DE843543C

DE843543C - Electrodialysis machine

Info

Publication number: DE843543C
Application number: DEP42426D
Authority: DE
Inventors: Adriaan Hendrik Willem Dr Aten; Ir Sybrandus Gerhardu Wiechers
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Current assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date: 1948-05-26
Filing date: 1949-05-12
Publication date: 1952-07-10
Also published as: CH280464A; GB663316A; NL67874C; BE489237A; FR986196A

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 10. JULI 1952ISSUED JULY 10, 1952

ρ 42426 ivb ι Ud ηρ 42426 ivb ι Ud η

ElektrodialyseapparatElectrodialysis machine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektrodialyseapparat, bestehend aus einem Elektrodialyseraum, zwei oder mehreren Diaphragmen und zwei oder mehreren Elektrodenräumen, durch die die Spülflüssigkeiten geleitet werden können.The invention relates to an electrodialysis apparatus consisting of an electrodialysis chamber, two or more diaphragms and two or more electrode chambers through which the rinsing liquids can be passed.

Es ist bekannt, durch einen hydrostatischen Überdruck im Elektrodialvseraum einen Teil der zu behandelnden Flüssigkeit mittels Überläufe, welche oberhalb des Bodens des benachbarten Elektrodenraumes einmünden, zur Spülung der Elektrodenräume zu benutzen. Ferner kennt man einen Elektrodialysator, bei dem der Elektrodialvseraum und die Elektrodenräume konzentrisch angeordnet sind. Die .Spülflüssigkeit wird am Boden der Elektrodenräume eingeführt und oben abgeführt.It is known by a hydrostatic overpressure part of the fluid to be treated by means of overflows in the electrodialv chamber, which Open out above the bottom of the adjacent electrode chamber to rinse the electrode chambers to use. Furthermore, an electrodialyzer is known in which the electrodialv space and the electrode spaces are arranged concentrically. The rinsing liquid is at the bottom of the electrode chambers introduced and discharged above.

Gemäß einem schon vorgeschlagenen Verfahren zur Dialyse von wäßrigen Flüssigkeiten wird die Wasserstoffionenkonzentration der zu elektrodialysierenden Flüssigkeit während der Elektrodialyse geregelt oder soviel wie möglich konstant gehalten, ao indem man eine bestimmte Konzentration an Elektrolyt enthaltende Spülflüssigkeiten mit kontrollierter Geschwindigkeit durch den Anoden- und Kathodenraum hindurchströmen läßt. According to a previously proposed method for dialysis of aqueous liquids, the hydrogen ion concentration of the liquid to be electrodialyzed is regulated or kept constant as much as possible during the electrodialysis, ao by allowing a certain concentration of electrolyte-containing rinsing liquids to flow through the anode and cathode compartments at a controlled rate.

Auch kann man z. B. eine sauer reagierende as anodische SpülfLüssigkeit und eine alkalisch reagierende kathodische Spülflüssigkeit wählen. Im allgemeinen soll man dabei, wenn die anodische Spülflüssigkeit weniger sauer oder die kathodische Spülflüssigkeit weniger alkalisch reagiert, geringere You can also z. B. select an acidic as anodic rinsing liquid and an alkaline reacting cathodic rinsing liquid. In general , if the anodic rinsing liquid reacts less acidic or the cathodic rinsing liquid reacts less alkaline, then lower rates should be used

Geschwindigkeiten der respektiven Spülflüssigkeiten anwenden.Use the speeds of the respective flushing liquids.

Wenn diese Verfahren in einem normalen Dialyseapparat der beim Anfang angegebenen Art ausgeführt werden, befriedigen sie völlig unter der Bedingung, daß mit nicht allzu hohen Stromdichten gearbeitet wird (bis io bis 15 mA/cm²). Bei höheren Stromdichten entsteht augenscheinlich so viel Säure und Alkali an der Anode bzw. Kathode, daß sich dies nicht durch geringere Konzentrationen in den Spülflüssigkeiten und durch Regelung der Spülgeschwindigkeiten genügend aufhalten läßt, wodurch eine Verschiebung der Wasserstoffionenkonzentration der zu elektrodialysierenden Flüssigkeit auftritt.If these processes are carried out in a normal dialysis machine of the type indicated at the beginning, they are completely satisfactory provided that current densities are not used that are too high (up to 10 to 15 mA / cm ² ). At higher current densities, so much acid and alkali are evidently formed at the anode or cathode that this cannot be sufficiently stopped by lower concentrations in the rinsing liquids and by regulating the rinsing speeds, which causes a shift in the hydrogen ion concentration of the liquid to be electrodialysed.

