, this device requires very high voltages on the Electrodes for effective ion separation at all to be able to lead.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die bekannten Vor richtungen dahingehend zu verbessern, daß die Wirkungsweise op timiert wird, insbesondere die Geschwindigkeit des Elektroly seprozeßes gesteigert und der Energieverbrauch minimiert wer den. Dabei soll die Vorrichtung möglichst platzsparende Abmes sungen, eine konstruktiv einfache Bauweise bei möglichst ener giearmer wirtschaftlicher Leistung aufweisen. Schließlich soll die Wartungsfreundlichkeit erhöht und eine größere Funktionssi cherheit gewährleistet werden.It is an object of the present invention the known before to improve directions so that the mode of operation op is timed, especially the speed of the electrolyte process and energy consumption is minimized the. The device should be as space-saving as possible sung, a structurally simple design with the most possible poor economic performance. After all, it should the ease of maintenance increases and a larger functional safety security can be guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Vor richtung gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Elektroden aus zwei koaxial zueinander und jeweils senkrechtstehenden Rohrzylindern mit unterschiedlichen Durch messern bestehen, zwischen denen ein Ringraum als Arbeitsraum zur Flüssigkeitsdurchführung gebildet ist, wobei jede der Elek troden mindestens eine umfangsseitige Öffnung aufweist, die in einen Ablaufkanal mündet, daß in dem Ringraum (21) zwischen den Elektroden (16, 18) eine zylindrische flüssigkeitsdurchlässige Membran (24) aus elektrisch neutralem Material angeordnet ist und daß oberhalb des Arbeitsraumes eine Gasabführung angeordnet ist. Der ringförmige Arbeitsraum, der durch die Elektroden un mittelbar begrenzt wird und damit keine korrosionsgefährdeten Kanten aufweist, besitzt in einer waagerechten Querschnittsan sicht ein radialsymmetrisches Feld und erlaubt den Aufbau einer stehenden Flüssigkeitssäule, in der mit schwachen elektrischen Feldern eine hervorragende Wirkung erzielt werden kann. Zur Vermeidung einer weiteren Durchmischung der elektrodenoberflä chennahen Flüssigkeitsteilchen mit solchen der gegenüberlie genden Elektrode, insbesondere zur Verhinderung einer Rekombi nation bereits getrennter Ladungen wird nach der Erfindung in dem Ringraum zwischen den Elektroden eine zylindrische flüs sigkeitsdurchlässige Membran aus elektrisch neutralem Material angeordnet. Diese Membran besteht vorzugsweise aus einem syn thetischen Gewebe, wie Viskosegarn, oder einem Textilstoff, wie beispielsweise dichter mehrschichtiger Baumwolle.This object is achieved by the device described in claim 1, which is characterized according to the invention in that the electrodes consist of two coaxially mutually and in each case perpendicular tube cylinders with different diameters, between which an annular space is formed as a working space for the passage of liquid, each of which Elek troden has at least one peripheral opening that opens into a drain channel that a cylindrical liquid-permeable membrane ( 24 ) made of electrically neutral material is arranged in the annular space ( 21 ) between the electrodes ( 16 , 18 ) and that a gas discharge is arranged above the working space is. The ring-shaped working space, which is directly delimited by the electrodes and thus has no edges at risk of corrosion, has a radially symmetrical field in a horizontal cross-sectional view and allows the construction of a standing liquid column in which an excellent effect can be achieved with weak electrical fields. To avoid further mixing of the near-electrode liquid particles with those of the opposite electrode, in particular to prevent recombination of already separated charges, a cylindrical liquid-permeable membrane made of electrically neutral material is arranged according to the invention in the annular space between the electrodes. This membrane is preferably made of a synthetic fabric, such as viscose yarn, or a textile, such as dense, multi-layer cotton.

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 26 beschrieben.Further developments of the device according to the invention are in the Claims 2 to 26 described.

Vorzugsweise ist der Flüssigkeitszulauf zum Ringraum im Boden bereich angeordnet und der Ringraum als Flüssigkeitssteigrohr mit Öffnungen im oberen Bereich ausgebildet. Durch diese Maß nahme werden gleichmäßige laminare Strömungen mit einer gut do sierbaren Strömungsgeschwindigkeit ohne Turbulenzen gewährlei stet.The liquid inlet to the annular space is preferably in the bottom area arranged and the annulus as a liquid riser formed with openings in the upper area. By that measure uniform laminar flows with a good do Guaranteed flow rate without turbulence continuous

Als konstruktiv einfach hat es sich bewährt, jeweils mehrere Öffnungen der Elektroden umfangsseitig der Elektrodenzylinder vorzusehen und um die äußere Elektrode einerseits einen Ringzy linder und inmitten der inneren Elektrode andererseits ein ko axial angeordnetes Abflußrohr anzuordnen. Die in dem ringförmi gen Arbeitsraum zwischen den Elektroden aufsteigende Flüssig keit fließt bei Erreichen der jeweiligen Durchbrechungen der Elektrodenzylinder nach innen bzw. außen ab, wobei die getrenn ten Flüssigkeitsströme je nach Polung der Elektrode mit Ladun gen einer Art angereichert sind.It has proven to be structurally simple, several each Openings of the electrodes on the circumference of the electrode cylinders provide and around the outer electrode on the one hand a Ringzy linder and in the middle of the inner electrode a knockout to arrange axially arranged drain pipe. The in the ring Liquid rising between the electrodes speed flows when the respective openings are reached Electrode cylinder inwards or outwards, the separate depending on the polarity of the electrode with charge are enriched in one species.

