DE931944C - Verfahren zum kontinuierlichen elektrodialytischen Trennen von Loesungen in Mehrzellenapparaten und Vorrichtung zum Durchfuehren des Verfahrens - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 22. AUGUST 1955

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Die Grundlagen der Ionenwanderung sind seit vielen Jahren bekannt. Die der Elektrodialyse zugrunde liegenden Tatsachen bestehen kurz gesagt darin, daß in Lösung befindliche Verbindungen, z. B. Salze in Wasser, sich in geladene Atom- oder Molekülteilchen spalten, die sich unter dem Einfluß eines elektrischen Potentials derart bewegen, daß die negativ geladenen Teilchen (Anionen) versuchen, zur Anode zu gelangen, wogegen die positiv geladenen Teilchen (Kationen) von der Kathode angezogen werden.

Es sind auch Mittel bekannt, um die Bewegung von Ionen, die unter dem Einfluß eines einseitigen elektrischen Potentials stehen, zu beeinflussen, zu hemmen oder zu verhindern. Man kennt Membranen, welche Anionen durchtreten lassen, während sie den Durchtritt von Kationen verhindern. Wieder andere Membranen erlauben einen Durchtritt von Kationen und blockieren den Durchgang für Anionen. Solche Membranen werden selektiv permeable Membranen genannt.

Der Salzgehalt salzhaltiger Lösungen kann herabgesetzt werden, indem man die Ionen aus einer die Lösung enthaltenden Kammer unter dem Einfluß des elektrischen Feldes durch geeignete, für die Ionen selektiv durchlässige Membranen in andere

Kammern durchtreten läßt, wodurch das ursprünglich in der Lösung enthaltene Salz aus derselben entfernt wird.

Nach dem erfindungsgemäßen elektrodialytischen Verfahren sowie auch der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens erhält man Produkte mit höherem Reinheitsgrad, in höherer Konzentration und mit größerer Einheitlichkeit als es bisher möglich war.

ίο Die Erfindung ermöglicht die Durchführung gewisser grundlegender Verfahren und Methoden, die bisher nur im Laboratoriumsmaßstab ausgeführt und für ein wirtschaftliches, technisches Verfahren nicht geeignet waren, in lohnendem, technischem Maßstab.

Die Erfindung ist, abgesehen von zahlreichen anderen Anwendungsmöglichkeiten, für die Behandlung und Reinigung von Wasser äußerst geeignet, wobei salzhaltiges Rohwasser in frisches, zum Gebrauch in der Landwirtschaft und Industrie geeignetes Wasser, das auch als Trinkwasser für den Menschen verwendet werden kann:, umgewandelt wiiord. Die Erfindung umfaßt jedoch ein größeres Anwendungsgebiet und ist besonders geeignet für die Herstellung bestimmter handelsüblicher, wichtiger und verhältnismäßig teuerer chemischer Zusammensetzungen aus anderen, billigeren und leichter erhältlichen Verbindungen. Gemäß der Erfindung werden solche Verfahren unter der Einwirkung eines elektrischen Stromes bei Abwesenheit von Elektroden in den Konzentrations- und Verdünnungszellen ausgeführt. Auf diese Weise werden unerwünschte Reaktionen vermieden, die dann an den Elektroden auftreten würden, wenn in den Konzentrations- und Verdünnungszellen Elektroden anwesend wären.

So können beispielsweise aus Kaliumchlorid und Bromwasserstoff in Anwesenheit von Wasser Kaliumbromid und Chlorwasserstoff gebildet werden. Andere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich dem Fachmann von selbst.

Weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, ausführlichen Beschreibung an Hand der Zeichnung, die eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt, ersichtlich. Die Erfindung weist sowohl bauliche Merkmale als auch Verfahrensschritte und die Kombination von Verfahrensstufen auf, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. In der Zeichnung zeigt

Fig. ι eine schematische Darstellung eines senkrechten Schnitts durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ' Fig. 2 eine Draufsicht entlang der Linie 2-2 in Fig. ι und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen werden verschiedene Einzelteile der Einfachheit halber mit besonderen Bezeichnungen versehen. Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren der Zeichnung bezeichnen gleiche Teile.