Es wurde jetzt gefunden, daß, wenn man durch eine besondere Methode zur Einführung und/oder Abführung der Spülflüssigkeit in die Elektrodenräume diese Spülflüssigkeit gleichmäßig über den Elektrodenr^ium verteilt, so daß die Flüssigkeit in den Elektrodenräumen gänzlich oder zum größten Teil homogener Zusammensetzung ist, auch bei höheren Stromdichten ein gutes Resultat erhalten werden kann.It has now been found that when going through a particular method of introducing and / or Discharge of the rinsing liquid into the electrode spaces this rinsing liquid evenly over the Electrode space distributed so that the liquid in the electrode spaces is entirely or to a large extent Part of a homogeneous composition is obtained, even at higher current densities, a good result can be.

Diese gleichmäßige Verteilung geschieht mittels t-ines Röhrensystems, dessen Röhren über einem Teil ihrer Länge oder über ihrer ganzen Länge mit Durchlöcherungen oder Schlitzen versehen sind, durch welche die Spülflüssigkeiten durch die Elektrodenräume geführt werden, vorzugsweise in einer Richtung, welche mit den Oberflächen der Elektrode und des Diaphragmas einen Winkel einschließt, der kleiner als 90° ist.This even distribution takes place by means of a t-ines pipe system, the pipes of which are above a Are perforated or slotted part or all of their length, through which the rinsing liquids are passed through the electrode spaces, preferably in one Direction which forms an angle with the surfaces of the electrode and the diaphragm, which is smaller than 90 °.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, die verschiedene Ausführungen darstellen, näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the drawings, which illustrate various embodiments explained.

Fig. ι zeigt einen senkrechten Querschnitt durch einen Elektrodenraum in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Elektrode und des Diajjhragmas; Fig. Ι shows a vertical cross section through an electrode space in a direction perpendicular to the surface of the electrode and the diaphragm;

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Querschnitt nach der Linie H-II der Fig. 1 in einer Richtung parallel der Oberfläche der Elektrode und des Diaphragmas; Fig. 2 shows a vertical cross section along the line H-II of Fig. 1 in one direction parallel to the surface of the electrode and the diaphragm;

Fig. 3 und 4 zeigen ähnliche Querschnitte wie in Fig. 2, jedoch andere Ausführungen des mit Durchlöcherungen versehenen Röhrensystems;3 and 4 show similar cross-sections as in FIG. 2, but different designs of the with perforations provided pipe system;

Fig. 5 zeigt einen Elektrodenraum von geringeren Abmessungen, in welchen die Spülflüssigkeit durch eine Anzahl Durchlöcherungen in den senkrechten Seitenwänden verteilt wird;Fig. 5 shows an electrode space of smaller dimensions, in which the rinsing liquid distributed by a number of perforations in the vertical side walls;

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5;Fig. 6 shows a cross section along the line VI-VI of Fig. 5;

Fig. 7 zeigt einen an der Oberseite geschlossenen Elektrodenraum, in welchen die Spülflüssigkeiten durch schmale senkrechte Schlitze in den hohlen senkrechten Seitemvänden zugeführt werden;Fig. 7 shows an electrode space closed at the top, in which the rinsing liquids fed through narrow vertical slots in the hollow vertical side walls;

Fig. 8 zeigt einen Elektrodenraum, der mit einer hohlen Elektrode mit schmalen senkrechten Schlitzen zwecks Zuführung der Spülflüssigkeiten versehen ist;Fig. 8 shows an electrode chamber with a hollow electrode with narrow vertical Slits are provided for the purpose of supplying the flushing liquids;

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt an der Linie IX-IX der Fig. 8 entlang;Fig. 9 shows a cross-section on the line IX-IX of Fig. 8;

Fig. 10 ist ein senkrechter Querschnitt durch einen ähnlichen Elektrodenraum, wie er in Fig. 9 dargestellt ist, wobei jedoch die Schlitze durch Durchlöcherungen ersetzt worden sind;FIG. 10 is a vertical cross section through an electrode space similar to that in FIG. 9 is shown, but the slots have been replaced by perforations;

Fig. 11 zeigt eine andere Ausführung, in welcher das Röhrensystem als Elektrode benutzt wird;Fig. 11 shows another embodiment in which the tube system is used as an electrode;

Fig. 12 ist ein Querschnitt an der Linie XII-XII der Ausführung nach Fig. 11 entlang.FIG. 12 is a cross section along the line XII-XII of the embodiment of FIG. 11.