Zur Stabilisierung der zylindrischen Membran an den Stirnseiten ist ferner vorgesehen, außen und/oder innen um die Membran per forierte Zylinder aus festem Material anzuordnen. Auch diese Zylinder müssen sich selbstverständlich elektrisch neutral ver halten. To stabilize the cylindrical membrane on the end faces is also provided outside and / or inside around the membrane by Forced cylinders made of solid material. This too Of course, cylinders have to be electrically neutral hold.

Eine weitere Maßnahme zur Schaffung eines von Turbulenzen weit gehend befreiten Flüssigkeitssteigstromes besteht darin, unter halb eines oberen Flüssigkeitseinfüllstutzens eine Glocke zur Ablenkung der Flüssigkeit in einen Ringstrom anzuordnen, der in einen Ringzylinder mündet, der Durchflußöffnungen zum Ringraum zwischen den Elektroden, und zwar in deren unteren Bereich auf weist. Das gravitationsbedingt einfließende Wasser wird somit in einen um die äußere Elektrode gebildeten Ringraum geführt, von wo es radial nach innen strömend in den Ringraum zwischen den Elektroden gelangen kann. Hierbei wird der äußere Ringzy linder als Flüssigkeitsfüllkammer benutzt, deren Flüssigkeits säule höher liegt als die umfangsseitigen Öffnungen der Elek troden, worüber die Teilströme aus dem Ringraum zwischen den Elektroden abfließen können, so daß zwangsläufig nach dem Prin zip der verbundenen Gefäße auch der Ringraum zwischen den Elek troden flüssigkeitsgefüllt ist, ohne daß es einer Pumpe bedarf.Another measure to create a turmoil far going liberated liquid rising flow consists of under a bell for half of an upper liquid filler neck Arrange deflection of the liquid into a ring flow, which in an annular cylinder opens, the flow openings to the annular space between the electrodes, in the lower area points. The gravitationally flowing water is thus led into an annular space formed around the outer electrode, from where it flows radially inward into the annulus between can reach the electrodes. Here, the outer ring zy Linder used as a liquid filling chamber, the liquid column is higher than the circumferential openings of the Elek troden what the partial flows from the annulus between the Electrodes can drain, so that inevitably after the Prin zip of the connected vessels also the annulus between the elec toden is filled with liquid without the need for a pump.

Schon aus herstellungstechnischen Gründen ist die Glocke hohl kegelstumpfförmig mit einem kleineren größten Durchmesser als dem Ringzylinderdurchmesser ausgebildet, aber einem größeren Durchmesser als dem Rohrdurchmesser des Flüssigkeitseinfüll stutzens.The bell is hollow for manufacturing reasons alone frusto-conical with a smaller largest diameter than the ring cylinder diameter, but a larger one Diameter as the pipe diameter of the liquid filling neck.

Weiterhin hat es sich bewährt, vom Flüssigkeitseinfüllstutzen zum Ringzylinder einen Labyrinthflüssigkeitsweg anzuordnen. Der Flüssigkeitseinfüllstutzen selbst steht im einfachsten Fall senkrecht auf der Glocke und weist in seinem unteren Bereich mehrere umfangsseitige Öffnungen auf.Furthermore, it has proven itself from the liquid filler neck to arrange a labyrinth fluid path to the ring cylinder. Of the In the simplest case, the liquid filler neck itself perpendicular to the bell and points in its lower area several peripheral openings.

