FI69247B - Foerfarande och apparatur foer avlaegsnande av vatten fraon enattendispersion av fasta aemnen medelst elektroendosmos - Google Patents

Description

KUULUTUSJULKAISU , Q Q ^ 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT 6^2 4 7 C ,45> Patentti myönnetty

Patent meldelnt 10 01 108G

(51) Kv.lk.yint.CI.4 B 01 D 13/02 SUOMI—FINLAND (21) Patenttihakemus — Patcntansökning 781 7** 7 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 01 .06.78 (23) Alkupäivä — Giltigheudag 01 .06.78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 02.12.79

Patentti- ia rekisterihallitus .

' (44) Nahtavaksipanon ja kuul.julkaisun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen v 7 Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 30.09.83 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet (71) Monsanto Company, 800 North Lindbergh Boulevard, St. Louis,

Missouri 63166, USA(US) (72) Edward Jackson Griffith, Manchester, Missouri, USA(US) (7*0 Oy Kolster Ab (5**) Menetelmä ja laitteisto veden poistamiseksi kiinteiden aineiden vesidispersiosta sähköendosmoosin avulla - Förfarande och apparatur för avlägsnande av vatten frän en vattendispersion av fasta ämnen medelst elektroendosmos

Keksinnön kohteena on menetelmä veden poistamiseksi kiinteiden aineiden vesidispersiosta sähköendosmoosin avulla, joilla kiinteillä aineilla on sähkövaraus maadoituksen nollajännitteeseen verrattuna, jossa menetelmässä ensimmäinen elektrodiväline asetetaan vesidispersioon ja kolmas elektrodiväline asetetaan vesidis-persioon välimatkan päähän ensimmäisestä elektrodivälineestä.

Useissa teollisissa prosesseissa saadaan jätevirtauksina kiinteiden aineiden vesidispersioita. Esimerkiksi pestäessä malmeja, huuhdottaessa kaasuvirtoja, saostettaessa epäpuhtauksia, jätevettä jne. saadaan usein tuotteena jätevirtauksia, joita teollisuudessa nimitetään jäteosiksi, mudaksi jne. Tällaisia jätevirtauksia ei usein voida mukavasti poistaa ainesten käsittelyvaikeuksien johdosta, ekologisista syistä tai turvallisuusperiaatteiden takia. Tämän johdosta on yleisenä käytäntönä säilyttää tällaisia jätteitä suurissa altaissa, säilytysastioissa tai muissa varastointisäiliöissä. Siinä määrin kuin kiinteät aineet jäljelle jäävissä dispersioissa ovat 2 69247 vyöhykkeittäin konsentroitavissa saostamalla, vaahdottamalla jne., jotta aikaansaataisiin kiinteistä aineista suhteellisen vapaata vesi-osaa, joka voidaan laskea viemäriin tai muutoin poistaa kun sen yhteydessä suoritetaan mikä tahansa tarpeellinen suodattaminen tai puh-distamismenettely, saadaan varastointisäiliöön tilaa uuden jätteen vastaanottamiseksi. Useiden veteen dispersoituneitten aineiden tapauksessa kuitenkin kiinteiden aineiden vyöhykkeittäin konsentroituminen saostamalla tapahtuu äärimmäisen hitaasti mikäli lainkaan.

Täten käy välttämättömäksi ylimääräisten varastointisäiliöiden jaksottainen rakentaminen melko vaikeasti ja suurella kustannuksella. On suoritettu lukuisia yrityksiä lisätä vyöhykkeittäin konsentroitu-misen nopeutta kiinteille aineille tällaisissa dispersioissa. Tavanomaisten keinojen kuten suodatuksen saostamisapuaineiden tai vastaavien käyttö on kuitenkin fysikaalisesti mahdotonta tai toivottoman kallista. On havaittu, että laboratoriomenetelmät vyöhykekonsentraa-tion toteuttamiseksi kiinteille aineille vesidispersioissa eivät usein ole onnistuneesti sovellettavissa suuren mittakaavan teollisiin jätteiden säilytyssysteemeihin. Esimerkiksi tunnetaan, että sähköjännitteen tuominen elektrodien välille, jotka on sijoitettu vesidispersioon, aikaansaa veden kulkeutumisen kohti katodia, joten aikaansaadaan kiinteiden aineiden vyöhykekonsentroitumista, sähkö-endosmoosin avulla. Suurissa systeemeissä, joissa anodi ja katodi täytyy käytännön syiden takia olla erossa toisistaan suhteellisen pitkän välimatkan verran esiintyy kuitenkin suuria ja epälineaarisia jännitteen putoamia, jotka estävät tehokkaan sähköendosmoottisten menetelmien käyttämisen.