Die Grundlagen und Merkmale der Erfindung sind an Hand einer grundlegenden Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht verständlich. Fig. ι ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die besonders zur Erhöhung und Verminderung des Salzgehaltes von Wasser durch Elektrodialyse geeignet ist. Sie kann jedoch auch für andere Zwecke Verwendung finden.

Ein Behälter n ist durch selektiv ionendurchlässige Membranen in eine Mehrzahl von Zellen unterteilt. Die Membranen bestehen aus einem für Ionen selektiv durchlässigen Material. Die Membranen 12 sind anionendurchlässige, und Kationen werden abgestoßen, wogegen die Membranen 13 die entgegengesetzten Eigenschaften besitzen und kationendurchlässig und anionenabstoßend sind. Diese Membranen sind in dem Behälter von einem Ende bis zum anderen in wechselnder Reihenfolge angeordnet, so daß eine anionendurchlässige Membran auf eine kationendurchlässige folgt, auf die wieder eine anionendurchlässige usw.

Die Zellen können in zwei die Elektroden 16 und 17 enthaltende Endzellen 14 und 15 und in mehrere dazwischenliegende Zellen 18 und 19 eingeteilt werden.

Die Elektrode 16 ist mit dem negativen Pol einer elektrischen Energiequelle 20 durch eine Leitung 21 und die Elektrode 17 durch eine Leitung 22 mit dem positiven Pol verbunden. Die dazwischenliegenden Zellen 18 werden entsprechend der Art des darin stattfindenden elektrodialytischen Vorgangs als Konzentrationszellen und die dazwischenliegenden Zellen 19 als Verdünnungszellen bezeichnet.

Die Verdünnungszellen 19 sind zweckmäßig schmaler als die Konzentrationszellen 18, wobei ihre Breite zwischen den sie begrenzenden Membranen gemessen wird.

Betrachtet man zunächst die Verdünnungszellen 19, so besitzen sie Eintrittsöffnungen 23 am oder nahe am Boden, durch welche Flüssigkeit aus einer Zuführungsleitung 24 in die Verdünnungszellen geleitet wird. Die Leitung 24 ist mit Abzweigungen versehen, die zu allen Verdünnungszellen führen.

Am oder nahe am oberen Ende jeder Verdünnungszelle ist eine Auslaßöffnung 25 vorgesehen, die zu einer Abfluß leitung 26 führt.

Die Konzentrationszellen 18 besitzen am oder nahe am oberen Ende eine Zuführungsöffnung 27, wobei diese Öffnungen 27 alle in eine Zuführungsleitung 28 einmünden. Ein verengter Auslaß 29 ermöglicht das Abziehen von Flüssigkeit nahe am Boden der Konzentrationszelle in eine Abführungsleitung 30. Die Zuführungsleitung 28 führt Flüssigkeit zu, in welche Ionen hineinwandern sollen.

Für die Endzellen 14 und 15 werden zweckmäßig getrennte Leitungen 31, 32, 33 und 34 für die Zu- und Abführung von Flüssigkeit in die bzw. aus den Endzellen 14 und 15 vorgesehen. Die Flüssigkeit der Endzellen wird wegen gewisser elektrochemischer Reaktionen, die durch die Anwesenheit der Elektroden in diesen Zellen veranlaßt werden können, zweckmäßig getrennt behandelt. Es ist deshalb in der Regel ungünstig, das Endzellenprodukt

mit den Produkten der Verdünnungszellen oder der Konzentrationszellen zu vermischen.

In manchen Fällen mag es sogar angebracht sein, auch die den Endzellen unmittelbar benachbarten Zellen verlassende Flüssigkeit getrennt zu behandeln, indem man getrennte Auslaß- und Zuführungsleitungen für sie vorsieht.

