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Dialysierungsvorrichtung zum Reinigen von Ätznatronlösungen Die Erfindung
betrifft eine Vervollkommnung der Dialysierungsvorrichtungen, für Ätznatron-1'ösungen,
in denen mittels halbdurchlässiger Diaphragmen. ein osmotisches Verfahren in Formeines
senkrechten Gegenstromes zwischen der reinen und der unreinen Lösung, s.tattfi.ndet.
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Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art bestehen die Dialysatordiaphragmen
aus zwei Textilstoffwänden, die in Form abgeflachter Säckchen zugenäht und im Abstande
zueinander in senkrechter Stellung gehalten sind. Sie sind. in die unreine Lösung
eingetaucht, die sieh in einem die Außenwand der Vorrichtung bildenden Behälter
befindet, und sie werden mit Wasser gespeist, das sich nach und nach mit reinem
ätznatron von oben nach unten anreichert. Mit einem bzw. beiden Enden ihres Bodens
sind diese Diaplhragmen an das oder die Au@slaßrdhre für die dichtere Lösung angeschlossen.
Diese Auslaßrohre sind mittels Dichtungsorganen, z. B. aus Gummi, an andere Röhre
angeschlossen, die aus einem oder aus beiden oberen Enden des Behälters heraustreten
und mittels Gummi- und Glasverbindungen in Sammelvorrichtungen münden. Auf diese
Weise treffen also die einzelnen Ausflüsse der Säckchen in einem einzigen gemeinsamen
Ausflluß zusammen.
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Bei diesen bekannten Vorrichtungen sind die Diaphragmen durch festeVerbindungen
am unteren Ende des Behälters festbehalten, so daß, obgleich diese Vorrichtungen
technisch vollkommen sind,
ein, Ausbau .bzw. Austausch einzelner
oder Gruppen von d!uirch' fange Benutzung oder aus anderem Gründen unbrauchbar gewordenen
Diaphragme.n während des. Betriebes unmöglich ist. Die brauchbaren Diaphregmen,
die als solche durch Glasrohre feststellbar sind, müssen deshalb isoliert werden,
und erst später, wenn auch sie unbrauchbar geworden, sind, ist ein Austausch aller
Elemente möglich, indem d'er Biehälter entleert und die ganze Batterie der Diaphragmen
neu aufgebaut wird, was erheblichen Kosten- und Zeitaufwand erfordert.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Extrahierun:g von
reinem Ätznatron, bei der jedes Diaphragma ein selbständiges Bauelement bildet und
deshalb unabhängig von den anderen Diaphragmen .aus dem Betriebe @ abgeschaltet
und zu jedem beliebigen Zeitpunkt, während der Dialysator in Tätigkeit ist, ausgetauscht
werden kann., so daß nach und nach alle Diaphragmen erneuert werden können. Infolgedessen
bietet die Vorrichtung den Vorteil; daß sie bei gleichbleibendem Betriebszustand-
und Wirkungsgrad für praktisch; unbegrenzte Dauer kontinuierlich arbeiten kann.
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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß jedes Diaphragma für
sich. mit seinem oberen Ende an die Wasserleiitunig angeschlossen ist und auf seiner
gegenüberliegenden, Seite ein an seinem Boden mündendes Steigrolle besitzt, durch
das die dichtere, reine Lösung extrahiert wird. Dieses Steigrohr kann je nach Bedarf
senkrecht, oder mit seiner unteren Mündung nach der Mitte des Diaphragmenbodens
geneigt angeordnet sein.
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Durch diese Anerdnung, bei der die Entleerung im oberen Teil stattfindet,
bleibt das Diaphragma außer jeder Verbindung mit dem Behälterboden, da zwei einfache
Rohranschlüsse an den beiden Enden der oberen Seite dies. Diaphragmas für die Wass'erspeisvsng
und Abführung der reinen Lösung 9e-. nügen. Da diese Rohranschlüsse nahe dem Flüssigkei,tsGpiegel
der unreinen Lösung liegen; braucht dieser Spiegel nur ein wenig abgesenkt zu werden,
was aber nicht einmal- urübedingt@ erforderlich ist, um ein; Diaphragma während
-des Betriebes auszuwechseln.