In Fig. ι wird das Diaphragma mit 1, die Elektrode mit 2 angegeben. In dieser Ausführung bildet die Elektrode die Hinterwand des Elektrodenraumes. In diesem Raum sind drei mit kleinen Durchlöcherungen versehene Röhren 3, 4 und 5 angeordnet worden (vgl. auch Fig. 2). Die drei Röhren 3, 4 und 5 stehen in Verbindung mit einer Röhre 6, wodurch die Spülflüssigkeit zugeführt wird. In dieser Weise wird eine gute Verteilung der Spülflüssigkeit an der ganzen Oberfläche der Elektrode entlang erhalten.In Fig. Ι the diaphragm with 1, the electrode indicated with 2. In this embodiment, the electrode forms the rear wall of the electrode space. In this space are three tubes 3, 4 and 5 with small holes been arranged (see. Also Fig. 2). The three tubes 3, 4 and 5 are in communication with one Tube 6, whereby the rinsing liquid is supplied. In this way there will be a good distribution of the rinsing liquid along the entire surface of the electrode.

Der senkrechte Stand der Röhren 3, 4 und 5 ermöglicht es, daß an der Elektrode entstandenes Gas flott nach oben entweichen und keine Unregelmäßigkeiten in der Spülung verursachen kann.The vertical position of the tubes 3, 4 and 5 enables the gas that has formed at the electrode can escape quickly upwards and not cause any irregularities in the flush.

In der Ausführung nach Fig. 3 wird die Spülflüssigkeit ebenfalls von unten durch eine Röhre 9 zugeführt, und die Flüssigkeit strömt durch Durchlöcherungen in den Röhren 10 in den Elektrodenraum hinein. Im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 2 sind hier die Abfuhrröhren 11 und 12 der Flüssigkeiten und die Abfuhrröhren 13 für das entwickelte Gas getrennt. Dasselbe ist der Fall bei der Ausführung nach Fig. 4, wobei die Zufuhrröhre 9 an der Oberseite des Elektrodenraumes angeordnet ist.In the embodiment according to FIG. 3, the rinsing liquid is also fed from below through a tube 9 supplied, and the liquid flows through holes in the tubes 10 into the electrode space into it. In contrast to the embodiment according to FIG. 2, the discharge tubes 11 and 12 are here Liquids and the discharge pipes 13 for the evolved gas are separated. The same is the case with the Embodiment according to FIG. 4, wherein the feed tube 9 is arranged on the top of the electrode chamber is.

In den Ausführungen nach Fig. \ bis 4 hat das in den schmalen Elektrodenräumen angeordnete Röhrensystem, insbesondere bei größeren Apparaten, den Vorteil, daß dieses starre System als Stütze für das nichtstarre Diaphragma dienlich sein kann.In the embodiments according to FIGS. 1 to 4, the tube system arranged in the narrow electrode spaces, particularly in the case of larger apparatuses, has the advantage that this rigid system can serve as a support for the non-rigid diaphragm.

Der Elektrodenraum nach Fig. 5 und 6 ist mit hohlen Seitenwänden 22 versehen, in welchen sich eine Anzahl Durchlöcherungen 15 befinden.The electrode chamber according to FIGS. 5 and 6 is provided with hollow side walls 22 in which a number of perforations 15 are located.

Die Spülflüssigkeiten fließen in die Vertiefungen bei 9 und werden in den Elektrodenraum durch die Durchlöcherungen 15 zugeführt. Da der Elektrodenraum an der Oberseite offen ist, können die Gase flott entweichen, während die Flüssigkeiten mittels der im Oberteil der Seitenwände angeordneten Röhren 12 abgeführt werden.The rinsing liquids flow into the wells at 9 and are fed into the electrode chamber through the Holes 15 supplied. Since the top of the electrode space is open, the gases escape quickly, while the liquids by means of the arranged in the upper part of the side walls Tubes 12 are discharged.

Die Zahl 2 stellt die Elektrode, Zahl 19 ihre Stromverbindung dar; dieselben Zahlen werden in den nachfolgenden beschriebenen Figuren benutzt. In Fig. 7 wird ein einigermaßen ähnlicher Elektrodenraum dargestellt, in welchem die Durchlöcherungen in den Seitenwänden durch senkrechte Schlitze 16 ersetzt worden sind. Bei dieser Ausführung befindet sich die Abfuhröffnung 13 an der Oberseite des geschlossenen Elektrodenraumes.The number 2 represents the electrode, number 19 its electrical connection; the same numbers are in the figures described below are used. A somewhat similar electrode space is shown in FIG shown in which the perforations in the side walls by vertical Slots 16 have been replaced. In this embodiment, the discharge opening 13 is located on the Top of the closed electrode space.

Die Ausführungsformen nach Fig. 5 bis 7 sind besonders geeignet für kleine Einheiten, da keine Unterstützungsmittel für die Diaphragmen vorgesehen sind.The embodiments according to FIGS. 5 to 7 are particularly suitable for small units, since none Support means for the diaphragms are provided.