DE-patenttijulkaisussa 266 971 on esitetty menetelmä, jossa sähköendosmoosin avulla poistetaan vettä liuoksesta, jossa on kiinteitä partikkeleita. Myös DE-patenttijulkaisussa 1 203 735 ja US-patenttijulkaisussa 3 197 394 on esitetty astia-elektrodijärjestelmät veden puhdistamiseksi. Viimeksi mainitussa julkaisussa esitetty järjestelmä edellyttää ultraäänilaitteen käyttöä ja astiaa on pyöritettävä esimerkiksi sähkömoottorin avulla.

On tunnettua, että käytännölliset keinot vesidispersioissa olevien kiinteiden aineiden vyöhykekonsentroitumisen jouduttamiseksi ovat jo kauan olleet alan asiantuntijoiden keskuudessa toivotut.

Tämä keksintö aikaansaa menetelmän, jonka avulla lisätään vyöhykekonsentroitumisen nopeutta ja kiinteiden aineiden lopullista

II

3 69247 tiheyttä vesidispersioissa, jotka sisältävät tällaisia kiinteitä aineita ja laitteiston käytettäväksi tällaisessa menetelmässä. Tämä menetelmä soveltuu käytettäväksi suuren mittakaavan dispersioiden säilytyssysteemeissä ja se sisältää elektrodien sijoittamisen krii-tillisesti toisiinsa nähden sijoitettuina, kuten asia tullaan myöhemmin määrittelemään, sen tyyppisiin vesidispersioihin, joita on esitetty ja tasavirran jännitteen tuomisen näiden elektrodien välille, jotta aikaansaataisiin kiinteiden aineiden vyöhykekonsentroitu-mista sähköendosmoosin avulla.

Tämän keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto soveltuvat käytettäväksi vesidispersioissa, joita säilytetään suurissa (pinta-alaltaan suuremmissa kuin 100 neliömetriä) altaissa, joissa disper-goituneille hiukkasille on tunnusomaista sähkövaraus maadoituksen nollajännitteeseen verrattuna. Tämän keksinnön suurin käytännön etu voidaan saavuttaa systeemeissä, joissa kiinteiden aineiden vyöhyke-konsentroitumista luonnollisilla menetelmillä ei tapahdu nopeasti mihinkään suurempaan tiheyteen saakka.

Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että toinen elektrodiväline asetetaan vesidispersioon ensimmäisen elektrodivälineen ja kolmannen elektrodivälineen väliin ja lähemmäs ensimmäistä elektrodivälinettä kuin kolmatta elektrodi-välinettä ja sähköinen tasavirtajännite muodostetaan ensimmäisen ja toisen elektrodivälineen ja kolmannen elektrodivälineen välille, jolloin kiinteiden aineiden vesidispersiossa oleva vesi liikkuu kohti ensimmäistä ja toista elektrodivälinettä, niin että vesi voidaan poistaa ja kiinteät aineet jäävät jäljelle.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on vuorostaan tunnusomaista, että se käsittää toisen elektrodivälineen, jolla on sama napaisuus kuin dispergoiduilla kiinteillä aineilla ja joka on sijoitettu ensimmäisen elektrodivälineen ja vastakkaisen napaisuuden omaavan elektrodivälineen väliin, ja välineen sähköisen tasavirtajännitteen kohdistamiseksi ensimmäisen ja toisen elektrodivälineen ja vastakkaisen napaisuuden omaavan elektrodivälineen väliin, jolloin vesi liikkuu kohti ensimmäistä ja toista elektrodivälinettä, ja se voidaan poistaa vesidispersiosta.