Aus der Anordnung der Zellenöffnungen und der Leitungen ist ersichtlich, daß die Flußrichtung ίο durch die Verdünnungszellen nach oben oder entgegen der Schwerkraft verläuft, während die Flußrichtung durch die Konzentrationszellen umgekehrt ist wie durch die Verdünnungszellen und, der Schwerkraft folgend, nach unten verläuft.
Die Flüssigkeitszuführung durch die Zuführungsleitung 24 erfolgt in der Weise, daß die Flüssigkeit mit einer vorherbestimmten, geregelten geringen Geschwindigkeit durch die Verdünnungszellen strömt, wobei eine solche Geschwindigkeit aufrechterhalten wird, daß auf Grund der in den Zellen stattfindenden Ionenabwanderung ein vorherbestimmter Verdünnungsgrad gewährleistet ist.

Die Zuführung und insbesondere die Ableitung der Flüssigkeit aus den Konzentrationszellen wird zweckmäßig so geregelt, daß der Abfluß einen Teil des durch die A'erdünnungszellen fließenden Gesamtrlüssigkeitsvolumens beträgt. Ein zweckmäßig auf das Volumen bezogener Bereich wird erhalten, wenn der Durchfluß durch die Konzentrationszellen auf die Hälfte bis auf ein Zwölftel des durch die Verdünnungszellen fließenden Flüssigkeitsvolumens beschränkt wird. Das kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, daß man den Durchfluß hemmende Mittel, z. B. die verengten Kapillardurchlässe 29, anordnet.

Da bei den meisten elektrodialytischen Verfahren ein Flüssigkeitstransport durch die Membranen stattfindet, ist es üblich, die Durchflußvolumina durch die Verdünnungs- und die Konzentrationszellen mit den in die Verdünnungszellen eintretenden und den die Konzentrationszellen verlassenden Volumina zu vergleichen. Das in die Verdünnungszellen eintretende Flüssigkeitsvolumen enthält so auch den Flüssigkeitsanteil, der durch die Membranen der Verdünnungszellen durchdringt und das aus den Konzentrationszellen abgezogene Flüssigkeitsvolumen schließt die Flüssigkeit mit ein, die infolge des Flüssigkeitsdurchtritts in die Konzentrationszellen durch deren Membranen gewonnen wurde.

Der Betrieb der Vorrichtung sei der Einfachheit halber an Hand eines besonderen Beispiels erklärt. Es wird dabei angenommen, daß die Vorrichtung zur Herstellung von salzfreiem Wasser und gleichzeitig zur Erzeugung von konzentriertem Seewasser oder konzentrierter Salzsole dient.

Es sei angenommen, daß an die Elektroden eine elektrische Spannung gelegt wird, während das salzhaltige Rohwasser durch die Zuführungsleitung 24 eintritt. Das Rohwasser wurde zweckmäßig vorher zur Entfernung mechanischer Verunreinigungen filtriert und wird dann im wesentlichen gleichmäßig auf die große Anzahl von Verdünnungszellen 19 verteilt, welche es langsam in zur Richtung der Schwerkraft entgegengesetzter Richtung durchfließt.

Wenn man der Einfachheit halber annimmt, daß als einziges Salz in dem Rohwasser Natriumchlorid enthalten ist, so werden die positiv geladenen Natriumionen von der Kathode 16 angezogen und versuchen, dorthin zu gelangen. Die Natriumionen treten durch die kationendurchlässigen Membranen 13 durch und sammeln sich in den Konzentrationszellen 18 an. Diese können sie wegen der kationenabstoßenden Eigenschaften der Membran 12, die ihren Weg hemmt, nicht verlassen.

In gleicher Weise treten die Chlorionen durch die anionendurchlässige Membran 12 durch und sammeln sich in den Konzentrationszellen 18 an, aus denen ihnen der Austritt durch die anionenabstoßenden Eigenschaften der Membranen 13 gesperrt ist. Die Natrium- und Chlorionen vereinigen sich in den Konzentrationszellen zu Natriumchlorid, wodurch die Salzkonzentration in den Zellen 18 ansteigt, während gleichzeitig die Salzkonzentration in den Verdünnungszellen 19 abnimmt.

Da im oberen Teil der Konzentrationszellen 18 durch die Leitung 28 zugeführtes gereinigtes Wasser anwesend ist, kann das durch die Verdünnungszellen fließende Wasser sehr weitgehend gereinigt go werden, und das durch die Ausflußöffnungen 25 abfließende Wasser hat einen besonders hohen Reinheitsgrad.

