EP1828060A1

EP1828060A1 - Verfahren und vorrichtung zum entsalzen von insbesondere meerwasser mit hilfe von frequenzgleichen wechselfeldern

Info

Publication number: EP1828060A1
Application number: EP04789953A
Authority: EP
Inventors: Pavel Imris; Detlef Schenk
Original assignee: Hydrotech International Ltd
Current assignee: Hydrotech International Ltd
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2007-09-05
Also published as: DE112004003032A5; WO2006039873A1; WO2006039873B1

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung sind zum Entsalzen von salzhaltigen wässrigen Lösungen, insbesondere von Meerwasser, bestimmt. Die auf Trinkqualität zu entsalzende wässrige, einen Elektrolyten bildende Lösung wird einem mit bestrombaren und zueinander distanzierten Elektroden (8, 9) bestückten Behälter (1) kontinuierlich zugeführt, aus dem die aufkonzentrierte Komponente und die auf Trinkqualität entsalzte Komponente getrennt aus dem Behälter abgeführt werden. Durch die mit Wechselstrom bestromten Elektroden wird ein elektrisches Wechselfeld im Elektrolyten erzeugt, welchem Feld simultan ein von einem frequenzgleichen Wechselstrom bestromter Elektromagneten (EM) erzeugtes, seine Polarität ständig wechselndes Magnetfeld überlagert wird. Durch die Überlagerung der beiden Felder entsteht eine nach nur einer Seite orientierte Abscheidungskomponente, die die schädlichen Salzionen auf einer Seite konzentriert und diese als Hochkonzentrat abgeführt werden.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ENTSALZEN VON INSBESONDERE MEERWASSER MIT HILFE VON FREQUENZGLEICHEN WECHSELFELDERN

Hintergrund der Erfindung

1. Feld der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entsalzen von Salz¬ lösungen und bezieht sich insbesondere auf die Entsalzung von Meerwasser.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Für die Entsalzung von auf Trinkqualität zu entsalzendem Meerwasser ist es ganz allgemein bekannt, dieses einem mit bestrombaren und zueinander distanzierten Elektroden bestückten Behälter zuzuführen und aus diesem die aufkonzentrierte Kom¬ ponente und die auf Trinkqualität entsalzte Komponente getrennt aus dem Behälter abzuführen. Soweit hier von Entsalzung von insbesondere Meerwasser die Rede ist, so nimmt dies Rücksicht darauf, daß Entsalzungen oder auch die damit verbundenen Auf¬ konzentrationen auch in anderen Bereichen in Betracht zu ziehen sind. Die wachsende Erdbevölkerung aber auch wachsende indus¬ trielle Anforderungen lassen den Bedarf an Trink- bzw. Süß¬ wasser entsprechend immer größer werden, so daß absehbar die¬ ser Bedarf durch natürliche Wasserquellen nicht mehr befriedigt werden kann. Andererseits stehen enorme Mengen an Salzwasser mit ca. 3,5 Gew.-% Salz in den Meeren zur Verfügung, die in bis auf 0,05 Gew.-% entsalzter Form bislang auch schon in beschränktem Umfange genutzt werden. Für die dafür notwendige Entsalzung stehen schon seit langem unterschiedliche Methoden bzw. Verfahren und zugehörige Anlagen zur Verfügung, angefangen vom Verdampfungsverfahren über Gefrierverfahren bis zu auf Elektrodialyse oder auch Elektroosmose basierenden Verfahren. Grundsätzliches technisches Problem dabei ist die Wirtschaft¬ lichkeit aller dieser Verfahren, von denen, im Detail gesehen, eine Vielzahl in der Größenordnung von ca. 150 bekannt geworden sind. Der Wirkungsgrad aller dieser Verfahren ist relativ niedrig und liegt in der Größenordnung von ca. 5 bis 8 %, wobei die auf elektrochemischen Vorgängen basierenden Verfahren noch die günstigsten sind. Verantwortlich dafür ist, daß die Kosten für 1 m³ aus Salzwasser gewonnenem Trinkwasser ein Vielfaches der Kosten bei normaler, d.h. , mehr oder weniger natürlicher Trinkwasserbereitstellung betragen. An erster Stelle steht da¬ bei der hohe Energieverbrauch. Der nach thermodynamisehen Ge¬ setzen mit 0,739 kWh/1000 1 als minimaler theoretischer Wert anzusetzende Wert wird dabei um ein Vielfaches bei den bislang praktizierten Verfahren und Vorrichtungen überschritten. Aus diesem Grunde kommen Anlagen und die damit durchzuführenden Verfahren zur Entsalzung von Meerwasser, das ja ein Elektrolyth ist, im Wesentlichen nur dort zum Einsatz und zur Verwendung, wo dies unumgänglich ist, d.h. insbesondere dort, wo jetzt schon Trinkwassermangel herrscht oder auch dort, wo die Bei¬ schaffung von für den menschlichen Gebrauch geeigneten Wassers noch teurer wäre als die Entsalzung.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Ver¬ fahren zur Entsalzung von Meerwasser und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, das bzw. die mit einem we¬ sentlich höherem Wirkungsgrad als dem bisherigen, oben ge- nannten betreibbar und damit eine Trinkwasserbereitstellung zu wesentlich günstigeren Kosten ermöglicht ist, verbunden mit der Maßgabe dabei auch dafür zu sorgen, daß die Vorrichtung zu seiner Durchführung konstruktiv keinen großen Aufwand verlangt und günstig zu warten ist.