Vorzugsweise besitzen der Ringzylinder und der innere Elektrode einen gemeinsamen Boden, während die äußere Elektrode oberhalb dieses Bodens endet, so daß hierdurch eine Verbindung zwischen dem Ringzylinder und dem Ringarbeitsraum zwischen den Elektro den geschaffen ist. Die Elektroden bestehen nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung aus Titan und/oder sind mit Platin, vorzugsweise einer Dicke von 8 bis 10 µm beschichtet. Platin ist als Edelmetall reaktionsträge und verhindert somit eine frühzeitige Korrosion der Elektrodenzylinder. Die jeweiligen oberen Stirnflächen der Elektroden, der Membran und des inneren Abflußrohres schließen etwa bündig in gleicher Höhe ab und sind am oberen Tragflansch des Arbeitsraumes befestigt. Der Trag flansch weist ferner Gasdurchlaßbohrungen auf, die Teil einer Verbindung des Arbeitsraumes zwischen den Elektroden mit einem unterhalb der Glocke befindlichen Gaskollektor sind, worüber die entstehenden Gase, wie Wasserstoff und Chlorgas, unmittel bar bzw. mittelbar abgezogen werden können. Hierzu sind nach einer weiteren Ausgestaltung auf dem Tragflansch senkrechte Rohre angeordnet, die in den Kollektor münden. Eine kompakte Bauweise wird weiterhin dadurch gewährleistet, daß um den Ring zylinder im oberen Bereich ein weiterer Ringraum angeordnet ist, der über waagerechte Rohre mit dem genannten Gaskollektor verbunden ist. Aus dem Ringraum führt vorzugsweise ein tangen tial hierzu angeordneter Stutzen, der ggf. über einen Flansch mit einer Abzugsvorrichtung verbunden ist. In konstruktiv ein facher Weise wird der Aufbau so gewählt, daß die als Füllkammer dienende Ringkammer durch Schlitze im Deckel mit einer oberhalb dieser angeordneten stabilisierten Ringkammer verbunden ist, die konzentrisch zur Behälterachse aufgestellt ist und die über Schlitze jeweils oberhalb der Glocke an verschiedenen Trennwän den mit der Flüssigkeitseinführung verbunden ist. Vorzugsweise ist der äußere Ringraum zur Gassammlung konzentrisch zur vorge nannten stabilisierten Ringkammer angeordnet. Die vertikalen Rohre zur Gasableitung enthalten in ihrer Basisfläche einen ko nischen Ansaugdiffusor, oberhalb dessen mit Hilfe von Distanz ringen Filterscheiben befestigt sind, oberhalb derer ein kon zentrisch angeordnetes perforiertes Rohr in Zylinderform ange bracht ist, wobei in dem Ringraum, der von dem perforierten Zy linder und dem Gasweiterleitungsrohr gebildet wird, eine Netz spirale angebracht ist. Die Filterscheiben sowie die Netzspi rale dienen als Tröpfchenabscheider und reinigen somit die ab geführten Gase. The ring cylinder and the inner electrode preferably have a common floor while the outer electrode is above this floor ends, so that thereby a connection between the ring cylinder and the ring work space between the electro that is created. The electrodes are after another Embodiment of the invention made of titanium and / or are made of platinum, preferably coated to a thickness of 8 to 10 microns. platinum is inert as a precious metal and thus prevents one early corrosion of the electrode cylinders. The respective upper end faces of the electrodes, the membrane and the inner Drain pipe are approximately flush at the same height and are attached to the upper flange of the work area. The Trag flange also has gas passage holes which are part of a Connection of the working space between the electrodes with a what is below the bell gas collector the resulting gases, such as hydrogen and chlorine gas, immediately can be deducted in cash or indirectly. To do this are according to a further embodiment on the support flange vertical Pipes arranged that open into the collector. A compact one Design is still ensured by the ring Another annular space is arranged in the cylinder at the top is that via horizontal pipes with the gas collector mentioned connected is. A tang leads preferably from the annulus tially arranged nozzle, which may be via a flange is connected to a trigger device. In constructive one The construction is chosen in such a way that the filling chamber serving annular chamber through slots in the lid with one above this arranged stabilized annular chamber is connected, which is set up concentrically to the container axis and which over Slits above the bell on different partitions which is connected to the liquid inlet. Preferably the outer annulus for gas collection is concentric with the pre called stabilized annular chamber arranged. The vertical Pipes for gas discharge contain a knockout in their base area African intake diffuser, above which with the help of distance rings filter discs are attached, above which a con centrally arranged perforated tube in cylindrical shape is brought, wherein in the annulus, which is perforated by the Zy linder and the gas transmission pipe is formed, a network spiral is attached. The filter discs as well as the net spi rals serve as droplet separators and thus clean them off led gases.

Optimale Ionenseparationsergebnisse können mit Elektroden er halten werden, die einen Abstand von 10 bis 40 mm voneinander haben. Der Durchmesser der Membran sollte in einem Verhältnis zum Elektrodendurchmesser so gewählt werden, daß die Membran entsprechend der Formel D_m = d + (D-d)/2 angeordnet ist, wobei D_m den Membrandurchmesser, d den Außendurchmesser der Elektrode und D den Innendurchmesser der äußeren Elektrode bezeichnen.Optimal ion separation results can be obtained with electrodes that are 10 to 40 mm apart. The diameter of the membrane should be selected in relation to the electrode diameter so that the membrane is arranged according to the formula D _m = d + (Dd) / 2, where D _{m is} the membrane diameter, d the outside diameter of the electrode and D the inside diameter of the outside Label the electrode.

Weiterhin vorzugsweise besitzt die äußere Elektrode mit größe rem Durchmesser eine geringere Höhe und ist an ihrer unteren Stirnfläche mit einer Bördelung versehen. Die innere Elektrode mit kleinerem Durchmesser ist vorzugsweise mit dem Behälterbo den verbunden.Furthermore, the outer electrode preferably has a large size Rem diameter a smaller height and is at its lower Flaring the end face. The inner electrode with a smaller diameter is preferably with the container bo the connected.

Bevorzugt wird die umschriebene Vorrichtung dazu verwendet, insbesondere Meerwasser zu enthärten und/oder Laugen zu gewin nen. Die Härte des Wassers ist im wesentlichen durch Alkali- und Erdalkaliionen, wie Calcium und Magnesium, bestimmt. Führt man mit Calcium und Magnesium angereicherte Flüssigkeiten mit Hydroxidionen zusammen, so bildet sich Calcium- bzw. Magnesium hydroxid, das sich als Sediment abscheidet.The circumscribed device is preferably used to especially to soften seawater and / or to win alkalis nen. The hardness of the water is essentially due to alkali and alkaline earth ions such as calcium and magnesium. Leads liquids with calcium and magnesium Hydroxide ions together, so calcium or magnesium is formed hydroxide that separates as sediment.