Kyseessä olevassa keksinnössä tarvittava elektrodien kriittinen välys tullaan alempana kuvaamaan piirustuksiin viitaten, missä kuvio 1 on kaavamainen yläkuvanto elektrodien järjestelystä käytettynä aikaisemmin tunnetuissa sähköendosmoosin menetelmissä 69247 ja joissa tietty ensimmäinen katodiosa 1 ja anodiosa 3 on sijoitettuna kiinteiden aineiden vesidispersioon 4, kuvio 2 on kaavamainen yläkuvanto elektrodien keksinnön mukaisesta järjestelystä käytännössä, jossa järjestelyssä ensimmäinen katodiosa 1, toinen katodiosa 2 sekä anodi 3 ovat sijoitettuina kiinteiden aineiden vesidispersioon 4 ja kuvio 3 on kaavamainen yläkuvanto vielä edullisemmasta elektrodien järjestelystä tämän keksinnön mukaan, jossa järjestelyssä on ensimmäinen katodiosa 1 ja joukko toisia katodiosa 2 sekä joukko anodiosia 3 sijoitettuna kiinteiden aineiden vesidispersioon 4.

On jo kauan ollut tunnettua, että kuviossa 1 esitetyn kaltaista elektrodien järjestelyä voidaan käyttää aikaansaamaan veden vaeltamista vesidispersiossa katodiosaa 1 kohden, niin kauan kuin katodiosa 1 ja anodiosa 3 ovat erillään toisistaan suhteellisen pienen välimatkan verran. Kun etäisyys katodiosan 1 ja anodiosan 3 välillä on kuitenkin suurempi kuin muutamia metrejä, esiintyy suuri jännitteen putoama hyvin lähellä katodia ja anodeja ja pienempi putoama kutakin etäisyyden metriä kohden etäämpänä elektrodeista, mikä estää tehokkaan sähköendosmoottisen periaatteen käyttämisen. Yleisesti ottaen ei sähköendosmoottisia menetelmiä voida käytännössä soveltaa lisäämään vyöhykekonsentroitumisen nopeutta vesidispersioissa systeemeissä, joissa jännitteen putoama minkä tahansa 5 % osuudella suoraa etäisyyttä katodin ja anodin välillä on suurempi kuin 30 % jännitteen putoaman kokonaismäärästä katodin ja anodin välillä. Milloin tätä 5 % sääntöä rikotaan tuhlaantuu suuria osuuksia energiasta lämmön muodossa ja sähköendosmoottinen systeemi ei enää toimi oikein.

Tämän keksinnön mukaisesti on nyt odottamatta havaittu, että toisen katodin 2 sijoittaminen oikein ensimmäisen katodin 1 ja anodin 3 väliin kuten kuviossa 2 on esitetty, estää tarpeettoman suurien jännitteen putoamien esiintymisen pienten suoraviivaisten etäisyyksien osuudella ja sallii sähköendosmoottisten menetelmien käytön suurissa säilytystiloissa.

Tämän keksinnön mukaisesti ensimmäinen katodiosa 1 ja anodiosa 3 ovat erillään toisistaan riittävän suuren välimatkan verran, niin että mikäli toinen katodiosa 2 sijoitettaisiin uudelleen siten,

II

69247 että ensimmäinen ja toinen katodiosista 1 ja 2 olivat hyvin lähellä toisiaan ja saman etäisyyden verran anodista 3 ja mikäli eri virtojen sähköjännitteet riittävinä aikaansaamaan edullisena pidetty veden vaeltaminen dispersiossa tätä katodia kohden toteutettaisiin, niin jännitteen putoama jonkin 5 % suoraviivaisesta etäisyydestä osalla katodien ja anodien välillä olisi suurempi kuin 30 % jännitteen kokonaisputoamasta katodien ja anodien välillä. Mikäli ensimmäinen katodi 1 sijoitetaan lähemmäksi anodia 3, pienentyy nyt kyseessä olevalla keksinnöllä aikaansaatu etu oleellisesti tai poistuu kokonaan. Käsiteltäessä useimpia vesidispersioita saavutetaan suurimmat edut tästä keksinnöstä kun ensimmäinen katodi-osa 1 sijaitsee erossa anodiodista 3 etäisyyden verran, joka on vähintään noin kuusi metriä.