Diese Aufgabe ist gemäß vorliegender Erfindung mit einem Ver¬ fahren gelöst, bei dem das auf Trinkqualität zu entsalzende Meerwasser einem mit bestrombaren und zueinander distanzierten Elektroden bestückten Behälter zugeführt und aus diesem die aufkonzentrierte Komponente und die auf Trinkqualität entsalzte Komponente getrennt aus dem Behälter abgeführt werden, wobei es gemäß der Erfindung entscheidend ist, daß die Elektroden mit Wechselstrom bestromt werden und quer zum zwischen den Elek¬ troden durch den angelegten Wechselstrom oszillierenden Ka¬ tionen- und Anionenstrom im den Behälter durchströmenden Elek¬ trolyten bzw. Meerwasser simultan ein von einem frequenz¬ gleichen Wechselstrom bestromten Elektromagneten erzeugtes Magnetfeld zur Wirkung gebracht wird und damit die Kationen und Anionen zur Abzugsseite des Hochkonzentrates orientiert und abgeführt werden und das deionisierte Wasser in Gegenrichtung aus dem Behälter abgeführt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem mit einem Zu- und mindestens zwei Abströmanschlüssen, versehenem Behälter, in dem zwei mit Stromanschlüssen versehene sich gegenüeberstehende Elektroden angeordnet sind. Nach der vorliegenden Erfindung ist für eine solche Vorrichtung wesent¬ lich, daß der aus elektrisch nicht leitendem Material gebildete Behälter im Luftspalt zwischen den Polen eines Elektromagneten angeordnet ist und die Spule des Elektromagneten und die Elektroden mit einem Wechselstromgenerator verschlatet sind. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Dar¬ stellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig.l in Seitenansicht die Gesamtvorrichtung mit der

Anordnung des Behälters zwischen den Polen eines Elektromagneten;

Fig.2 vergrößert und im Schnitt das Grundbauprinzip eines Teiles der Vorrichtung;

Fig.2A im Schnitt und vergrößert eine besondere Ausfüh¬ rungsform des zwischen den Magnetpolen angeordneten Behälters;

Fig.3 im Schnitt und vergrößert eine weitere Ausführungs form des Behälters;

Fig.4 im Schnitt eine besondere Ausführungsform der Be- Bestromung des Elektromagneten;

Fig.5, 6 graphische Darstellungen der Ionenbewegungen in der ersten und zweiten Halbperiode des angelegten Wech¬ selstromes;

Fig.5A, 6A die zu den Fig.5, 6 gehörenden Richtungsorientierun¬ gen von Magnetfeld, Strom und Ionenbewegung und

Fig. 7 schematisch die Verschaltung mehrerer Vorrrichtun— gen zur Ausbildung einer großen Entsalzungsanlage.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Das Grundprinzip der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht, die aus einem nachfolgend kurz als Behälter 1 bezeichneten Elektrolysebehälter mit Elektroden 10, 11 besteht, die über ihre Anschlüsse 8,9 mit einer in Fig.l dargestellten Wechselstromguelle bzw. einem Wechselstromgene¬ rator 7 bestromt werden. Der ganze Behälter 1 ist, wie aus Fig.l ersichtlich, zwischen den Polen 19,20 eines Elektromagnet EM angeordnet.