Ausführungsbeispiele der Vorrichtung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenEmbodiments of the device are in the drawings shown. Show it

Fig. 1 eine Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a longitudinal sectional view of the device according to the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 1, Fig. 2 is a cross section along the line AA of Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1, Fig. 3 is a cross section along the line BB in Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Ansicht der Vorrichtung, Fig. 4 is a schematic view of the apparatus,

Fig. 5 eine weitere Ansicht des Behälters mit Spannungs versorgung und Wasserzu- und Wasserablaufvorrich tungen,5 shows a further view of the container supply. With voltage, and water supply and Wasserablaufvorrich obligations,

Fig. 6 eine vergrößerte Teilansicht des unteren Elektro denbereiches und Fig. 6 is an enlarged partial view of the lower electric denbereiches and

Fig. 7 eine vergrößerte Teilansicht des Bereiches der Gasabführungsstutzen. Fig. 7 is an enlarged partial view of the area of the gas discharge pipe.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Flüssigkeitseinführungsstutzen 1, einem Wasserein lauf, der beispielsweise aus einem PVC-Rohr mit einem Durchmes ser von 80 bis 100 mm gebildet werden kann. Im unteren Bereich besitzt dieses Rohr äquidistante Schlitze 2, durch welche das Wasser radial nach außen abströmen kann. Der Flüssigkeitsein führungsstutzen 1 steht auf einer Ablaufglocke 3, die ebenfalls aus PVC mit einer Stärke von 5 bis 8 mm gebildet sein kann. Diese Glocke 3 ist hohlkegelstumpfförmig ausgebildet und be wirkt, daß das Wasser radial nach außen in eine Ringkammer 4 geleitet wird, die über Schlitze 5 einer vertikalen zylinder förmigen Begrenzung der Glocke 3 zugänglich ist. Die Ringkam mer 4 endet bodenseitig mit dem Deckel der als Füllkammer aus gebildeten Ringkammer um die äußere Elektrode, wobei die die Schlitze 5 im oberen Bereich enthaltende Zylinder-Trennwand auch im unteren Bereich Schlitze 6 besitzt, über die die dort geleitete Flüssigkeit ein- und ausströmen kann. Der Deckel 14 der Füllkammer besitzt ebenfalls Schlitze 15, wobei die Schlitze 5, 6 und 15 derart angeordnet sind, daß sich hierdurch ein Labyrinth für das durchströmende Wasser ergibt. Die Glocke 3 ist im Bereich ihres größten Durchmessers mit der Zy linderinnenwand der genannten Ringkammer 4 verschweißt, wobei die Schlitze 5 in der Zylinderinnenwand bis an den Glockenrand reichen. Umfangsseitig des Außenmantels der Ringkammer 4 ist ein Ringkollektor 7 für Gase angebracht, der mit einem Kollektor 8 unterhalb der Glocke und inmitten des Innenmantels der Ringkammer 4 verbunden ist. Das bei der Elektrolyse entstehende Gas kann durch Rohre 9 in den Kollektor 8 und über waagerechte Rohre 10 in den Ringkollektor 7 gelangen. Die Rohre 9 sind auf dem oberen Tragflansch 11 einer Arbeitskammer befestigt, auf die noch eingegangen werden wird. Dieser Flansch 11 trägt gleichzeitig Elektroden 12 und 13 als Anoden- und Kathodenzu führung für die Elektroden. Der Boden der Ringkammer 4 ist gleichzeitig der obere Deckel des als Füllkammer dienenden Ringzylinders 25. Dieser Ringzylinder 25 umschließt einen In nenraum, in dem jeweils zylindrische Elektroden 16 und 18 ko axial zueinander angeordnet sind. Die zylindrische Elektrode 16 besitzt einen Durchmesser von 200 mm und liegt auf negativer Spannung. Die zylindrische Elektrode 18 besitzt einen Durchmes ser von 160 mm und liegt an positiver Spannung. Beide Elektro den bestehen aus Titan und sind mit Platin beschichtet. Die Elektrode 16 weist in ihrem oberen Bereich Bohrungen 17 auf, über die dort abströmende Flüssigkeit in eine Ringkammer 20 ge langen kann, die Teil des Wasserablaufsystems ist. Etwa in der gleichen Höhe besitzt die innere Elektrode 18 Bohrungen 19, durch die dort in ein zentrisch angeordnetes Ablaufrohr 22 ge langende Flüssigkeit abströmen kann. Zwischen den Elektroden 16 und 18 befindet sich ein ringzylindrischer Arbeitsraum 21 für eine aufsteigende Flüssigkeit, insbesondere Wasser. Das Ablauf rohr 22 besitzt in Höhe der genannten Bohrungen 19 der inneren Elektrode 18 Schlitze bzw. Bohrungen 23, deren untere Kante un terhalb der Bohrungen 19 der Elektrode endet. Entsprechendes gilt für den Innenmantel 30 der Ringkammer 20, der unterhalb der Bohrungen 17 endet.The device shown in Fig. 1 consists essentially of a liquid inlet 1 , a Wasserein run, which can be formed, for example, from a PVC pipe with a diameter of 80 to 100 mm. In the lower area, this tube has equidistant slots 2 through which the water can flow out radially. The liquid guide 1 is on a drain bell 3 , which can also be made of PVC with a thickness of 5 to 8 mm. This bell 3 is hollow truncated cone-shaped and acts that the water is directed radially outwards into an annular chamber 4 , which is accessible via slots 5 of a vertical cylindrical boundary of the bell 3 . The Ringkam mer 4 ends on the bottom with the cover of the annular chamber formed as a filling chamber around the outer electrode, the cylinder 5 containing the slots 5 in the upper region also having slots 6 in the lower region through which the liquid conducted there flows in and out can. The lid 14 of the filling chamber also has slots 15 , the slots 5 , 6 and 15 being arranged such that this results in a labyrinth for the water flowing through. The bell 3 is welded in the area of its largest diameter to the inner cylinder wall of the said annular chamber 4 , the slots 5 in the inner wall of the cylinder extending to the edge of the bell. On the circumferential side of the outer shell of the annular chamber 4 , an annular collector 7 for gases is attached, which is connected to a collector 8 below the bell and in the middle of the inner shell of the annular chamber 4 . The gas resulting from the electrolysis can pass through pipes 9 into the collector 8 and through horizontal pipes 10 into the ring collector 7 . The tubes 9 are attached to the upper support flange 11 of a working chamber, which will be discussed in more detail. This flange 11 carries electrodes 12 and 13 at the same time as anode and cathode supply for the electrodes. The bottom of the annular chamber 4 is also the upper cover of the annular cylinder 25 serving as the filling chamber. This ring cylinder 25 encloses an inner space in which cylindrical electrodes 16 and 18 are arranged axially to one another. The cylindrical electrode 16 has a diameter of 200 mm and is at a negative voltage. The cylindrical electrode 18 has a diameter of 160 mm and is connected to positive voltage. Both electrodes are made of titanium and are coated with platinum. The electrode 16 has in its upper region bores 17 , via which liquid flowing out there can ge into an annular chamber 20 , which is part of the water drainage system. At approximately the same height, the inner electrode 18 has bores 19 through which ge can flow out into a centrally arranged drain pipe 22 . Between the electrodes 16 and 18 there is an annular cylindrical working space 21 for a rising liquid, in particular water. The drain pipe 22 has at the level of the bores 19 of the inner electrode 18 slots or bores 23 , the lower edge of which ends below the bores 19 of the electrode. The same applies to the inner jacket 30 of the annular chamber 20 , which ends below the bores 17 .

