NL192030C

NL192030C - Inrichting voor de elektrodialyse van vloeistoffen

Info

Publication number: NL192030C
Application number: NL8203237A
Authority: NL
Original assignee: Ionics
Priority date: 1981-08-24
Filing date: 1982-08-18
Publication date: 1997-01-07
Also published as: NL8203237A; DE3231415A1; FR2511788B1; FR2511788A1; GB2104550B; NL192030B; DE3231415C2; JPS5840110A; GB2104550A; JPH0245490B2; US4381232A

Description

1 192030

Inrichting voor de elektrodialyse van vloeistoffen

De onderhavige aanvrage heeft betrekking op een inrichting, bestaande uit meer trappen, voor de elektrodialyse van vloeistoffen, omvattende een aantal in serie verbonden trappen waarvan elke trap een 5 verdere ontzouting teweegbrengt van de verdunde produktstroom die uit de voorafgaande trap komt en waarbij in elke trap een anode en een kathode aanwezig zijn die van elkaar zijn gescheiden door ten minste één paar kamers, bestaande uit een zoutverdunningskamer en een zoutconcentreringskamer, die worden begrensd door afwisselende voor anionen selectief permeabele membranen en voor kationen selectief permeabele membranen, en waarbij elke trap met de aangrenzende trappen is verbonden door doorvoer-10 organen voor vloeistof voor elk van de verdunde produktstromen en geconcentreerde produktstromen die in die trappen worden gevormd en elke trap voorts schakelorganen omvat voor het achtereenvolgens, trap voor trap en stapsgewijze in de tijd, gestuurd door het zoutgehalte van het verdunde produkt, periodiek omkeren van de polariteit van die elektroden, en het systeem voorts middelen bezit voor het regelen van de vloeistofstreming waarmee de stroom van verdund produkt en de stroom van geconcentreerd produkt 15 worden geregeld.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Franse octrooi 2.062.440. De wijze waarop die daar wordt beschreven is als volgt: De elektrische stroom wordt eerst uitgeschakeld, vervolgens wordt de vloeistof-stroming gestopt, daarna laat men de vloeistof in omgekeerde richting stromen en wordt na enige tijd ook de elektrische stroom weer ingeschakeld. Bij meerdere trappen wordt deze procedure voor de verschillende 20 trappen achtereenvolgens uitgevoerd.

Een dergelijke wijze van gebruik van een elektrodialyse-inrichting heeft het nadeel dat de totale inrichting erg uitgebreid is. Met name voor het omdraaien van de stroomrichting van de vloeistof is een uitgebreid buizen· en kleppenstelsel nodig.

Het doel van de onderhavige uitvinding is deihalve een inrichting te verschaffen waarin een 25 elektrodialysebehandeling van een vloeistof eenvoudiger kan worden uitgevoerd en die de hiervoor gevoerde nadelen niet vertoont. Dit doel wordt volgens de onderhavige uitvinding verkregen door middel van een inrichting als in de aanhef genoemd, en welke wordt gekenmerkt, doordat de schakelorganen de elektriciteit continu ingeschakeld houden en de vloeistof in dezelfde richting blijft stromen.

Omkering van de polariteit vindt in elke trap plaats nadat het gedeeltelijk ontzoute produkt dat in die trap 30 werd gevormd zich volledig een weg heeft gebaand door de hydraulische kanalen van die trap of de hydraulische kanalen van die trap heeft vrijgemaakt. Het grootste deel van het produkt dat in de eerste trappen van het systeem gedeeltelijk is ontzouten zal derhalve door het systeem blijven stromen zonder te worden verontreinigd met zout en uiteindelijk het systeem verlaten in een volledig bruikbare toestand.