Die Entsalzung findet also in einem von den Elektroden 10,11 erzeugten elektrischen Feld und einem diesem senkrecht über¬ lagerten, vom Magneten EM erzeugten Magnetfeld statt. Der Elektromagnet EM besteht in bekannter Weise aus einem Kern 3 und einer Wicklung bzw. Spule 4, die mit ihren Anschlüssen 5,6 an dem Wechselstromgenerator 7 angeschlossen ist. Da der Elek¬ tromagnet EM mit Wechselstrom betrieben wird, ist dessen Kern 3 aus Transformatorblechen gebildet. Das angelegte Magnetfeld ist in Fig.2 schematisch mit nur zwei gestrichelten Magnetfeld¬ linien 21 angedeutet.

In Fig. 2A ist der Behälter 1 gemäß Fig 1 vergrößert darge¬ stellt, dessen aus Metallplatten bestehenden Elektroden 10,11 ebenfalls mit dem Wechselstromgenerator 7 verbunden sind. Zwi¬ schen den Elektroden 10, 11 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von bipolaren Elektroden 12 angeordnet, die in bekannter Weise mit keiner Stromquelle verbunden sind. Die Elektroden 10,11 bilden mit dem Behälter 1 eine Elektroly¬ sezelle, die durch die bipolaren Elektroden 12 quasi ver¬ vielfacht ist. Der Abstand zwischen den bipolaren Elektroden 12 beträgt etwa 4 mm bis 12 mm, welcher Abstand dann auch für den Abstand zu den Elektroden 10,11 gilt. Die sich gegenüber¬ stehenden Wände l'des aus nicht leitendem Material, wie Kunst¬ stoff, gebildeten Behälters 1 sind mit Nuten 13 versehen, in denen alle Elektroden 10,11,12, wie in Fig.2A dargestellt, wechselseitig eingesetzt und gehalten sind. Das zu entsalzende Meerwasser wird durch den Anschluß 14 in den Behälter 1 mittels einer Pumpe 30 eingeleitet, durchströmt diesen, wie mit Pfeilen 15 angedeutet, um die Elektroden herum mäanderartig, und die auf den erforderlichen Grad entsalzte Komponente des Wassers wird als Trinkwasser durch den Anschluß 16 abgeführt, während der Abzug des gebildeten Salzkonzentrates durch den Anschluß 17 erfolgt.