Zwischen den Elektroden 16 und 18 befindet sich ein ringförmi ger Arbeitsraum 21, in dem eine aus elektrisch neutralem Mate rial bestehende Membran, hier aus dichter mehrschichtiger Baum wolle, angeordnet ist. Der Ringzylinder 25 besitzt einen Bo den 58, der gleichzeitig die obere Stirnfläche eines Sammelbehälter 26 bildet, der über gleichmäßig im Boden des Ab laufes 20 verteilte Rohre 27 mit dem Ablauf 20 verbunden ist. Im in Form einer schiefen Ebene ausgeführten Boden des Sammel behälters 26 ist ein Ablaufstutzen 28 angebracht.Between the electrodes 16 and 18 there is an annular working space 21 in which an membrane consisting of electrically neutral mate rial, here made of dense multi-layered cotton, is arranged. The annular cylinder 25 has a Bo to 58, which simultaneously forms the upper end surface of a collecting tank 26 which is about evenly in the bottom of barrel 20 from distributed pipes 27 to the drain 20. In the form of an inclined plane bottom of the collecting container 26 , a drain port 28 is attached.

Die Innenwand des Ringzylinders 25 sowie die Innenwand 30 des Ablaufes 20 und die Elektrode 16 enden etwa in gleicher Höhe und besitzen einen gemeinsamen bodenseitigen Abschluß, der oberhalb des Bodens 58 endet. Demgegenüber sind die Elek trode 18 und die Membran 24 bis zu dem Boden 58 nach unten ver längert, so daß das aus der Ringkammer 25 radial nach innen zwischen den Rohren 27 durchströmende Wasser in den Arbeits raum 21 zwischen die Elektroden bzw. links und rechts von der Membran gelangen kann. Die Fließrichtung des Wassers ist durch Pfeile angedeutet, wobei aus der Polung der Elektroden 12 und 13 ersichtlich wird, daß das über das Ablaufrohr 22 abströmende Wasser mit negativen Ladungen angereichert ist, während das über das Ablaufrohr 28 abströmende Wasser mit positiven Ladun gen angereichert ist. Das obere Ende der Elektroden 16 und 18 sowie der Membran und des Ablaufrohres 22 ist durch den Trag flansch 11 bestimmt, der gleichzeitig als Träger für die senk rechten Gasabführungsrohre 9 dient. Diese Rohre sind über ent sprechende Bohrungen im Tragflansch 11 oberhalb der Arbeitskam mer 21 angeordnet.The inner wall of the ring cylinder 25 as well as the inner wall 30 of the outlet 20 and the electrode 16 end approximately at the same height and have a common bottom-side termination which ends above the bottom 58 . In contrast, the elec trode 18 and the membrane 24 are extended ver down to the bottom 58 , so that the water flowing from the annular chamber 25 radially inwards between the tubes 27 into the working space 21 between the electrodes or left and right of the membrane can get. The direction of flow of the water is indicated by arrows, it being apparent from the polarity of the electrodes 12 and 13 that the water flowing out through the drain pipe 22 is enriched with negative charges, while the water flowing out through the drain pipe 28 is enriched with positive charges. The upper end of the electrodes 16 and 18 and the membrane and the drain pipe 22 is determined by the support flange 11 , which also serves as a carrier for the lower right gas discharge pipes 9 . These tubes are arranged over corresponding holes in the flange 11 above the working chamber 21 mer.

