DE4329802A1

DE4329802A1 - Verfahren zur Entsalzung von Salzwasser und Entkeimung mittels eines Elektrodialysators

Info

Publication number: DE4329802A1
Application number: DE4329802A
Authority: DE
Inventors: Peter Otto Finke; Hans-Guenter Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1995-03-09

Description

Der neue, hier zu patentierende Anlagentyp basiert auf dem Prinzip der Elektrodialyse. Es ist aber auf Grund seiner neuartigen Auslegung im Gegensatz zu den herkömmlichen Anlagentypen zum kontinuierlichen Betrieb geeignet und benötigt keine Enthärtung der eingebrachten Salzlösungen. Eine wesentliche Verbesserung stellen die aus Sintermetall gefertigten Elektroden dar, die von Teilströmen des Prozesses von hinten oder vorn durchströmt werden können. Bei diesem Verfahren ist auch eine Entsalzung von Lösungen mit einem Salzgehalt < 1 g/l zuverlässig möglich. Das Ausgangsprodukt, Süßwasser, ist in seiner Qualität einstellbar, d. h. sein pH-Wert kann in einem weiten Bereich um pH 7 eingestellt werden.

Aus den Konzentrationskammern tritt die konzentrierte Salzlösung zusammen mit den ebenfalls in Lösung befindlichen Härtesalzen kontinuierlich aus und wird in einem Abscheidebehälter aufgefangen. Dabei hat diese Lösung prozeßbedingt einen pH- Wert < 3, welcher für die Dissoziation der Härtesalze sorgt. Ein Teilstrom von OH- Ionen aus der Kathodenhinterkammer wird geregelt in den Abscheidebehälter eingebracht, bis die Härtesalze ausgefällt sind.

Prozeßbeschreibung

In Abb. 1 ist eine schematische Darstellung der Anlage gegeben. Es sei darauf hingewiesen, daß die Diluatkammern und die Konzentrationskammern sowohl gegen die Anode als auch die Kathode durch eine zusätzliche Membrane abgeschlossen sind, damit die zugeführte Salzlösung nicht direkt mit den aus Sintermetall gefertigten Elektroden in Berührung kommt. Das Eingangsprodukt, Meer- oder Salzwasser, wird am Stutzen Pos. 13 in die Anodenvorkammer Pos. 6 der Anlage eingeleitet. Dabei fließt es an der Membrane der aus Sintermetall gefertigten Anode Pos. 5 vorbei und gelangt durch den Überstromkanal Pos. 16 in die erste Dilutionskammer Pos. 6a. Der Entsalzungsprozeß findet in diesen statt, indem die Anionen und Kathionen durch die, die Konzentrationskammern Pos. 7 bildenden Membranen Pos. 17 und Pos. 18 mittels des anliegenden elektrischen Feldes in diese hineindiffundieren.

Nach dem Durchlaufen aller Dilutionskammern Pos. 6a gelangt der Produktstrom durch den letzten Überstromkanal Pos. 16 in die Kathodenvorkammer Pos. 6b, die durch eine Membrane von der Kathode aus Sintermetall Pos. 5a getrennt ist. Die hier gebildeten OH-Ionen werden nun durch den von der Pumpe Pos. 11 erzeugten Unterdruck in die Kathodenhinterkammer Pos. 8 durch die poröse, aus Sintermetall bestehende Kathode Pos. 5a eingesaugt. Dabei wird der Unterdruck an der Druckmeßstelle Pos. 9 ermittelt und mittels des Regelventils Pos. 10 eingestellt. Auf diese Weise entsteht ein Anionendefizit in den Konzentrationskammern Pos. 7, wodurch sich dort ein pH-Wert < 3 einstellen läßt, um die Härtesalze in Lösung zu halten. Die konzentrierte Salzlake aus den Konzentrationskammern Pos. 7 fließt über die Leitung Pos. 14a in den Abscheidebehälter (in Abb. 1 nicht eingezeichnet). Dort wird ihr aus der Leitung Pos. 12 über das Regelventil Pos. 14 so viel Anion zugeführt, bis die Härtesalze ausgefällt sind. Dieser Prozeß wird durch eine pH-Wert Meßstelle im Auffangbehälter überwacht. Zusätzlich hat die Anodenkammer vor der aus Sintermetall bestehenden Anode Pos. 5 eine Zuleitung Pos. 19 um den Flüssigkeitsstrom durch die Anode Pos. 5 in jeder gewünschten Richtung zu steuern. Dasselbe gilt für die aus Sintermetall bestehende Kathode Pos. 5a, welche diese Zuleitung Pos. 20 in den Kathodenraum hat. Zusätzlich befindet sich in der durch eine Membrane abgeschlossenen Kathodenkammer ein Gasentnahmestutzen Pos. 21 hinter und vor der aus Sintermetall bestehenden Kathode.

Bei Eingangslösungen mit einem Salzgehalt < 1 g/l wird aus dem Abscheidebehälter konzentrierte Salzlake beigemischt, bis eine für den Prozeß optimale Konzentration erreicht ist. Die Leitung Pos. 12 welche die OH-Ionen führt, mündet in die Anodenhinterkammer Pos. 4 ein und wird dort von der Druckmeßstelle Pos. 15 überwacht. Je nach Stellung des Regelventils Pos. 2 in der Ableitung Pos. 3 der Anodenhinterkammer zum Produktausgang Pos. 1 wird mehr oder weniger Anteil des OH-Ionenstroms durch die poröse Anode Pos. 5 in die Anodenvorkammer Pos. 6 über die Leitung Pos. 19 in die Zuleitung Pos. 13 eingeleitet. Dadurch kann die Bildung von atomarem Chlorgas an der Anodenoberfläche beeinflußt werden und somit die desinfizierende Menge von Chlorgas im Endprodukt eingestellt werden.