Die Entsalzung des zugeleiteten Meerwassers mit einer solchen Vorrichtung vollzieht sich insoweit nach den bekannten elektro- physikalischen und physikalisch-chemischen Gesetzen. Eine Be- stromung der Elektroden 10,11 mit einer Spannung von ca. 3 Volt pro Elektrolysezelle hat zur Folge, daß zwischen den Elektroden 10, 11 sowie zwischen allen bipolaren Elektroden 12 elektri¬ scher Strom im Meerwasser-Elektrolyten fließt, dessen Richtung in der ersten halben Stromperiode des erfindungsgemäß ange¬ legten Wechselstromes mit Pfeilen 33 verdeutlicht ist. Es han¬ delt sich also um eine Ionenwanderung im elektrischen Feld. Die Kationen wandern dabei zur Katode und die Anionen in die entgegengesetzte Richtung zur Anode, wobei die elektrische Leitfähigkeit von der Salzkonzentration abhängig ist. Da, wie gesagt, zwischen den Elektroden 10 und 11 sowie zwischen allen bipolaren Elektroden 12 eine Wechselspannung anliegt, handelt es sich beim Ionenstrom um eine Hin- und Herbewegung von Ionen im wechselnden elektrischen Feld, wobei sich die Richtung des elektrischen Feldes in Abhängigkeit von der Frequenz der WechselSpannung ändert. Da das elektrische Feld ständig wirkt, werden die Ionen ständig in beide Richtungen beschleunigt, d.h. , die Kationen und Anionen oszillieren in dem sie umgeben¬ den Medium Wasser hin und her, was zur Konsequenz hat, daß in einem solchen elektrischen Wechselfeld keine katodische und anodische Abscheidung an den Elektroden 10, 11, 12 erfolgt, d.h., es erfolgt auch keine Zersetzung des beteiligten Wassers an den Elektroden in 2H und O, und die Kationen und die Anionen bleiben in der Lösung, wobei die Ionen mit relativ kleinem Radius in der Lösung mit einer größeren Amplitude als die mit größerem Radius oszillieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Elektrolyse-Behälter 1, wie vorerwähnt, zwischen den Polen 19,20 des Elektromagneten EM so angeordnet, daß das von ihm erzeugte Magnetfeld senkrecht zum elektrischen Feld wirkt. Weil das elektrische Feld im Behälter 1 und das magnetische Feld jede halbe Periode simultan ihre Richtung wechseln, wirkt an den oszillierenden Ionen immer eine in eine Richtung weisende Kraft. Eine derartige Einwirkung tritt in jedem Fall immer dann auf, wenn sich ein Stromleiter quer zu einem Magnetfeld erstreckt. Nach dieser so genannten Lenzschen oder Drei-Finger- Regel bewegen sich die Kationen und die Anionen nach einer Seite des Gehäuses 1 hin, wobei für die Richtung die bekannte Linke-Hand bzw. Drei-Finger-Regel maßgebend ist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen das Prinzip des Verfahrens gemäß der Erfindung, wobei die Drei-Finger-Orientierung graphisch in den Fig.5A und 6A mit veranschaulicht ist, in denen I für die je¬ weilige Richtung des Magnetfeldes, II für die Richtung des Stromes und III für die Bewegungsrichtung der Ionen steht. Die Fig.5, 6 sind dabei im Sinne der Schnittlinie V-V in Fig.2 zu verstehen, d.h., man schaut gegen die Fläche des Poles 19. Im Gehäuse 1 fließt zwischen der Anode 22 und der Katode 23 bzw. zwischen den Elektroden 10,11 Wechselstrom. Der Magnetpol 19 mit der Polarität N befindet sich unter dem Behälter 1, und die gepunktet angedeuteten senkrechten Magnetfeldlinien 21 sind von unten nach oben gerichtet. In einer solchen Anordnung und nach der vorerwähnten Lenzschen Regel bewegen sich die Anionen 24 zur Seite 26 des Gehäuses 1 und die Kationen 25 ebenfalls zur Seite 26. Ein solcher Zustand dauert nur eine halbe Periode des Wechselstromes. In der zweiten halben Periode wird be¬ züglich der Elektroden die Anode zur Katode und die Katode zur Anode, wie dies in den Fig.5, 6 in Gegenüberstellung veran¬ schaulicht ist. Der Magnetpol 19 wechselt dabei gleichzeitig seine Polarität N in Polarität S, wie ebenfalls in Gegen¬ überstellung verdeutlicht.

Nach der Lenzschen Regel bewegen sich die Anionen 24 wieder zur Seite 26 des Gehäuses 21 und die Kationen 25 ebenso. Gemäß der Erfindung wirkt durch das überlagerte Magnetfeld an den Anionen 24 und den Kationen 25 eine resultierende Kraft, die bei beiden halben Perioden des Wechselstromes in die gleiche Richtung weist. In dem in Fig. 5,6 dargestellten Beispiel ist das die Seite 26.

Diese Kraftwirkung ist der magnetischen Feldstärke und dem elektrischen Strom direkt proportional. Die Pfeile 27 stehen dabei für die an den Anionen 24 und die Pfeile 28 für die an den Kationen wirkende Kraft.

Durch diese wirkenden Kräfte bildet sich im Behälter 1 bzw. im durch den Anschluß 14 zugeführten Elektrolythen ein Konzen¬ trationsgradient, d.h. , auf der Seite 26 sammelt sich die hochkonzentrierte Komponente, und auf der anderen gegenüberlie¬ genden Seite 29 sammelt sich salzarmes Wasser an, das durch den Anschluß 16 als Trinkwasser abgezogen wird, während die Abfuhr des Ξalzkonzentrates durch den Anschluß 17 des Behälters 1 erfolgt.

Die Fig. 2A zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine konkrete Ausführungsform der Vorrichtung. Durch den Anschluß 14 fließt das zu entsalzende Meerwasser in das Gehäuse 1 und durch den Anschluß 16 wird das Trinkwasser abgezogen. Durch Einstellung der magnetischen Feldstärke im Spalt 2 zwischen den Magnetpolen 19,20 und dem Behälter 1 (Fig. 2) und durch Einstellung der Stromdichte zwischen den Elektroden 10,11 sowie durch Ein¬ stellung der Wechselstromfrequenz und ferner durch Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers im Gehäuse 1 kann das Salzkonzentrat in verschiedene Fraktionen getrennt und abge¬ zogen werden.