Der Durchfluß durch die Konzentrationszellen erfolgt mit einer Volumengeschwindigkeit, die nur einen Teil der Volumengeschwindigkeit des Durchflusses durch die Verdünnungszellen beträgt. Deshalb erzielt man in den Konzentrationszellen je Volumeinheit Flüssigkeit eine höhere SaIzanreiöherung, als der Salzverdrängung in den Verdünnungszellen entspricht. Angenommen z. B., daß das durch die Konzentrationszellen fließende Volumen ein Sechstel des durch die Verdünnungszellen fließenden beträgt, so geht daraus hervor, daß die in der Konzentrationsabteilung stattfindende Konzentration je Volumeinheit Flüssigkeit sechsmal größer ist als der Salzverlust in den Verdünnungszellen, so daß das die Konzentrationszellen durch die Ausfluß öffnungen verlassende Wasser sechsmal soviel Salz enthält als das in die Verdünnungszellen eintretende Seewasser.

Die vorstehend erwähnten Durchfluß- und Konzentrationsverhältnisse ergeben mehrere Vorteile. Zunächst scheint der Transport von Flüssigkeit oder, mit anderen Worten, der Verlust an Wasser infolge des Durchtritts aus den Verdünnungszellen in die Konzentrationszellen an jedem einzelnen Punkt der Membran der Konzentration auf der anderen Seite der Membran an der Stelle, an der der Wasser verlust erfolgt, annähernd umgekehrt proportional zu sein. Da außerdem der Flüssigkeitsverlust dem Ionentransport proportional zu sein scheint, verringert eine höhere Ionenkonzentration nahe am Boden der Konzentrationszellen die Flüssigkeitsabgabe aus den Verdünnungszellen, in denen der größte Flüssigkeitsverlust ebenfalls nahe am Boden

aufzutreten pflegt. Die hohe Ionenkonzentration' in den Konzentrationszellen bewirkt daher eine geringere Flüssigkeitsabgabe aus den Verdünnungszellen.

Die hohe Konzentration der die Konzentrationszellen verlassenden Flüssigkeit macht diese Flüssigkeit für eine weitere Verwendung geeignet, was nicht der Fall wäre, wenn die Konzentration niedriger wäre. Die erhaltene Salzsole kann so zur Herstellung von festem Salz und für andere Zwecke verwendet werden.

Außerdem wird ein Vorteil dadurch erzielt, daß

die Flüssigkeit in den Zellen i8 infolge der durch die verminderte Volumendurchflußgeschwindigkeit erhöhten Konzentration dem elektrischen Strom nur einen geringen Widerstand entgegensetzt.

Es ist ohne weiteres klar, daß die lonenabwanderung aus den Verdünnungszellen je Zentimeter Entfernung von den Einflußöffnungen 23 bis zu den ao Ausfluß öffnungen 25 mit geringerer Lineargeschwindigkeit erfolgt als die Ionenanreicherung je Zentimeter Abstand von den Zuführungsöffnungen 27 bis zu den Auslaßöffnungen 29.

Die Volumengeschwindigkeit des Durchflusses durch die Verdünnungszellen 19 kann entweder durch eine Einstellung des Flüssigkeitsdruckes oder durch die Abmessungen der öffnungen 23 oder durch beides geregelt werden, und zwar derart, daß die durch die Abflußleitung 26 die Vorrichtung verlassende Flüssigkeit den gewünschten Verdünnungsgrad besitzt. Die Volumengeschwindigkeit des Durchflusses durch die Konzentrationszellen wird so bemessen, daß die Ionenanreicherung in bezug auf die Ionenabwanderung in den benachbarten Zellen auf einem vorherbestimmten Verhältnis gehalten wird. Zum Beispiel kann das Verhältnis 1 : 6 oder ι : 10 betragen oder je nach den Bedingungen einen anderen Wert besitzen. Das wird für gewöhnlich durch eine Regelung des Ausflusses, z. B. durch eine Anordnung geeignet verengter Auslaßöffnungen 29, erreicht. Ein besonderes Merkmal der Gegenstromanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ihre günstige Wirkung auf die Stromdichte und -verteilung. Es ist offensichtlich zweckmäßig, daß die größte Stromdichte nahe am Boden der Zellen herrscht, um eine höchstmögliche Anzahl von Ionen je Zeiteinheit aus der in die Verdünnungszellen eintretenden Flüssigkeit zu entfernen. Eine hohe Stromdichte nahe am Boden der Zellen wird durch, die Konzentrationszellen gefördert, in denen die größte Konzentration und daher auch die größte Leitfähigkeit nahe am Boden und nicht im oberen Teil besteht, wie es in einer Vorrichtung der Fall wäre, die nicht auf den einander entgegengesetzten Membranenseiten im Gegenstrom arbeitet.