Aus der Schnittansicht nach Fig. 2 ergibt sich, daß das über die Rohre 9 abströmende Gas, im wesentlichen Wasserstoff und Chlor in den Kollektor 8 gelangt, von dem aus waagerecht füh rende Rohre 10 in den Ringkollektor 7 münden, der einen tangen tialen Ablaufstutzen 29 aufweist, über den die Gase abgesaugt werden können.From the sectional view of FIG. 2 it follows that the gas flowing out through the tubes 9 , essentially hydrogen and chlorine enters the collector 8 , from which horizontally leading tubes 10 open into the ring collector 7 , which has a tangential outlet connection 29 has, through which the gases can be extracted.

Die jeweils koaxiale Lage des zylinderförmigen Ablaufes 20, der Innenwand 30, die vorzugsweise ebenfalls aus PVC besteht, der Elektrode 16, der Membran 24, der inneren Elektrode 18 sowie des Ablaufrohres 22 ist Fig. 2 zu entnehmen, aus der zusätzlich erkennbar ist, daß die Rohre 27 gleichmäßig auf einem Kreis im Boden des Behälters 20 angeordnet sind.The respective coaxial position of the cylindrical drain 20 , the inner wall 30 , which preferably also consists of PVC, the electrode 16 , the membrane 24 , the inner electrode 18 and the drain pipe 22 can be seen in FIG. 2, from which it can also be seen that the tubes 27 are evenly arranged on a circle in the bottom of the container 20 .

Den äußeren Aufbau entnimmt man Fig. 4, aus dem in Verbindung mit Fig. 1 weiterhin ersichtlich ist, daß der Ablauf 22 durch den Sammelbehälter 26 nach außen geführt wird. Die jeweils oberhalb des Flüssigkeitseinfüllstutzens 1 und der Rohre 22 und 28 unterhalb dargestellten Pfeile demonstrieren die Wasserfluß richtung.The outer structure can be seen in FIG. 4, from which, in conjunction with FIG. 1, it can also be seen that the outlet 22 is led to the outside through the collecting container 26 . The arrows shown above each of the liquid filler neck 1 and the tubes 22 and 28 below demonstrate the water flow direction.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß der tangentiale Absaugstut zen 29 mit einem Ablaufstutzen 31 und der Flüssigkeitseinlauf 1 mit einem Zulaufstutzen 32 versehen ist. Die Stromanschlüsse 12 und 13 sind über Kontaktstecker 33 und 34 sowie Stromleitun gen 35 und 36 mit einer Spannungsquelle 39 verbunden.From Fig. 5 it can be seen that the tangential Absutstut zen 29 is provided with a drain port 31 and the liquid inlet 1 with an inlet port 32 . The power connections 12 and 13 are connected via contact plugs 33 and 34 and Stromleitun conditions 35 and 36 to a voltage source 39 .

Der Sammelbehälter 26 ruht auf einem Tragrahmen 37, der wie derum über senkrechte Stützen 38 mit dem Boden befestigt ist. Die Abläufe 22 und 28 sind mit Flanschen 40 und 41 verbunden.The collecting container 26 rests on a support frame 37 , which in turn is attached to the floor via vertical supports 38 . The drains 22 and 28 are connected to flanges 40 and 41 .

Aus der Detailansicht nach Fig. 6 entnimmt man weiterhin, daß die äußere Elektrode 16, die Kathode, eine Umbördelung 42 in Form eines Ringkragens besitzt. Weiterhin ist aus dieser De tailansicht ersichtlich, daß die Membran 24 innen und außen mit perforierten Zylindern zur Stabilisierung der Membran umrahmt ist. Die dargestellten Pfeile demonstrieren den Weg von La dungsträgern in dem durch die Elektroden 16 und 18 gebildeten elektrostatischen Feld, wobei die angelegte Spannung von etwa 4,5 Volt bereits zur Ladungsanreicherung der jeweiligen Flüs sigkeitsströme ausreicht.From the detail view of FIG. 6, it takes further characterized in that the outer electrode 16, the cathode, a bead 42 in the form of a ring having the collar. Furthermore, it can be seen from this De tailansicht that the membrane 24 is framed inside and outside with perforated cylinders to stabilize the membrane. The arrows shown demonstrate the path of charge carriers in the electrostatic field formed by the electrodes 16 and 18 , the applied voltage of approximately 4.5 volts being sufficient for the charge enrichment of the respective liquid flows.