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In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel' des. Dialysators
gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. i einen senkrechten Längsschnitt
durch die Vorrichtung, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt nach der Linie II-II der
Fig. i, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. i, Fig.4 im vergrößerten
Maßstab die Austrittsöffnung des! Rohres für die reine Lösung un!d Fig. 5 eine Einzelheit.
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Die Vorrichtung wird; durch. einen, Behiälter i für .die unreine Lösung
gebildet, der eine Reihe von Diaphragmen 21 in Form abgeflachter, geschlossener
Säckchen enthält, die übexi mit Metal'Inetzwänden versehene Metallkäfige gespannt
sind, durch die sie senkrecht und ihre Wände im Abstande zueinander werden. Mit
Wasser werden die Diaphragmern-aus einem Becken 3 geslpelst, .das mit so viel Speiseröhren
4 versehen ist, wie Diaphragmen vorhanden sind, und einen in 6 einstellbaren Schwimmer
5 sowie einen Zuleitungshahn 7 mit angetriebenem Kolben besitzt.
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Die Speiserohre4 sind durchMetall-und Gummianschlüsse, die außerhalb
und innerhalb des Behälters vorgesehen sind, mit den Speiserohren, 8, von denen
je eines am oberen Ende jedes Diaphragmas angeordnet ist, verbunden.
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Die reine Lösung wird durch Steigrohre 9 extrahiert, von denen je
eines am Boden eines jeden Diaphragmas 2 mündet und die durch Metall- und Gummidichtungen
mit je einer Auslaßvorrichtung io verbunden. sind, die weiter unten näher erläutert
wird.
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In Fig. 4 stellt die Linie L den Wasserspiegel im Speisebecken 3,
die Linie L1 den Spiegel der reinen Lösung, die aus der Vorrichtung io austritt,
und lt den Höhenunterschied zwischen den beiden Flüssigkeitsspiegeln L und L1 dar.
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Die Arbeitsweise .des, Dialysators gemäß vorliegender Erfindung wird
bestimmt durch das synchronisierte Zusammenwirken der beiden folgenden gut bestimmbaren
Faktoren: a) eine rechnerisch ermitbelte Stabilisierung des Höhenverhältnisses des
Wasserspiegels L zum Spiegel der aus dem Diaphragma austretenden reinen Lösung;
b) die Abführung der reinen Lösung durch eine eingestellte, unter Unterdruck stehende
Strömung.
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Das Ergebnis des Aufeinanderwirkens dieser beiden Faktoren, von denen
der eine unveränderlich ist, der andere auch alternativ veränderlich seift. kann,
ist eine vollkommen ausgeglichene Arbeitsweise der Vorrichtung, da eine selbsttätige
Regelung innerhalb unterschiedlicher Wirkungsgrade und Konzentrationen der Lösung
gesichert ist.
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Tatsächlich werden in Anwendung auf den allgemeinen Fall der Dialysierung
von Ätznatronlaugeni von di= r,2oo bessere Ergebnisse erzielt, indem das reine Produkt
mit Dichten extrahiert wird, die zwischen d= i,o6o und d= i,ioo, durchschnlittlich
aber bei, d= i,ogo liegen.
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In der Praxis ist z. B. die durchschnittliche Dichte der reinenLösung
innerhalb des Diaphragmas bei d = i,ooo am oberen (Wasser-)Spiegel und i,ogo am
Boden; von wo extrahiert wird, d = 1,045.
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Der Unterschied zwischen dieser durchschnittlichen Dichte von d'=
1,o45 im Innern des Diaphragmas und der höchsten Dichte von d = i,ogo im Innern
des am Boden mündenden Extraktionsrohres ist also d = o,o45.