So fließen durch den Anschluß 17' (siehe Fig.2A,3) Kationen , wie bspw. Na, K, Li und Anionen, wie bspw. B, Cl, F und Br, und durch den Anschluß 18 fließen Kationen, wie bspw. B, Ca, Mg, Co, Ni, Zn, U und P, ab. Die plattenförmigen Elektroden 10, 11 sowie die bipolaren, ebenfalls plattenförmigen Elektroden 12 in Fig. 2 bestehen bspw. aus rostfreiem Stahl.

Bei der Ausführungsform nach Fig.3 sind die bestrombaren Elektroden 10',11' und die bipolaren Elektroden 12' als Sieb, Gitter oder auch fein gelochtes Blech ausgebildet, wodurch das Meerwasser alle Elektroden fast linear passieren kann. Diese Ausführungsform nach Fig.3 ist insbesondere für landwirt¬ schaftliche Bewässerungszwecke bestimmt, für die bekanntlich ein nicht ganz so hoher Entsalzungsgrad (bspw. 1,2 g/l) wie bei Trinkwasser (o,5 g/l) gefordert wird.

Die wesentliche Komponente einer Meerwasserentsalzungsanlage ist in der im Wesentlichen schon vorerläuterten Fig. 1 sche¬ matisch dargestellt. Der Kern 3 des Elektromagneten EM besteht aus sogenannten Transformatorenblechen mittlerer Qualität und hat eine magnetische Induktion im Bereich von B = 1,7 Tesla. Eisenverluste und Blindleistung sollten bis zu einer Frequenz von 8 kHz niedrig sein. Der Querschnitt der Flächen der Mag¬ netpole 19,20 sollte eine Größenordnung im Bereich von 180 cm² haben und die Breite B des Luftspaltes 2 sollte im Bereich von 40 - 45 mm liegen. Die Wicklung 4 des Elektromagneten EM be¬ steht, wie üblich, aus Kupferdraht und ist als solche für Be- triebsfreguenzen zwischen 50 Hz und 500 Hz einsetzbar. Die besten wirtschaftlichen Daten sind jedoch dann erreichbar, wenn der Elektromagnet EM und der Strom zwischen den Elektroden 10,11 mit einer Frequenz zwischen nur 2 kHz und 8 kHz betrieben werden. Für einen solch niedrigen Frequenzbereich ist die Kup¬ ferdrahtwicklung 4 allerdings nicht geeignet, weil die Wärme¬ abgabe der Wicklung zu hoch und die Phasenverschiebung cos φ zu groß ist.

Der Betrieb ohne wesentlichen Wärmeverlust ist allerdings dann möglich, wenn die Spule 4 des Elektromagneten EM aus einem so- genanten Bandkondensator gebildet wird, wie ein solcher im Schnitt in Fig.4 dargestellt ist. Bei einem solchen Bandkon¬ densator handelt es sich dem physikalischen Prinzip nach um einen elektrischen Kondensator, der aus einem Dielektrikum 37, Metallfolien 38, 39 und elektrischen Isolatoren 40 besteht und mittels elektrischer Anschlüsse 5 und 6 an Hochfrequenzge¬ nerator 7 anzuschließen ist. Beim Laden und Entladen eines solchen Bandkondensators wird im Luftspalt 2 des Elektro¬ magneten EM ein magnetischer Fluß erzeugt, dessen zeitliche Änderung genau die gleiche ist wie die zeitliche Änderung des elektrischen Stromes, der durch den Behälter 1 fließt.

Der im Behälter 1 fießende Strom hat noch eine zweite Kompo¬ nente, nämlich den kapazitiven Strom. Beide Komponenten haben nach der Erfindung eine wichtige physikalische Bedeutung. Das Verhältnisse zwischen beiden Stromkomponenten ist nämlich durch den Bandkondensator als Wicklung 4 am Elektromagneten EM einstellbar. Die in Tabelle 1 aufgeführten Daten zeigen, wel¬ cher Strom durch den Bandkondensator fließt, und zwar in Ab¬ hängigkeit von der Kapazität des Bandkondensators und der Frequenz des Stromes bei 220 Volt.