Der konstruktive Aufbau des Gasableitungssystemes oberhalb des Tragflansches 11 ergibt sich aus Fig. 7. Im Inneren der senk rechten Gasableitungsrohre 9 sind ein konischer Diffusor 45 und mehrere Filtrierscheiben 47, 49, 51 und 57 übereinander ange ordnet, deren Abstand durch Distanzringe 46, 48 und 50 bestimmt ist. Die Filtrierscheiben bestehen aus einem porösen Silikat. Oberhalb der letzten Filtrierscheibe 51 befindet sich ein Ring raum zur Kondensatabscheidung etwa noch in der Abluft vorhande ner Flüssigkeitströpfchen. Dieser Ringraum weist eine Netzspi rale 55 auf und ist über Öffnungen 53 mit dem Innenraum 54 des Rohres 9 verbunden, dessen Innenwandung aus dem perforierten Zylinder 56 besteht.The structural design of the gas discharge system above the support flange 11 results from Fig. 7. Inside the vertical right gas discharge pipes 9 , a conical diffuser 45 and several filter discs 47 , 49 , 51 and 57 are arranged one above the other, the distance between them by spacer rings 46 , 48 and 50 is determined. The filter discs are made of a porous silicate. Above the last filter disk 51 is an annular space for condensate separation, for example, liquid droplets present in the exhaust air. This annular space has a Netzspi rale 55 and is connected via openings 53 to the interior 54 of the tube 9 , the inner wall of which consists of the perforated cylinder 56 .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:The device according to the invention works as follows:

Meerwasser wird durch den Flüssigkeitseinfüllstutzen 1 einge führt und gelangt dann durch Schlitze 2 oberhalb der Glocke 3, Schlitze 5, 6 und 15 in die Ringfüllkammer 25. Von dort aus fließt es bodenseitig in die Arbeitskammer 21 zwischen den Elektroden 16 und 18, zwischen denen eine Spannung von 4,5 Volt angelegt ist. Die Stromdichte auf den Elektroden liegt in einem Bereich von 1,8 bis 4,2 A/dm². Wie insbesondere anhand der Fig. 6 ersichtlich, werden die Kationen in Richtung der Ka thode 16 und die Anionen in Richtung der Anode 18 wandern, wo bei sie ggf. durch die Membran fließen. Dies führt dazu, daß außerhalb der Membran im Zwischenraum zur Kathode 16 die Katio nen stärker vertreten sind, während im Innenraum zwischen der Membran 24 und der Anorde 18 verstärkt Anionen gesammelt wer den, die bei Weiterfluß des Wassers über Öffnungen 17 bzw. 19 in den Ablaufringzylinder 20 bzw. das zentrale Ablaufrohr 22 strömen. Vom Raum 20 gelangen die mit positiven Ionen angerei cherten Flüssigkeitsströme über Rohre 27 in den Sammler 26 und den Abfluß 28.Sea water is introduced through the liquid filler neck 1 and then passes through slots 2 above the bell 3 , slots 5 , 6 and 15 into the ring filling chamber 25 . From there, it flows into the bottom of the working chamber 21 between the electrodes 16 and 18 , between which a voltage of 4.5 volts is applied. The current density on the electrodes is in a range from 1.8 to 4.2 A / dm ² . As can be seen in particular from FIG. 6, the cations will migrate in the direction of the method 16 and the anions in the direction of the anode 18 , where they may flow through the membrane. This leads to the fact that outside the membrane in the gap to the cathode 16, the Katio NEN are more strongly represented, while in the interior between the membrane 24 and the anorde 18 , anions are increasingly collected who, when the water continues to flow through openings 17 and 19 in the Flow ring cylinder 20 or the central drain pipe 22 flow. From the space 20 , the liquid flows enriched with positive ions pass through pipes 27 into the collector 26 and the drain 28 .

Die Gase, die sich infolge der elektrolytischen Vorgänge gebil det haben, werden über den Diffusor 45, die Filtrierschei ben 57, 47, 49 und 51 in den Ringraum 52 geleitet, von wo sie aus über die Öffnung 53 in den Innenraum 54 des Rohres 9 bzw. des Innenmantels 56 gelangen. Nach Einströmen in den Kollek tor 8 und Ausströmen durch die Rohre 10 erreichen die Gase den Ringkollektor 7, von wo aus über den Stutzen 29 eine Absaugung erfolgt.The gases, which have formed as a result of the electrolytic processes, are passed via the diffuser 45 , the filter plates 57 , 47 , 49 and 51 into the annular space 52 , from where they pass through the opening 53 into the interior 54 of the tube 9 or the inner shell 56 . After flowing into the collector gate 8 and flowing out through the tubes 10 , the gases reach the ring collector 7 , from where suction takes place via the nozzle 29 .

Claims

1. Device for the separation of dissociated substances containing liquid streams in two partial streams, each of which is enriched with ions with only one charge, with a liquid inlet connection ( 1 ), one connected to a voltage source ( 29 ) in a working space ( 21 ) A pair of electrodes ( 16 , 18 ) for forming an electrostatic field, two liquid channels ( 22 ; 20 , 27 ) leading away in the lower region of each electrode ( 16 , 18 ) and a gas duct ( 7 to 10 ), characterized in that the electrodes ( 16 , 18 ) consist of two coaxial and perpendicular pipe cylinders with different diameters (D, d), between which an annular space ( 21 ) is formed as a work space for liquid passage, each of the electrodes ( 16 , 18 ) having at least one circumferential side Opening ( 17 , 19 ) which opens into a drain channel ( 22 , 20 ) that space in the ring ( 21 ) between hen the electrodes ( 16 , 18 ) a cylindri cal permeable membrane ( 24 ) made of electrically neutral material is arranged, and that above the working space ( 21 ) a gas discharge ( 7 to 10 ) is arranged.