Keksintöä käytäntöön sovellettaessa toinen katodiosa 2 sijoitetaan lähemmäs ensimmäistä katodiosaa 1 kuin anodiosaa 3 ja se sijoitetaan tasoon, joka leikkaa kohtisuorassa ensimmäisen katodi-osan 1 ja anodiosan 3 välillä olevaa tasoa. Anodiosa 3 ja toinen katodiosa 2 muodostuvat kumpikin joukosta elektrodeja, jotka on edullisimmin sijoitettu säilytystilan 4 sisälle kahden samakeski-sen ympyrän muotoon ensimmäisen katodin 1 ympärille. Joukko anodeja, jotka muodostavat anodiosan 3, on sijoitettu siten, että kukin anodi sijaitsee saman välin päässä sen viereisistä anodeista. Vastaavasti katodien joukko muodostaen toisen katodiosan 2 on sijoitettu siten, että kukin katodi sijaitsee yhtä etäällä sen viereisistä katodi-osista. Elektrodit on järjestetty siten, että keskikatodista 1 toisen katodiosan 2 kautta vedetty viiva puolittaa sen kulman, joka muodostuu viivoista vedettynä keskikatodin 1 ja vuorottaisten parien vierekkäisien anodien välille anodiosassa 3. Täten kuviossa 3 kulmat φ ovat kaikki keskenään yhtä suuria. Kukin elektrodi on ankkuroitu sen edullisena pidettyyn asentoon suuren painon avulla, joka paino on kiinnitetty sähköä johtamattomaan nylonköyteen. Ensimmäisten katodiosien 1, toisten katodiosien 2 ja anodiosan 3 keksinäinen sijoittelu on sellainen, että kun jännite valittuna aikaansaamaan sähköistä endosmoottista vaeltamista vedessä ensimmäistä ja toista katodiosista 1 ja 2 kohden tuodaan paikalle, ei mikään 5 % lineaarisesta etäisyydestä ensimmäisen ja toisen katodiosan 1 ja 2 sekä anodiosan 3 välillä omaa jännitteen putoamaa, 69247 mikä olisi suurempi kuin 30 % jännitteen kokonaisputoamasta ensimmäisen katodiosan 1 ja anodiosan 3 välillä. Elektrodien optimi sijoittelu, erityisesti mitä tulee toiseen katodiin 2 tiettyä erityistä vesidispersiota varten ja sovitettuja jännitteitä ajatellen on helposti määriteltävissä rutiininomaisilla kokeilla.

Suurimman etäisyyden, jolle anodiosa 3 voidaan sijoittaa erilleen ensimmäisestä katodiosasta 1, rajoittaa ainoastaan suurin etäisyys, jolle tarvittavan jännitteen putoaman säätö voidaan aikaansaada toisen katodiosan 3 oikealla sijoittelulla ja lisänä olevana käytännön asiana etäisyys, jolle sähköistä endosmoosia voidaan aikaansaada käyttämällä kohtuullista sähköjännitettä. Käytännön syistä välys ensimmäisen katodin ja anodin välillä on harvoin suurempi kuin kuusikymmentä metriä.

Alan asiantuntijat käsittävät, että sallittu ja optimi elektrodien sijoittelu riippuu kiinteiden aineiden vesidispersion ominaisuuksista, elektrodien rakenteesta ja käytettävissä olevista sähkö-lähteistä. Toisaalta kuten jo aikaisemmin on mainittu mille tahansa määrätylle dispersiolle, elektrodin rakenteelle ja sähkötehon syöttö-lähteelle sallittava ja optimaalinen välys mainittuine rajoituksineen voidaan helposti määrittää rutiinomaisin kokein.

Katodeja varten käytetty materiaali ei ole kriitillinen, mitä tahansa sähköä johtavaa ainetta voidaan käyttää. Edullisimmin katodin rakentamiseen käytetty materiaali kestää suhteellisen hyvin vesidispersion osa-aineiden kemialliset vaikutukset. Katodi saattaa kuitenkin olla suhteellisen kevyt, koska katodit toisin kuin anodit, eivät sähköisesti hajaannu. Anodit ovat edullisimmin pääasiallisesti rautaa. Rautaa on pidettävä edullisena sen ollessa halpa metalli, jotka helposti hajoaa muodostaen rautaoksidia..

Yksittäisten elektrodien rakennetta on myös tarkasteltava.

On yleisesti pidettävä edullisimpana käyttää pitkänomaisia elektrodeja, jolla on suhteellisen pieni poikkileikkauksen pinta-ala. Elektrodit voivat esim. olla tankoaineksesta tai I-palkeista muodostettuja ratakiskojen soveltuessa tähän tarkoitukseen erityisen hyvin. Pitempien käyttöjaksoen ollessa kyseessä umpinaisia tankoja on pidettävä onttoja putkia edullisempana, koska tällöin hajoamista varten on läsnä suurempi massamäärä.