Het systeem omvat een aantal trappen waarbij in elke trap het produkt van de voorgaande trap 35 geleidelijk verder wordt gezuiverd tot de gewenste zuiverheid van het produkt wordt bereikt. Elke trap kan op zijn beurt één of meer hydraulische trappen omvatten. Omkering van de elektrodepotentiaal vindt periodiek plaats om afzetsel uit het systeem te verwijderen. Bij de onderhavige uitvinding wordt de omkering van de elektrodepotentiaal van trap tot trap uitgevoerd gaande in een richting van trappen met een produkt met een hogere zoutconcentratie naar trappen met een lagere zoutconcentratie in de produktstroom of 40 verdunde stroom, dat wil zeggen gaande in stroomafwaartse richting met betrekking tot de invoer van de ruwe te zuiveren vloeistof. De omkering van de elektrodepotentiaal vindt stapsgewijs in de tijd plaats, waarbij het tijdstip van omkering wordt bepaald door de stroom, het zoutgehalte en de vloeistof-stroomsnelheid door de installatie. Daar het verdunde of behandelde produkt elke trap achtereenvolgens vrij maakt, wordt de potentiaal van de elektroden van die trap omgekeerd, totdat de potentiaal van de 45 elektroden in alle trappen van het systeem is omgekeerd. Daarna worden de produktstromen weer op gang gebracht net als bij de conventionele praktijk van omkering van de elektrodepotentiaal in elektrodialyse· systemen.

Met een inrichting die zo bedreven kan worden gaat slechts het gedeeltelijk ontzoute produkt uit de eerste trap verloren in plaats van alie vloeistof uit het systeem zoals het geval is wanneer in alle trappen 50 gelijktijdig de elektrodepotentiaal wordt omgekeerd. De omkering kan zo worden geregeld dat ze optreedt op basis van de bekende vloeistofstroomsnelheid van het systeem en metingen van de geleidbaarheid bij de uitgang van elke trap, om de toestand van het produkt te bepalen.

De uitvinding wordt nader toegelicht in de hierna volgende beschrijving en de tekeningen.

55 Figuur 1 geeft schematisch een vergelijkingsuitvoeringsvorm van de uitvinding weer.

Figuur 2 geeft schematisch een uitvoeringsvorm van de uitvinding weer.

192030 2

In figuur 1 is schematisch een vergelijkingssysteem voor de elektrodialyse van vloeistoffen weergegeven. Dit systeem omvat vier trappen 10, 12, 14 en 16. In trap 10 zijn elektroden 18 en 20 aanwezig en deze trap is verdeeld in een zoutverdunningscompartiment 19 en een zoutconcentreringscompartiment 21. Trap 12 omvat de elektroden 24 en 26 en is eveneens verdeeld in een zoutverdunningscompartiment 23 en een 5 zoutconcentreringscompartiment 25. Trap 14 omvat elektroden 30 en 32 en is eveneens verdeeld in een zoutverdunningscompartiment 27 en een zoutconcentreringscompartiment 29 en trap 16 omvat elektroden 36 en 38 en is eveneens verdeeld in een zoutverdunningscompartiment 31 en een zoutconcentreringscompartiment 33. De compartimenten zijn schematisch weergegeven. In de praktijk wordt elke trap gevormd door een aantal afwisselende voor anionen selectieve en voor kationen selectieve membranen die zorgen 10 voor een selectief transport van ionen door elektrolytische werking, waardoor afwisselend zoutverdunnings-compartimenten en zoutconcentreringscompartimenten worden gevormd.

Zoals algemeen bekend omvat elke trap in de praktijk een groot aantal van dergelijke afwisselend voor kationen permeabele membranen en voor anionen permeabele membranen die een groot aantal van dergelijke onderling verbonden afwisselende zoutveidunningskamers en zoutconcentreringskamer vormen. 15 De aard van de kamers (dat wil zeggen verdunningskamers of concentreringskamers) zal wisselen afhankelijk van de polariteit van de elektroden waarmee omkeerbare energiebronnen 42, 44,46 en 50 worden verbonden. De trappen zijn hydraulisch in serie geschakeld en wel gelijke kamers verbonden met gelijke kamers, overeenkomstig de elektrische polariteit die bij regelmatige continue werking van trap tot trap congruent is.

20 De ruwe vloeistof, dat wil zeggen de elektrolyt, wordt in het systeem ingevoerd in trap 10 via leiding 52 en wordt dan geleidelijk van trap tot trap behandeld tot ze uit trap 16 komt in de vorm van twee afzonderlijke stromen, dat wil zeggen een praktisch ontzout gezuiverd produkt en een afvalstroom met een hoge zoutconcentratie. Uit welke kamer welke stroom komt, hangt af van de polariteit van de elektroden op het betreffende tijdstip.