2. Device according to claim 1, characterized in that the liquid inlet is arranged to the annular space (21) in the bottom region and that the annular space (21) as a liquid riser having openings (17, 19) in the upper region out is.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that in each case a plurality of openings ( 17 , 19 ) of the electric ( 16 , 18 ) are provided on the circumference and that around the outer electrode ( 16 ) on the one hand a ring cylinder ( 25 ) and in the middle the inner electrode ( 18 ) on the other hand, a ko axially arranged drain pipe ( 22 ) are provided.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that the gas discharge is a gas collection container ter (collector 8).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the membrane ( 24 ) consists of a synthetic fabric, such as a viscose yarn, or a textile fabric, preferably dense multi-layer cotton.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outside and / or inside of the membrane ( 24 ) perforated cylinders ( 43 , 44 ) made of solid material for stabilization are arranged.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that below the liquid filler neck ( 1 ) a bell ( 3 ) for deflecting the liquid is arranged in a ring flow which opens into a Ringzylin ( 25 ), the flow openings to the annular space ( 21 ) between the electrodes ( 16 , 18 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the bell is a truncated cone with a smaller largest Diameter than the cylinder diameter.

9. Device according to one of claims 3 to 8, characterized in that a labyrinth liquid path ( 2 , 5 , 6 , 15 ) is arranged from the liquid filler neck ( 1 ) to the ring cylinder ( 25 ).

10. The device according to claim 9, characterized in that the liquid filler neck ( 1 ) rests vertically on the bell ( 3 ) and in the lower region has a plurality of openings ( 2 ) on the start side.

11. Device according to one of claims 3 to 10, characterized in that the ring cylinder ( 25 ) and the inner electrode ( 18 ) have a common bottom ( 58 ) and that the outer electrode ( 16 ) ends above this bottom ( 58 ) , so that this creates a connection between the ring cylinder ( 25 ) and the working space ( 21 ).

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the electrodes ( 16 , 18 ) made of titanium hen and / or coated with platinum, preferably a thickness of 8 to 10 microns.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the respective upper end faces of the electrodes ( 16 , 18 ), the membrane ( 24 ) and the Abflußroh res ( 22 ) are approximately flush at the same height and on the upper support flange ( 11 ) of the work space ( 21 ) are attached.

14. The device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the supporting flange ( 11 ) has Gasdurchlaßbohrun gene, which are part of a connection of the Arbeitsrau mes ( 21 ) with a below the bell ( 3 ) located collector ( 8 ).

15. Device according to one of claims 13 or 14, characterized in that on the supporting flange ( 11 ) vertical tubes ( 9 ) are arranged, the mün in the collector ( 8 ).

16. The device according to one of claims 1 to 15, characterized in that a further annular space ( 7 ) is arranged around the ring cylinder ( 25 ) in the upper loading area, which is connected via horizontal pipes ( 10 ) to the collector ( 8 ).

17. The apparatus according to claim 16, characterized in that from the annular space, preferably tangentially to this angeord net, a nozzle ( 29 ) leads.

18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the connecting piece ( 29 ) via a flange ( 31 ) is connected to a trigger device.

19. Device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the ring cylinder ( 25 ) through slots in the lid ( 14 ) with a stabilizing ring chamber ( 4 ) which is set up concentrically to the container axis, and via slots ( 5 ), a bell ( 3 ) and slots ( 2 ) are connected to the pipeline ( 1 ) for the liquid introduction.

20. Device according to one of claims 1 to 19, characterized in that the annular space ( 7 ) is arranged concentrically to the ring chamber ( 4 ).

21. The device according to one of claims 1 to 20, characterized in that the vertical tubes in their Basisflä surface contain a conical suction diffuser ( 45 ), above half of which with the aid of spacer rings ( 46 , 48 , 50 ) Fil terscheiben ( 47 , 49 , 51 , 57 ) are attached, above de rer a concentrically arranged perforated tube ( 56 ) is attached and that in the annular space formed by the perforated tube ( 56 ) and the outer tube jacket of the tube ( 9 ), a network spiral ( 55 ) is attached.

22. Device according to one of claims 1 to 21, characterized in that the voltage source ( 39 ) ensures a current density on the electrodes in a range of 1.8 to 4.2 A / dm ² at a voltage of 5 volts .

23. Device according to one of claims 1 to 22, characterized in that the diameter of the electrodes in a ratio
Dd = 10 to 40 mm
, D denoting the inside diameter of the electrode ( 16 ) and d denoting the outside diameter of the electrode ( 18 ).

24. Device according to one of claims 1 to 23, characterized in that the diameter of the membrane ( 24 ) in egg nem to the electrode diameter of where D _m the membrane diameter and d the outer diameter of the electrode ( 18 ) and D the inner diameter of the elec trode ( 16 ).

25. Device according to one of claims 1 to 24, characterized in that the electrode ( 16 ) has a smaller height, is larger in diameter and has a flange ( 42 ) on its lower end face.

26. Device according to one of claims 1 to 25, characterized in that the inner electrode ( 18 ) with a smaller diameter and greater height is connected to the container bottom ( 58 ).

27. Use of the device according to one of the An Proverbs 1 to 26 obtained with negative ions hardened water to soften water, in particular Sea water, and / or for lye extraction.