Die in der Tabelle 1 benutzten Symbole sind die folgenden:

A = maximaler Lade- und Entladestromμ

F = Kapazität des Bandkondensators

HZ = Stromfrequenz im Bandkondensator

Mit der folgenden Gleichung I Il kann man die Daten in Tabelle 1 berechnen:

I = V (271 • Hz • C) |Y|

Die Gleichung [Yl zeigt, daß der Strom I von der Kapazität C des Bandkondensators und von der Frequenz Hz sowie von der Spannung V abhängig ist.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung als konkrete Anlage zur Meerwasserentsalzung zwecks Trinkwasseraufbereitung ist in Fig. 7 schematisch dargestellt und besteht aus mehreren, zu einer Anlage zusammengefaßten Vorrichtungseinheiten 41 im Sinne gemäß der Fig.l, die alle an einer entsprechend dimensionierten Vor¬ laufleitung 42 für die Meerwasserzufuhr angeschlossen sind. Eine Sammelleitung 43 dient der Trinkwasserabfuhr und die Sam¬ melleitung 44 der Abfuhr des Salzkonzentrates. Der Vorlauf¬ leitung 42 sind ein oder mehrere Filter 31 (siehe Fig.2, 7) vorgeschaltet, um grobe Verunreinigungen fernzuhalten.

Technisch ist von Bedeutung, daß elektrischer Strom mit einer Frequenz höher als 35 Hz, keine Abscheidung von Metallen, Wasserstoff oder Sauerstoff an den Elektroden 10, 11, 12 ver¬ ursacht. Mit Hilfe einer gegf. zusätzlich speziell gesteuerten und simultan laufenden elektrischen Stromwelle wird in einem Zusatzaggregat 45 eine angepaßte Menge Wasserstoffperoxyd (H2O2) erzeugt, was wichtig ist, um evtl. im Wasser vorhandene Keime abzutöten. Gemäß der Erfindung entkeimt dann die Vor¬ richtung vorteilhaft das Trinkwasser d.h. , zusätzlichen Chemi¬ kalien wie Chlor oder Ozon werden nicht benötigt.

Die hier beschriebene Erfindung hat im Vergleich zu allen bekannten Vorrichtungen und Verfahren beträchtliche technische und wirtschaftliche Vorteile. Der erste insofern wichtige phy¬ sikalisch-technische Parameter ist die Kraftwirkung an den den elektrischen Strom leitenden Kationen und Anionen in Behälter 1. Die Kraft F, die an den den Strom leitenden Ionen im über¬ lagerten Magnetfeld wirkt, ist mit folgender Gleichung flll zu definieren:

F = B • L • I Till worin

B = magnetische Induktion

L = Distanz zwischen Elektroden 10 und 11 (Fig. 2) I = Faradayscher und kapazitiver Strom zwischen den

Elektroden 10 und 11 bedeuten.

Aus dieser Gleichung (II) ergibt sich die Kraft F in Newton, die so groß ist, daß der davon erzeugte Druck an den Kationen 25 und Anionen 24 eine Geschwindigkeit des Elektrolyten zwi - sehen 50 bis 80 mm/s verursacht. Dieser physikalische Effekt bzw. Druck an den Ionen ist mit einem Manometer meßbar, welcher zeigt, daß der hydrostatische Druck zwischen den Seiten 26 und 29 in Behälter 2 ca. 90 bis 200 mm Wassersäule beträgt, wobei darauf hingewiesen sei, daß ein solcher Stofftransport in Behälter 1 nicht das Resultat einer Ionendiffusion oder Ionen¬ migration ist, sondern die Folge der wirkende Kraft F, die an den den Strom leitenden Ionen im Magnetfeld wirkt. Mittels relativ komplizierter mathematischer Gleichungen und experimenteller Daten kann die Entsalzungsleistung der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung berechnet werden. Die maximale Trenn¬ leistung pro Sekunde ist als Salznettotransport von einer Seite 29 zur anderen Seite 26 im Behälter 1 zu definieren. Demgemäß ist die Trennleistung der erfindungsgemäßen Vorrich¬ tung ca. 60 mal größer als bei den bislang betriebenen be¬ kannten Verfahren und Vorrichtungen, und der Energieverbrauch beim erfindungsgemäßen Verfahren liegt bei ca. 1,03 kWh/1000 1 Trinkwasser. Wenn man diesen Energieverbrauch mit dem ein¬ leitend vorerwähnten, theoretisch minimalen thermodynamisehen Wert von 0,739 kWh/1000 1 vergleicht, dann ergibt sich für die hier beschriebene Vorrichtung ein Wirkungsgrad von 72 %.