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Bei einer angenommenen Höhe von iooo mm für das Diaphragma bedeutet
dies, daß eine hydrostatisches Gleichgewicht zwischen den beiden in Frage stehenden
Flüssigkeitssäulen dann eintritt, wenn die Flüssigkeitssäule, .die dasi Diaphragma
beanisprucht, um 45 mm höher ist als: die irnS Steigrohr 9 enthaltene Flüssigkeitssäule.
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Eine :geringe Überschreitung dieses Höhenunterschiedes genügt, um
das Gleichgewicht zu stören und die reine Lösung am oberen, Ende des Steigrohres
g. zum Überlaufen zu bringen.
Einem solchen freien Überströmen aber
stellen folgende Erwägungen entgegen: I. die Möglichkeit, daß zwischen einer großen
Anzahl solcher parallel geschalteter Diaphragmen sich aus naheliegenden Gründen
ziemlich große Unterschiede in d'er Konzentration ergeben könnten, die bei gleichem,
auf alle Diaphragmen gemeinsam drückendem Wasserspi;egel eine gleiche Anzahl vorn
Strömungsunterschieden gleicher Größe begünstigen, die den Konzentrationen umgekehrt
proportional sind; lie Folge wäre, daß eine größere Menge verdünnter Lösungen ausfließen
würde; II. die Schwierigkeit, den Flüssigkeiten angesichts derbegrenzten Niveauunterschiede
eine gleichmäßige konstante Str3-mun@g bei langen Leitungen mit großen Druckverlusten
zu erteilen.
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Den sich aus solchen Erwägungen ergebenden Notwendigkeiten wird die
in Fig. 4. dargestellte Entleerungsvorrichtung gerecht.
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Diese besteht aus einem kleinen Knierohr To aus Glas oder durchsichtigem
Kunststoff. Sein .einer Schenkel To schließt waagerecht zum Steigrohrg an dessen
Mündung an, während sein anderer Schenkel i o' senkrecht steht, am unteren Ende
verjüngt und mit einer kalibrierten Öffnung i i versehen ist, die für einen bestimmten
Wirkungsgrad eines Standarddiaphragmas errechnet ist, z. B. für eine Durchflußmenge
von mi,nütl'ich 40 ccm. Für diesen Fall wird z. B. die Ausflußöffnung i i zwischen
1°/1o und, 1=/1o mm gewählt.
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Der untere Teil fö des senkrechten, Knierohrschenkels erhält eine
Länge, bei der ein gewisser Unterdruck erzeugt wird, der als Anlasser für den Flüssigkeitsaustritt
und zur Aufrechterhaltung einer konstanten Strömung dient.
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Noch besser: der senkrechte Rohrschenkel fö erhält nach obern eine
offene Verlängerung- 1ö', in der sich ein Flüssigkeitsniveau L2,einstellt, das erhebli.c'h
höher liegt als das Niveau L1.
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Diese Entleerungsvorrichtung stellt zugleich auch das Anzeigemittel
für ein etnva unbrauchbar gewordenes Diaphragma dar. Es genügt eine Ätzung oder
ein, Bruch in der Wand eines Diaphragmas, um die strömende Lösung, die normalerweise
an einem Niveau L2 im Rohransatz To" erkennbar ist, das nur wenig über der Ansatzstelle'
dieses Rohransatzes am- waagerechten Rohrschenkel To liegt, auf ein Niveau L3 hochzutreiben,
das demjenigen der unreinen Lösung entspricht (welches Niveau ungefähr auf der Höhe
des Wasserspiegels gehalten wird). Dies und die Verfärbung durch die in das Innere
der beschädigten Diaphragmern eindringenden unreinen Lösung zeigen das Ausfallen
dieser Diaphragmen an.
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Im Falle des Beispiels der Fig. 5, wo das kalibrierte Strömungsrohr
in einem einfachen Knierohr aus durchsichtigem Stoff besteht, zeigt die Verfärbung
der Flüssigkeit de Beschädigung des betreffenden Diaphragmas allein an.