It 69247

Edullisimmat systeemit käyttävät useita toisia katodeja sijoitettuina keskisesti sijaitsevan ensimmäisen katodin ympärille ja useita anodeja sijoitettuina katodisysteemin ympärille kuten kuviossa 3 on esitetty. Tällainen järjestely sallii sähkökenttien optimoinnin systeemissä ja siinä joutuu suuret pinta-alat vesidis-persiosta tehokkaasti sähköisen endosmoottisen ilmiön vaikutuksille alttiiksi.

Turvallisuusnäkökantojen takia on toivottavaa, että katodit ja anodit ovat kokonaan upoksissa vesidispersiossa.

Elektrodien järjestely on yllä kuvattu systeemeihin verrattuna, joissa elektrodit ovat sijoitettu sivuttaissuunnassa eroon toisistaan. Riippuen kuitenkin vesidispersion ja säiliön, jossa tätä pidetään, ominaisuuksista saattaa tietyissä tapauksissa olla toivottavaa käyttää pystysuunnassa erossa toisistaan sijaitsevia elektrodisysteemejä tai pystysuunnassa ja vaakasuunnassa toisistaan erossa olevien elektrodisysteemien yhdistelmiä. On yleisesti pidettävä edullisena, että anodit on sijoitettu syvyydelle, joka on jonkin verran suurempi kuin katodien syvyys kun vettä poistetaan ve-sidispersioista, jossa on negatiivisesti varautuneita hiukkasia, jotta tällöin voitaisiin tehostaa kiinteiden aineiden konsentroitu-mista kohti säiliöastian pohjaa eli suuntaan, jossa nämä sijaitsevat. Esimerkki pystysuuntaisesta välyksestä on muodoltaan pyramidi, jossa anodit on sijoitettu neljään nurkkaan kannasta ja katodit sijaitsevat sen huipussa.

Tasavirtaa oleva jännite yhdistetään anodien ja katodien välille. Virran ja jännitteen tasot valitaan poistamaan suurin mahdollinen määrä vettä kiinteiden aineiden vesidispersiosta alhaisim-milla tehokustannuksilla.

Teoria esittää, että sähkökenttä, jolla on muuttumaton po-tentiaaligradientti, olisi optimaalinen. Suurissa säiliöissä kuitenkin haluttu, arvoltaan muuttumaton gradientti on mahdoton toteuttaa ja kärsitään suhteellisen suuria jännitteen putoamia lähellä katodeja ja anodeja. Jotta tasoitettaisiin potentiaaligradienttia lisätään toinen katodiosa keskellä olevan katodin ja anodin välille.

On havaittu, että mitattu kentän vastusarvo vesidispersiossa riippuu paljon enemmän katodin pinta-alasta kuin anodin alasta käytetään runsaan anodin systeemiä.

69247

Useat tekijät sanelevat tarpeen runsaan anodin systeemille.

Eräs tekijä on, että näissä säiliöissä vesi liikkuu katodia kohden,

On toivottavaa, että vettä siirretään keskellä olevaa sijaintipaikkaa kohden, missä se pystyy poistumaan suhteellisen nopeasti vesi-dispersiosta ja on helposti poistettavissa tästä tilasta. Täten tarvitaan suurempi määrä anodeja ympäröimään keskellä olevaa kato-disysteemiä. Tämän lisäksi anodit kuluvat sähkökemiallisesti kuten Faradayn laki sanoo.

(Anodilla) Fe -> Fe+^ + 2e (Katodilla) H20 + 2e“ -> o“2 +H.,

Fe + H20 + 2e~ -> FeO + H2 + 2e“

Faradayn laki sanoo, että yksi grammaekvivalentti metallia syöpyy kutakin 96.500 amperisekuntia kohden tai toisin sanoen 56/2 = 28 grammaa rautaa syöpyy kutakin 96.500 ampeerisekuntia kohden käytettyä sähkövoima. Tämänjohdosta vaaditaan, että anodien massa on suuri katodien massaan verrattuna. Katodit eivät syövy, koska niitä pidetään korkeassa negatiivisessa jännitteessä. Anodeja kuluttaa nimenomaan suuret virrat eivätkä korkeat jännitteet, ja säätämällä katodien pinta-alaa vesidispersion vastusmäärää ja vastaavaa virtajännite-suhdetta voidaan muuttaa hyvin laajoissa rajoissa.