25 In deze vergelijkingsuitvoeringsvorm wordt voorzien in middelen voor het achtereenvolgens omschakelen van de polariteit in elke trap, stapsgewijs met de tijd, bijvoorbeeld in de vorm van een tijdschakelaar 54. De tijdschakelaar kan een mechanisme of elektrische tijdschakelaar zijn. Bij in bedrijf zijn van de installatie wordt de polariteit van trap 10 omgekeerd op een tijdstip dat afhangt van de eisen voor verwijdering van . afzettingen van het systeem. In de verdunningskamers (kamers met verdunde oplossing) van de trap 10 zal 30 de concentratie beginnen toe te nemen, maar in de overeenkomstige kamers van trap 12,14 en 16 zal dat niet het geval zijn. Op een later tijdstip, dat wordt bepaald door de stroomsnelheden van het systeem, zal de concentraatstroom die uit trap 10 komt de ruimte voor verdunde oplossing van trap 12 vullen zodra het verdunde produkt dat in die trap wordt gevormd de betreffende trap verlaat. De polariteit in trap 12 wordt dan omgekeerd terwijl de trappen 14 en 16 in de toestand met niet-omgekeerde polariteit blijven werken. Dit 35 proces wordt herhaald voor trap 14 en trap 16 na een tijdsverloop dat wordt gebaseerd op de overeenkomstige stroomsnelheid. Aan het einde van de stapsgewijze omkering van de polariteit worden de afsluiters of kleppen 56 en 58 in werking gesteld om de' stromen die uit de laatste trap 16 komen af te voeren.

In figuur 2 is een systeem volgens de uitvinding weergegeven. Overeenkomstige componenten als in . figuur 1 zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers. De stapsgewijs werkende tijdschakelaar is hier 40 vervangen door een aantal organen 60, 62, 64, 66, 68 en 70 die de geleidbaarheid meten en die zijn geplaatst in de uitgaande stromen van elke trap. Voor dit doel geschikte organen zijn in de techniek algemeen bekend. Het signaal van elke geleidbaarheidsdetector wordt toegevoerd aan door de geleidbaarheid in werking te stellen schakelaars 72, 74 en 76 die zo kunnen zijn geprogrammeerd dat ze een omkering van de polariteit van elke trap teweegbrengen die in werking overeenkomt met de werking van de 45 trapsgewijs werkende tijdschakelaar 54 bij de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm. De schakelaars zijn ontworpen om hetzij bij een hoge of bij een lage geleidbaarheid in werking te treden, wat het geval is als de aard van de stroom verandert als gevolg van de geleidelijke stroming van bij omgekeerd potentiaal gevormde vloeistof uit trap 10. De omkering van de potentiaal in trap 10 wordt tot stand gebracht op basis van een zich herhalend tijdschema door middel van een eenvoudige tijdschakelaar 78.

50 Het in werking stellen van de kleppen 56 en 58 om de vloeistofstromen, die uit de laatste trap 16 komen, af te voeren kan worden geregeld door de schakelaar 78 of anders door middel van geleidbaarheids-detectors 68 en 70.

Claims

3 192030 Inrichting, bestaande uit meer trappen, voor de elektrodialyse van vloeistoffen, omvattende een aantal in serie verbonden trappen waarvan elke trap een verdere ontzouting teweegbrengt van de verdunde 5 produktstroom die uit de voorafgaande trap komt en waarbij in elke trap een anode en een kathode aanwezig zijn die van elkaar zijn gescheiden door ten minste één paar kamers, bestaande uit een zoutverdunningskamer en een zoutconcentreringskamer, die worden begrensd door afwisselende voor anionen selectief permeabele membranen en voor kationen selectief permeabele membranen, en waarbij elke trap met de aangrenzende trappen is verbonden door doorvoerorganen voor vloeistof voor elk van de 10 verdunde produktstromen en geconcentreerde produktstromen· die in die trappen worden gevormd en elke trap voorts schakelorganen omvat voor het achtereenvolgens, trap voor trap en stapsgewijze in de tijd, gestuurd door het zoutgehalte van het verdunde produkt, periodiek omkeren van de polariteit van die elektroden, en het systeem voorts middelen bezit voor het regelen van de vloeistofstroming waarmee de stroom van verdund produkt en de stroom van geconcentreerd produkt worden geregeld, met het kenmerk, 15 dat de schakelorganen de elektriciteit continu ingeschakeld houden en de vloeistof in dezelfde richting blijft stromen. Hierbij 2 bladen tekening