Die poröse Anode Pos. 5 ist bis vor die Austrittsöffnung für die Leitung Pos. 3 gezogen, so daß der OH-Ionen haltige Wasserstrom das Sintermetall der Anode durchströmen muß. Dadurch wird erreicht, daß sich atomarer Sauerstoff und Wasserstoffionen bilden, welche zur Einstellung des pH-Wertes des Ausgangsprodukts benötigt werden. Dabei macht der atomare Sauerstoff das Wasser im Geschmack frisch. Das Eingangsprodukt strömt an der Anodenoberfläche Pos. 5 vorbei, und kommt mit dieser bei abgestelltem Gegenstrom aus der Anodenhinterkammer Pos. 4 mit dieser in Berührung. Dabei werden Kohlenwasserstoffe, welche als Schmutz (Ölrückstände) im Wasser emulgiert sind, durch den dort gebildeten Sauerstoff im Stadium nascendi "elektrolytisch oxydiert". Keime und Viren werden auf diese Weise ebenfalls eliminiert.

Um eine vollständige Oxydation aller organischen Bestandteile aus dem Eingangsprodukt zu erzielen, kann die Anlage so gefahren werden, daß das Eingangsprodukt in die Anodenhinterkammer Pos. 4 eingeleitet wird und das Regelventil Pos. 2 geschlossen bleibt. Dadurch wird erreicht, daß der gesamte Volumenstrom die poröse Sintermetallanode Pos. 5 durchströmen muß und so intensiv dem sich dort bildenden atomaren Sauerstoff ausgesetzt ist. Über die Leitung Pos. 19 wird dann der Volumenstrom am Stutzen Pos. 13 in den üblichen Prozeßablauf eingeleitet. Der OH-Ionen führende Produktanteil aus der Kathodenhinterkammer Pos. 8 wird über die Leitung Pos. 12 dann dem Eingangsprodukt beigemischt, um eine besonders intensive Bildung von atomaren Sauerstoff an der Anodenoberfläche zu erreichen.

Bezugszeichenliste

Pos. 1 Entnahmepunkt Süßwasser
Pos. 2 Regelventil
Pos. 3 Ableitung Anodenhinterkammer
Pos. 4 Anodenhinterkammer
Pos. 5 Anode aus Sintermetall
Pos. 5a Kathode aus Sintermetall
Pos. 6 Anodenkammer
Pos. 6a Dilutionskammern
Pos. 6b Kathodenkammer
Pos. 7 Konzentrationskammer
Pos. 8 Kathodenhinterkammer
Pos. 9 Druckmeßsteile
Pos. 10 Regelventil
Pos. 11 Pumpe
Pos. 12 Zuleitung Anodenhinterkammer
Pos. 13 Einlauf Meerwasser
Pos. 14 Regelventil
Pos. 14a Ableitung der Salzlake
Pos. 15 Druckmeßstelle
Pos. 16 Überströmkanal
Pos. 17 Kathionenaustauschmembrane
Pos. 18 Anionenaustauschmembrane
Pos. 19 Zuleitung Anodenkammer
Pos. 20 Zuleitung Kathodenkammer
Pos. 21 Kathodenkammer Zuleitung hinter Kathode

Claims

1. Verfahren zur Entsalzung von Salzwasser und Entkeimung mittels eines Elektrodialysators der poröse Elektroden verwendet.

2. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode sowohl als auch die Kathode aus Sintermetall bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Elektroden mit Teilströmen von Lösungen aus dem Prozeß entweder von hinten oder von vorn durchströmt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich keine Metalle aus der Salzlösung auf der Kathode niederschlagen können und daß atomar an der Anodenoberfläche gebildete Halogene durch die Strömungsrichtung des Wassers durch die poröse Anode ein diffundieren von diesen Stoffen zu den Membranen des Elektrodialysators verhindert wird.

5. Verfahren nach 1, gekennzeichnet dadurch, daß die porösen Elektroden in ihrer Gesamtdicke unterteilt werden, eine spezifische Trennwirkung auf die ausgeschiedenen Materialien haben, die durch Hohlräume in den Zwischenräumen, genannt Spalten, aus denen die porösen Elektroden bestehen, abgeleitet werden können.

6. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenkammer durch das Einsetzen einer zusätzlichen Kathionenaustauschmembrane von der Anodenvorkammer abgetrennt wird. Ebenso wie die Kathodenkammer durch die Anionenaustauschmembrane von der Kathodenvorkammer abgeteilt ist. Dadurch entstand die Möglichkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in den Elektrodenkammern bildende Alkali bezw. Säuren zur Einstellung des pH-Wertes des Endprodukts benutzt werden.

7. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Konzentrationskammern eine hochkonzentrierte Salzlösung in einen Absetzbehälter eingelassen wird und daß durch hinzufügen von OH-Ionen in denselben die Härtesalze ausgefällt werden und daß diese mit einer Förderschnecke ausgetragen werden und auf elektrolytischem Wege aus ihnen Mangan, Kalzium und Magnesium gewonnen wird.

8. Verfahren zur Entsalzen von Salzlösungen und Elektrodialysator zu seiner Durchführung, dadurch gekennzeichnet, daß die im Absetzbehälter zurückbleibende, hochkonzentrierte Salzlösung auf eine herkömmliche Saline aufgebracht wird und Salz mittels der Verdunstung durch das einfallende Sonnenlicht erzeugt werden kann, welches bedingt durch das Verfahren, bei dem die Härtesalze vorher schon abgetrennt wurden, im wesentlichen als Natriumhalogenide vorliegen.