Tämän keksinnön käytännön toteutuksessa voidaan käyttää erilaisia apuna olevia menetelmiä, mikäli niin halutaan. Esimerkiksi voidaan elektrolyyttiä lisätä vesidispersioon, jotta lisättäisiin sen johtavuutta tai voidaan järjestää elektrodin jäähdytyslaitteis-tot poistamaan ylimääräistä lämpöä, mikä estää aineksen täydellisen kuivumisen anodien vieressä.

Vesidispersion kuivuminen anodien ympärillä ja näin tuloksena oleva kiinteiden aineiden kasautuminen anodille on eräs pääasial-lisimmista ongelmista, joita kohdataan käytettäessä tämän keksinnön menetelmiä. Jotta estettäisiin anodia ympäröivän aineksen täydellinen kuivuminen, voidaan kaasua tai nestettä kuplittaa vesidispersion lävitse anodin lähellä. Hieman käytännöllisempi ratkaisu vaatii sähköjännitteen jaksottaisen vaihtamisen anodien ja katodien välillä lyhyeksi ajaksi, jotta aikaansaataisiin nesteen kulkeutuminen vesi-dispersiossa kohti anodeja katodeja kohti kulkeutumisen sijasta. Sähköjännitteen 69247 vaihtaminen aikaansaa kuitenkin katodien nopeaa hajoamista näiden ollessa suhteellisen keveitä anodeihin verrattuna. Jotta estettäisiin katodien hajoaminen, saattaa toinen anodi olla sijoitettu edullisesti keskellä olevan katodin alapuolelle. Kun sähköjännitteen napaisuus vaihdetaan, poistetaan katodit piiristä ja toinen anodi yhdistetään niiden sijaan niin että toinen anodi hajoaa katodien sijasta.

Tätä keksintöä voidaan myös käyttää,kun dispersiona olevat hiukkaset vesidispersiossa ovat tunnettavissa positiivisesta sähköisestä varauksesta maadoituksen nollajännitteeseen verrattuna. Kaikki parametrit edellä olevasta vesidispersion esityksestä, mikä sisälsi negatiivisesti varautuneita hiukkasia sopivat yhtä hyvin sovellutukseen, jossa hiukkasilla on positiivinen varaus paitsi, että anodien ja katodien asennot täytyy vaihtaa keskenään. Jotta aikaansaataisiin veden kulkeutuminen kohti keskellä olevaa sijaintipaikkaa, täytyy anodit katodien sijasta, kuten yllä esitettiin, sijoittaa elektrodisysteemin keskelle. Viitaten kuvioon 3 vesidispersiossa ensimmäistä anodiosaa ympäröi anodijoukon samakeskiset ympyrät, jotka anodit muodostavat toisen anodiosan, ja katodijoukkoa, joka muodostaa katodiosan 3.

Tätä keksintöä käytettäessä erottuu vettä kiinteistä aineista ja se tulee vesidispersion ylemmälle pinnalle, mistä se voidaan poistaa ja kiinteät aineet kasaantuvat tiiviimmäksi kuin luonnollisella saostumisella. Täten kiinteiden aineiden vesidispersion tilavuus, joka voidaan ottaa vastaan säiliörakenteeseen minkä tahansa aikamäärän puitteissa, lisääntyy verrattuna siihen tilavuuteen, joka voidaan ottaa vastaan säiliötilaan, mikäli selkiäminen toteutettaisiin pelkästään luonnollisia keinoja käyttäen. Tämä keksintö aikaansaa palauttaa nopeammin tämän säiliötilan hyväksyttävissä oleviin rajoihin vesistön elinmahdollisuuksia ajatellen.

Koestettiin tässä kuvatun mukaista sähköendosmoosin systeemiä suuressa 120 hehtaarin altaassa. Systeemi sisälsi 20 toimi-kohtaa kunkin kohdan sisältäessä yhden keskellä olevan katodin, neljä toisiokatodia sekä kahdeksan anodia järjestettynä kuvion 3 mukaisesti. Kukin toisiokatodi on sijoitettu 3 metrin päähän keskellä olevasta katodista ja kukin anodi on sijoitettu 36 metrin päähän keskellä olevasta katodista ja kukin anodi on sijoitettu 10 69247 36 metrin päähän keskellä olevasta katodista. Kukin katodi on noin 5 metriä pitkä rautaputki sijoitettuna upoksiin siten, että niiden yläpäät ovat noin 1 metri mutarajan alapuolella. Kukin anodi on ratakisko pituudeltaan noin 10 metriä sijoitettuna upoksiin siten, että niiden yläpäät ovat noin 3 metriä mutarajan alapuolella.