Der Elektrodenraum nach Fig. 8 und 9 ist zur Anwendung in größeren Einheiten bestimmt. Der Rahmen 24 ist mit Rippen 17 zur« Unterstützung des Diaphragmas versehen. Bei dieser Ausführung werden die Spülflüssigkeiten durch die Röhre 9 in die hohle Elektrode 2 zugeführt und fließen durch schmale senkrechte Schlitze 16, welche in der Vorderwand der Elektrode angeordnet sind, in den Elektrodenraum. Die Abfuhröffnungen 12 befindenThe electrode space according to FIGS. 8 and 9 is intended for use in larger units. Of the Frame 24 is provided with ribs 17 to support the diaphragm. In this version the rinsing liquids are fed through the tube 9 into the hollow electrode 2 and flow through narrow vertical slots 16, which are arranged in the front wall of the electrode, in the Electrode compartment. The discharge openings 12 are located

sich am Oberende der Seitenwände des Elektrodenraumes. at the top of the side walls of the electrode compartment.

Der Elektrodenraum nach Fig. 10 hat eine mit Durchlöcherungen 15 versehene Elektrode 2. Die Hinterfläche der Elektrode ist an einem dosenförmigen Glied 25 angelötet. Die Spülflüssigkeiten fließen in den Hohlraum 18 mittels Röhren 9 und werden durch die Durchlöcherungen 15 in den Elektrodenraum zugeführt. Gase und Flüssigkeiten entweichen durch die Röhre 13.The electrode space according to FIG. 10 has an electrode 2 provided with perforations 15 The rear surface of the electrode is soldered to a can-shaped member 25. The rinsing liquids flow into the cavity 18 by means of tubes 9 and through the perforations 15 into the electrode space fed. Gases and liquids escape through tube 13.

In Fig. Ii und 12 werden die Spülflüssigkeiten durch die Durchlöcherungen 15, welche in dem gleichzeitig als Elektrode dienenden Röhrensystem 20 angeordnet sind, in den Elektrodenraum zugeführt. In Figs. II and 12, the rinse fluids through the perforations 15, which are in the tube system, which is also used as an electrode 20 are arranged, fed into the electrode chamber.

Das Diaphragma wird von an den Röhren 20 befindlichen senkrechten Streifen 21 unterstützt.The diaphragm is supported by vertical strips 21 located on the tubes 20.

Die Abfuhr der Gase und Flüssigkeiten findetThe discharge of gases and liquids takes place

in derselben Weise statt, wie in Fig. 10 dargestellt.in the same manner as shown in FIG.

Wenn man nach dem eingangs erwähnten Verfahren mit dem erfindungsgemäßen Apparat arbeitet, können Stromdichten von der Größenordnung von 100 mA/cm^ä benutzt werden, ohne daß im Elektrodialyseraum eine Abnahme der Wasserstoffionenkonzentration auftritt.If one works with the apparatus according to the invention according to the method mentioned at the beginning, current densities of the order of magnitude of 100 mA / cm ^· can be used without a decrease in the hydrogen ion concentration occurring in the electrodialysis room.

Das Röhrensystem kann aus jedem beliebigen, vorzugsweise aus schwerem Material hergestellt sein. Da die Elektrodenräume möglichst schmal sind, befinden sich die Röhren bei den Ausführungen nach Fig. ι bis 4 praktisch an den Elektroden entlang, weshalb es erwünscht ist, daß das Material, aus dem die Röhren hergestellt sind, nichtleitend ist, z. B. Kunstharz oder Kautschuck. Selbstredend können die Rahmen 22, 23, 24 und 26 vorteilhaft aus ähnlichem Material hergestellt werden.The tube system can be made of any desired, preferably heavy, material be. Since the electrode spaces are as narrow as possible, the tubes are in the versions according to Fig. Ι to 4 practically along the electrodes, which is why it is desirable that the material from which the tubes are made is non-conductive, e.g. B. synthetic resin or rubber. Of course the frames 22, 23, 24 and 26 can advantageously be made of similar material.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Multi-cell electrodialysis machine with electrode spaces, through which the rinsing liquids can be passed, characterized by means for evenly distributing the rinsing liquid, like a pipe system, its pipes (3, 4, 5, 10 and 20) over their whole, submerged Length with a plurality of openings (15) or slot-shaped openings (16) or the like. Are provided.

2. electrodialysis apparatus according to claim 1, characterized by the arrangement of the openings in the tubes, in such a way that the rinsing liquids flow out in a direction which corresponds to the surfaces of the electrode (2) and the diaphragm (1) encloses an angle which is smaller than 90 °.

3. electrodialysis apparatus according to claim 1, characterized in that the means for distribution the rinsing fluids consist of one or more electrodes, which with a A plurality of perforations (15) or with slots (16) are provided through which the Rinsing liquids can flow into the electrode compartment.

1 sheet of drawings

3221 6. 3221 6.