Die Flüssigkeit kann mit jeder beliebigen Flußrichtung in die Endzellen eintreten oder dieselben verlassen. Die Leitungen 31 und 33 können Zuführungsleitungen und die Leitungen 32 und 34 Abführungsleitungen sein, in welchem Fall dann der Durchfluß durch die Endzellen ebenfalls der Flußrichtung in den benachbarten Verdünnungszellen entgegengesetzt sein würde. Die Durchflußrichtung durch die Endzellen kann jedoch auch, wenn es zweckmäßig erscheint, umgekehrt sein.

Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung. Der Behälter 11' entspricht mit seinen Zellen, Membranen und Elektroden der in Fig. ι gezeigten Vorrichtung, und die entsprechenden Teile sind daher mit den der Fig. 1 entsprechenden Bezugszeichen versehen. In der Zuführungsleitung 24 ist eine Pumpe 35 zur Förderung von Flüssigkeit in die Verdünnungszellen 19 durch die Einlaßöffnungen 23 gezeigt.

Das Konzentrat verläßt die Konzentrationszellen 18 mit einer geregelten verminderten Geschwindigkeit durch die verengten Auslaßöffnungen 29, und die Abführungsleitung 30 besitzt zu den einzelnen Auslaßöffnungen 29 führende Abzweigungen.

Die von Ionen befreite Flüssigkeit verläßt die Verdünnungszellen 19 durch Auslaßöffnungen 25 und fließt in eine Abführungsleitung 36, von der die Zuführungsöffnungen 27 der Konzentrationszellenebenfalls abgezweigt sind. In den Durchlässen zwischen der äußeren Leitung 36 und den Konzentrationszellen 18 können Ventile 37 vorgesehen sein. Es kann auch dafür gesorgt werden, daß eine Gasansammlung in den Zellen vermieden wird. Das ist durch Öffnungen 38 für das Gas, welche zu Gasableitungen 39 führen, angezeigt.

In der gezeigten VentilsteUung tritt aus der Abführungsleitung 36 Flüssigkeit in die Konzentrationszellen 18 ein. Bei der Wasserbehandlung ist diese Flüssigkeit gereinigtes Wasser, und zwar das aus den Verdünnungszellen 19 kommende. Das zur Verwendung in den Konzentrationszellen von dem Produkt der Verdünnungszellen 19 abgezweigte Volumen ist gering und beträgt nur einen Teil des Volumens des erzeugten gereinigten Wassers. Dieses Volumen wird durch den beschränkten Abfluß des Konzentrats durch die in die Abführungsleitung 30 mündenden, verengten Auslaßöffnungen 29 geregelt. Die Zuführung iorienfreier Flüssigkeit in die Konzentrationszellen kann durch Schließen der Ventile 37 vermindert oder ganz unterbrochen werden, so daß dann der die Konzentrationszelle verlassende Abfluß gleich dem Durchtritt der Flüssigkeit durch die Membranen ist. Das abgezogene Konzentrat wird dann nur durch die Flüssigkeit wieder ersetzt, die durch die den Ionenaustausch bewirkenden Membranen hindurchtritt.