Der Vollständigkeit halber ist in Fig.l und 7 die Verschaltung der ganzen Vorrichtung punktiert mit angegeben, in der auch ein Frequenzregler 32 schematisch mit angedeutet ist. Abgesehen davon wird die Vorrichtung bzw. eine aus mehreren Vorrichtungen zusammengesetzte Anlage gemäß Fig.7 über eine GesamtSteuerung 46 geregelt., die auch die Förderpumpe 30 und eine, wenn vor¬ gesehen, Entkeimungseinrichtung 45 mit erfaßt.

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Claims

Ansprüche:

1.Verfahren zum Entsalzen von salzhaltigen wässrigen Lösungen, insbesondere von Meerwasser, bei dem die auf Trinkqualität zu entsalzende wässrige Lösung als Elektrolyt einem mit be- strombaren und zueinander distanzierten Elektroden (8,9) be¬ stückten Behälter (1) kontinuierlich zugeführt und aus diesem die aufkonzentrierte Komponente und die auf Trinkqualität ent¬ salzte Komponente getrennt aus dem Behälter (1) abgeführt werden, dadurch, gekennzeichnet, daß die Elektroden (8,9) mit Wechselstrom bestromt werden und quer zum zwischen den Elektroden (8,9) durch den angelegten Wechselstrom oszillierenden Kationen- und Anionenstrom simultan ein von einem frequenzgleichen Wechselstrom bestromter Elek¬ tromagneten (EM) erzeugtes Magnetfeld zur Wirkung gebracht wird und damit die Kationen und Anionen zur Abzugsseite des Hoch¬ konzentrates orientiert und aus dem Behälter (1) abgeführt werden und das deionisierte Wasser in Gegenrichtung orientiert und aus dem Behälter (1) abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Elektroden (8,9) und dem Magneten (EM) zugeführte Wechselstrom mit regelbarer Frequenz zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung einer katodischen und anodischen Ab¬ scheidung von Metallen und/oder Gasen an den Elektroden die Frequenz des diese bestromenden Wechselstromes auf einen entsprechenden Minimalwert eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu entsalzende Meerwasser mäandernd durch den Behälter (1) Gehäuse geleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Behälter (1) abgeführte Trinkwasserkomponente einer Entkeimung unterworfen wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem mit einem Zu- und mit mindestens zwei Abströmanschlüssen (14, 16, 17)versehenem Behälter (1), in dem zwei mit Stroman¬ schlüssen (8,9) versehene, sich gegenüberstehende Elektroden (10,11) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der aus elektrisch nicht leitendem Material gebildete Behälter (1) im Luftspalt (2) zwischen den Polen (19, 20/N, S) eines Elektromagneten (EM) angeordnet ist und die Spule (4) des Elektromagneten (EM) und die Elektroden (10,11) mit einem Wechselstromgenerator (7) verschaltet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Zufuhranschluß (14) des Behälters (1) eine Pumpe (30) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpe (30) saugseitig ein Filter (31) vorgeschaltet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wechselstromgenerator (7) ein Frequenzregler (32) nach- geschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (4) des Elektromagneten (EM) in Form eines Bandkondensators ausgebildet ist. 11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den bestrombaren Elektroden (10,

11) zur Ausbildung eines mäanderförmigen Durchströmkanales mindestens eine bipo¬ lare Elektrode (12) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (10,11) feingelocht oder siebartig aus¬ gebildet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine bipolare Elektrode (12) gelocht oder siebartig ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Ansprüche 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Behälter (1) und dem Elektromagneten (EM) ge¬ bildete Entsalzungseinheit (41) zu mehreren an einer Vor¬ laufleitung (42), an einer Trinkwasser-Ablaufleitung (43) und mindestens einer Hochkonzentrat-Ablaufleitung (44) angeschlos¬ sen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Trinkwasserablaufanschluß (16) eine Entkeimungsein¬ richtung (45) zur Zufuhr von Wasserstoffperoxyd angeschlossen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ablaufleitung (43) eine Entkeimungseinrichtung (45) zur Zufuhr von Wasserstoffperoxyd angeschlossen ist.