Tämä lammikko on varastoallas vettä sisältävälle illiitti-saven lietteelle, mikä saadaan fosfaattimalmin rikastuksesta. Käynnistettäessä sähköendosmoosin systeemiä lammikon mutaraja on korkeustasolla 225 metriä merenpinnan yläpuolella ja se nousee lietettä lisättäessä nopeudella noin 15 senttimetriä kuukaudessa.

Kunkin toimikohdan yli syötettiin tasavirralla noin 25.000 watin sähköteho. Kahdeksan kuukauden toiminnan jälkeen mutaraja oli noussut vain 30 senttimetriä. Ilman sähköendosmoosia olisi kohoama ollut noin 120 senttimetriä. Toiminnan aikana mitattiin usein lietteen lämpötila eri paikoissa keskellä olevan katodin ja anodien välillä mitta-arvona jännitteen putoaman tasalaatuisuudesta katodien ja anodien välillä. Lämpötilan vaihtelut rajoissa

+ O

- 5 C eri sijaintipaikkojen välillä minä tahansa määrättynä ajanhetkenä osoittavat, että jännitteen putoama on olennaisesti lineaarinen .

Tätä keksintöä voidaan myös käyttää esim. erotettaessa vettä mudasta, lietteestä tai limasta, mikä on tuloksena kaivosteollisuudesta ja/tai prosessiteollisuudesta erilaisista luonnon, epäorgaanisen tai fossiilisten orgaanisten malmien yhteydessä kuten bauksiitti, alumiinioksidi, fluoriitti, maasälpä, raskas-sälpä, pyrofylliitti, talkki, ilmeniitti, andalusiitti ja syaniit-ti tai hiili, turve, kiille, piipitoiset maalajit, savi kuten kaoliini, bentoniitti, fullermaalaatu, pallosavi, tulenkestävä savi ja murskakivi. Tätä keksintöä voidaan edelleen käyttää esim. erotettaessa vettä jätevedestä ja erilaisista muista muta-aineista, lietteistä tai lima-aineista, jotka kaikki ovat seurauksena jokien ruoppaamisesta, paperin valmistuksesta, sokerin valmistuksesta tai sokeriruo'on sokerin käsittelystä, fosfaattilietteestä ja vastaavista.

Koska erilaisia muutoksia voidaan tehdä tässä kuvattuun menetelmään ja laitteistoon poikkeamatta tämän keksinnön puitteista on tarkoitus, että kaikki yllä olevassa selityksessä esitetty aineisto tulee tulkita keksintöä havainnollistavaksi eikä sitä rajoittavaksi.

Claims (10)

69247 11

1. Menetelmä veden poistamiseksi kiinteiden aineiden ve-sidispersiosta sähköendosmoosin avulla, joilla kiinteillä aineilla on sähkövaraus maadoituksen nollajännitteeseen verrattuna, jossa menetelmässä ensimmäinen elektrodiväline asetetaan vesi-dispersioon ja kolmas elektrodiväline asetetaan vesidispersioon välimatkan päähän ensimmäisestä elektrodivälineestä, tunnet-t u siitä, että toinen elektrodiväline asetetaan vesidispersioon ensimmäisen elektrodivälineen ja kolmannen elektrodivälineen väliin ja lähemmäs ensimmäistä elektrodivälinettä kuin kolmatta elektrodivälinettä ja sähköinen tasavirtajännite muodostetaan ensimmäisen ja toisen elektrodivälineen ja kolmannen elektrodivälineen välille, jolloin kiinteiden aineiden vesidispersiossa oleva vesi liikkuu kohti ensimmäistä ja toista elektrodivälinettä, niin että vesi voidaan poistaa ja kiinteät aineet jäävät jäljelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen elektrodiväline asetetaan ensimmäisen elektrodivälineen ja kolmannen elektrodivälineen väliin siten, ettei ensimmäisen elektrodivälineen ja kolmannen elektrodivälineen välisen lineaarisen välimatkan viidellä prosentilla esiinny jännitehäviötä, joka olisi suurempi kuin 30 % ensimmäisen elektrodi-välineen ja kolmannen elektrodivälineen välisestä kokonaisjännite-häviöstä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että useita toisia elektrodivälineitä sijoitetaan kehämäisestä ensimmäisen elektrodivälineen ympärille ja että useita kolmansia elektrodivälineitä sijoitetaan kehämäisestä ensimmäisen elektrodivälineen ja toisten elektrodivälineiden ympärille.