Die Endzellen 14 und 15 können ebenfalls mit Flüssigkeit aus der Abführ.ungsleitung 36 oder, wenn nötig, auöh aus einer anderen Quelle gespeist werden. Bei der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung verbinden Leitungen 31' und 33' die Endzellen mit der Abführungsleitung 36, und der Abfluß aus den Endzellen erfolgt durch die Leitungen 32' und 34'.

Es sei bemerkt, daß außer der Ionenwanderung durch die Membranen in keiner der dazwischenliegenden Zellen eine elektrochemische Reaktion stattfindet, da diese Zellen keine Elektroden entiahen.

Betrachtet man die in den Endzellen 14 und 15 stattfindenden Veränderungen, so wandern offensichtlich bei der Behandlung von Seewasser Natriumionen durch die Membranen 13, wodurch die Zelle 15 an Natriumionen verarmt. Es verbleibt ein nicht ausgeglichener Überschuß an Chlor in der Zelle, der entweder als Gas aus der Kammer oder gelöst durch die getrennten Leitungen 32 bzw. 32', 34 bzw. 34' (Fig. ι und 3) oder durch die

ίο Leitung 33 (Fig. 1), wenn die Durchfluß richtung umgekehrt ist, abgeführt werden kann.

In ähnlicher Weise wandern Chlorionen von der Endzelle 14 durch die Membran 12 und lassen einen unausgeglichenen Überschuß an Natrium in der Zelle zurück, welcher die Bildung von Natriumhydroxyd und Wasserstoff bewirkt, wenn nicht durch die Zugabe anderer Chemikalien zu der in die Zelle 14 eintretenden Flüssigkeit andere Reaktionen verursacht werden.

Die Elektroden 16 und 17 sind aus korrosionsbeständigem Material hergestellt. Für die Behandlung von Wasser kann Kohle oder Graphit als Anodenmaterial und Eisen oder Chromnickel als Kathodenmaterial verwendet werden.

Da die Verdünnungszellen einen größeren elektrischen Widerstand je Breiteneinheit besitzen als die Konzentrationszellen, und zwar wegen der niedrigeren mittleren Konzentration der Flüssigkeit, können die Verdünnungszellen schmaler sein als die Konzentrationszellen.

In der Praxis ist die Dicke der Flüssigkeitsschichten in den Zellen wesentlich geringer als die in der Zeichnung gezeigten, in der viele Abmessungen zur besseren Erläuterung übertrieben sind. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Zwischenräume zwischen den Membranen geringer zu halten als die Dicke der Membranen, wenn sehr gut leitende Membranen verwendet werden. Zum Beispiel hat sich ein Zwischenraum von 1 bis 2 mm für 3 mm dicke Membranen als günstig ergeben.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen elektrodialytischen Verfahrens werden von Ionen zu befreiende Flüssigkeitsströme von Flüssigkeitsströmen eingeschlossen, in welche durch selektiv ionendurchlässige Membranen Ionen eingebracht werden sollen. Die Flüssigkeiten werden in entgegengesetzter Richtung in ständigem Fluß an den Membranen vorbeigeleitet, wobei das Durchflußvolumen der Flüssigkeit, in welche Ionen übertragen werden sollen, kleiner gehalten wird als das Durchflußvolumen der zu entionisierenden Flüssigkeit. Bei dieser Anordnung ist die Konzentration auf beiden Membranseiten nahe am Boden der Zellen am größten, und der Flüssigkeitsdurchtritt durch die Membranen ist aus den vorstehend angegebenen Gründen am kleinsten.

Das Volumen der aus den Konzentrationszellen abgezogenen Flüssigkeit kann zum Teil aus dem Endprodukt der Verdünnungszellen nachgeliefert werden, kann jedoch auch ganz durch die durch die Membranen gewanderte Flüssigkeit ersetzt werden. Es ist klar, daß bei der stufenweisen Behandlung von Flüssigkeiten, die man nacheinander durch mehrere Ionenaustauschzellen hindurchtreten läßt, die der ersten Konzentrationszelle zugeführte Flüssigkeit nicht so rein zu sein braucht wie bei den folgenden Stufen, da die Reinheit der Flüssigkeit im oberen Teil der Konzentrationszellen nicht größer zu sein braucht als die gewünschte Reinheit der die Verdünnungszellen verlassenden Flüssigkeit.

Aus den in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ersichtlich, daß der Strom der zu entionisierenden Flüssigkeit sich in eine Mehrzahl von im wesentliehen gleichen Armen teilt, die alle von dem gleichen elektrischen Strom durchsetzt werden. Daraus folgt, daß die Entionisierungsgeschwindigkeit je Zentimeter der durchströmenden Flüssigkeit in allen Armen gleich ist, vorausgesetzt, daß die Flüssigkeitsarme alle gleich sind. Das wird in der Regel durch eine geeignete Bemessung der einzelnen Öffnungen, durch welche die Flüssigkeit in die Zellen eintritt oder dieselben verläßt, geregelt.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Gemäß der Erfindung kann eine Reihe von Lösungen zersetzt, wieder gebildet oder umgewandelt werden.

Es können sogar Ionen durch größere elektrisch geladene Teilchen von Kolloidgröße in der beschriebenen Vorrichtung und nach dem angegebenen Verfahren ersetzt werden. Die Erfindung kann weitgehende Abänderungen erfahren, ohne daß dadurch ihr Rahmen verlassen wird.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen elektrodialytischen Trennen von Lösungen in Mehrzellenapparaten mit durch selektive Membranen begrenzten, abwechselnd aufeinanderfolgenden Konzentrations- und Verdünnungszellen, wobei die auf der Anodenseite der einzelnen Verdünnungszelle angeordnete Membran Anionen durchlassende und die auf der Kathodenseite angeordnete Kationen durchlassende Eigenschaften aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Konzentrations- und Verdünnungszellen gleichzeitig eingeleiteten Flüssigkeiten bzw. no Lösungen in an sich bei dialytischen Verfahren bekannter Weise im Gegenstrom geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an Ionen anzureichernde Flüssigkeit anfänglich eine geringere Ionenkonzentration als die zu entianisierende Flüssigkeit besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der volumetrische Fluß der an Ionen angereicherten Flüssigkeit geringer gehalten wird als der volumetrische Fluß der entionisierten Flüssigkeit.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der entionisierten Flüssigkeit in zwei Teile geteilt

wird, von denen einer dann zur Ionenanreicherung darin verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationszellen mit Ausnahme des durch die sie begrenzenden Membranen erfolgenden Flüssigkeitsdurchtritts keinen Flüssigkeitszufluß erhalten.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei verschiedenen gelösten Verbindungen erhaltene ionische Bestandteile unter Bildung einer neuen Verbindung vereinigt werden.

7. Apparat zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Konzentrations- bzw. Verdünnungszellen in einer bei Dialysatoren bekannten Weise Ein- und Auslaßöffnungen (27 bzw. 23 und 29 bzw. 25), die mit Sammelrohren (28 bzw. 24 und 30 bzw. 26) in Verbindung stehen, in der Weise angeordnet sind, daß die Flußrichtung in benachbarten Zellen entgegengesetzt ist.

8. Elektrodialysator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um das aus den Ionenanreicherungsräumen je Zeiteinheit abgezogene Volumen kleiner zu halten als das in die Entionisierungsräume zugeführte Flüssigkeitsvolumen.

9. Elektrodialysator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationszellen mit Flüssigkeit von der sich von den Verdünnungszellen erstreckenden Flüssigkeitsableitung gespeist werden.

10. Elektrodialysator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich in den Stirnräumen (14 und 15) Elektroden angeordnet sind.

it. Elektrodialysator nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Elektroden enthaltenden Räume (14, 15) in an sich bekannter Weise mit getrennten Flüssigkeitsabführungsleitungen (32, 34) versehen sind.

12. Elektrodialysator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Abführungsleitungen (25) zur Ableitung von Flüssigkeit aus den den elektrodenhaltigen Räumen benachbarten Räumen vorgesehen sind.

13. Elektrodialysator nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen im wesentlichem senkreühit und EiMiaß Öffnungen für die zu entioiniisderende Flüssigkeit am Boden der Enttioniisierungsiräume (19) angeordnet sirnd.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

509 536 8.55