4. Laitteisto kiinteiden aineiden vyöhykekonsentraatio-asteen ja lopputiheyden lisäämiseksi, joilla kiinteillä aineilla on sähköpotentiaali maadoituksen nollajännitteeseen verrattuna kiinteiden aineiden vesidispersiossa, johon laitteistoon kuuluu ensimmäinen elektrodiväline (1), jolla on sama napaisuus kuin dis-pergoiduilla kiinteillä aineilla, ja elektrodiväline (3), jolla 12 69247 on vastakkainen napaisuus kuin dispergoiduilla kiinteillä aineilla ja joka on sijoitettu välimatkan päähän ensimmäisestä elektro-divälineestä (1), tunnettu toisesta elektrodivälineestä (2), jolla on sama napaisuus kuin dispergoiduilla kiinteillä aineilla ja joka on sijoitettu ensimmäisen elektrodivälineen (1) ja vastakkaisen napaisuuden omaavan elektrodivälineen (3) väliin, ja välineestä sähköisen tasavirtajännitteen kohdistamiseksi ensimmäisen (1) ja toisen (2) elektrodivälineen ja vastakkaisen napaisuuden omaavan elektrodivälineen (3) väliin, jolloin vesi liikkuu kohti ensimmäistä ja toista elektrodivälinettä ja se voidaan poistaa vesidispersiosta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kiinteillä aineilla on negatiivinen sähkö-potentiaali, että ensimmäinen (1) ja toinen (2) elektrodiväline ovat katodivälineitä ja että vastakkaisen napaisuuden omaava elektrodiväline (3) on anodiväline.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kiinteillä aineilla on positiivinen sähkö-potentiaali, että ensimmäinen (1) ja toinen (2) elektrodiväline ovat anodivälineitä ja että vastakkaisen napaisuuden omaava elektrodiväline (3) on katodiväline.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että toinen elektrodiväline (2) on sijoitettu ensimmäisen elektrodivälineen (1) ja vastakkaisen napaisuuden omaavan elektrodivälineen (3) väliin, siten ettei ensimmäisen elektrodivälineen (1) ja vastakkaisen napaisuuden omaavan elektrodivälineen (3) välisen lineraarisen välimatkan viidellä prosentilla esiinny jännitehäviötä, joka olisi suurempi kuin 30 % ensimmäisen elektrodivälineen (1) ja vastakkaisen napaisuuden omaavan elektrodivälineen (3) välisestä kokonaisjännitehäviöstä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että toinen elektrodiväline (2) käsittää useita elektrodeja, jotka on sijoitettu samankeskiseen ympyrään ensimmäisen elektrodivälineen (1) ympärille, jolloin kukin mainituista elektrodeista on sijoitettu saman välimatkan päähän kulloinkin viereisestä elektrodista. Il 13 69247

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, t u n -nettu siitä, että vastakkaisen napaisuuden omaava elektrodivä-line (3) käsittää useita vastakkaisen napaisuuden omaavia elektrodeja, jotka on sijoitettu samankeskiseen ympyrään ensimmäisen (1) ja toisen (2) elektrodivälineen ympärille, jolloin kukin mainituista vastakkaisen napaisuuden omaavista elektrodeista on sijoitettu saman välimatkan päähän kulloinkin viereisestä vastakkaisen napaisuuden omaavasta elektrodista.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että elektrodit, jotka muodostavat toisen elektrodivälineen (2) ja vastakkaisen napaisuuden omaavat elektrodit, jotka muodostavat vastakkaisen napaisuuden omaavan elektrodivälineen (3), on sijoitettu niin, että viiva, joka kulkee ensimmäisestä elektrodivälineestä (1) yhden toisen elektrodivälineen (2) muodostavien elektrodien kautta, puolittaa niiden viivojen välisen kulman, jotka viivat kulkevat ensiimiäisen elektrodivälineen (1) ja vastakkaisen napaisuuden omaavan elektrodivälineen (3) muodostavien vastakkaisen napaisuuden omaavien vierekkäisten elektrodien vuorottaisten parien kautta. _____ - ir~ 14 69247