NO150914B

NO150914B - DEVICE FOR THREE-POINT CONNECTIONS FOR HYDRAULIC CRANES FOR EX. TRACTORS

Info

Publication number: NO150914B
Application number: NO821913A
Authority: NO
Inventors: Hans Odd Nilsson
Original assignee: Forshaga Mek Verk Ab
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1982-06-08
Publication date: 1984-10-01
Also published as: DE3221065A1; GB2103177A; NO150914C; FR2507429A1; FI72024C; NO821913L; FI72024B; SE8103626L; SE426641B; GB2103177B; FI821911A0

Description

Elektrodialyseapparat. Electrodialysis device.

Denne oppfinnelse angår et forbedret apparat for elektrodialyse av vandige opp-løsninger, som inneholder anorganiske eller organiske salter som skal fjernes fra oppløsningene. This invention relates to an improved apparatus for electrodialysis of aqueous solutions, which contain inorganic or organic salts to be removed from the solutions.

Mere spesielt angår oppfinnelsen et apparat som har streng- eller snorformige elektroder, i den hensikt å hindre ansamling av uoppløselig utfelling på elektrodeoverflatene, hvilke ansamlinger ville kunne hindre strømning av oppløsning inne i elektroderommene og i elektroden og bevirke at strømtettheten ble nedsatt. More particularly, the invention relates to an apparatus which has string- or cord-shaped electrodes, with the intention of preventing the accumulation of insoluble precipitation on the electrode surfaces, which accumulations could prevent the flow of solution inside the electrode spaces and in the electrode and cause the current density to be reduced.

I alle elektrodialyser av vandige opp-løsninger i flercellede elektrodialyseapparater, som inneholder avvekslende fortyn-nings- og konsentreringsrom som er avgrenset av med innbyrdes mellomrom plas-serte, avvekslende for anioner og for kationer selektivt gjennomtrengelige harpiksmembraner, måtte elektrodialyseope-rasjon hyppig avbrytes, for å kunne fjerne ansamlingen av uoppløselig utfelling på elektrodeoverflatene og i elektroderommene, eller det måtte tilsettes egnede kjemi-kalier for å oppnå det nettopp nevnte for-mål. Apparatet muliggjør kontinuerlig elektrodialyse med godt utbytte, og det anvendes streng- eller snorformede elektroder, som utgjøres av en flerhet av strenger som består av et elektrisk ledende materiale, og som er plasert parallelt eller i serie med jevne eller med irregulære mellomrom. In all electrodialysis of aqueous solutions in multi-cell electrodialysis devices, which contain alternating dilution and concentration spaces which are delimited by resin membranes placed at intervals, alternating for anions and selectively permeable for cations, the electrodialysis operation had to be frequently interrupted, because to be able to remove the accumulation of insoluble precipitation on the electrode surfaces and in the electrode spaces, or suitable chemicals had to be added to achieve the objective just mentioned. The device enables continuous electrodialysis with a good yield, and string or cord-shaped electrodes are used, which are made up of a plurality of strings consisting of an electrically conductive material, and which are placed in parallel or in series at regular or irregular intervals.

Oppfinnelsen vedrører altså et flercellet elektrodialyseapparat omfattende en The invention therefore relates to a multi-cell electrodialysis apparatus comprising a

rekke konsentreringsrom og en rekke fortynningsrom, hvor hvert konsentreringsrom og fortynningsrom er oppdelt med avvekslende anion- og kation-selektive harpiksmembraner, og med elektrodekamre anbragt ved hver ytre ende av konsentrerings- og fortynningsrommene, idet minst ett av elektroderommene er utstyrt med elektroder som består av et flertall av elektrisk ledende strenger, og hvor øvre og/ eller nedre del av nevnte strenger er me-kanisk og elektrisk forbundet med forbin-delses-staver, og apparatet er karakterisert ved at hver streng har en tykkelse på under 5 mm, og nabostrengene har en avstand fra hverandre på mellom 0,5 og 50 mm. series of concentration chambers and a series of dilution chambers, where each concentration chamber and dilution chamber is divided by alternating anion- and cation-selective resin membranes, and with electrode chambers placed at each outer end of the concentration and dilution chambers, at least one of the electrode chambers being equipped with electrodes consisting of a plurality of electrically conductive strings, and where the upper and/or lower part of said strings are mechanically and electrically connected with connecting rods, and the device is characterized in that each string has a thickness of less than 5 mm, and the neighboring strings have a distance from each other of between 0.5 and 50 mm.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skaffe et elektrodialyseapparat hvis elektroder ikke bevirker noen ansamling av uoppløselige utfellinger hverken på elek-trodenes overflate eller inne i elektroderommene, som kunne opptre når oppløsningen inneholder bestanddeler som kan danne slike uoppløselige utfellinger ved reaksjon med alkali eller syre som dannes når like-strøm går gjennom membraner. The main purpose of the invention is to provide an electrodialysis apparatus whose electrodes do not cause any accumulation of insoluble precipitates either on the surface of the electrodes or inside the electrode spaces, which could occur when the solution contains components which can form such insoluble precipitates by reaction with alkali or acid which are formed when direct current passes through membranes.

På tegningen er fig. 1 og 2 frontoppriss av to eksempler på strengelektroder i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 viser et per-spektivriss av et elektroderom som er utstyrt med en strengelektrode i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 viser et vertikalsnitt etter linjen I—I i fig. 3. Fig. 5 viser skjematisk et elektrodialyseapparat med rør-forbindelser som fører bort den utfelling som dannes inne i katoderommet, når en strengelektrode anvendes som katode i apparatet. Fig. 6 viser skjematisk et system for innføring og utføring av oppløsning gjennom en membranstabel og for tilbake-sirkulering av konsentrert oppløsning gjennom elektroderommene. Fig. 7 og 8 og fig. 9 og 10 viser skjematisk rørforbindelser for elektrode-spyleoppløsning, hvor minst en strengelektrode blir effektivt benyttet i et elektrolysedialyseapparat. In the drawing, fig. 1 and 2 front elevation of two examples of string electrodes according to the invention. Fig. 3 shows a perspective view of an electrode compartment which is equipped with a string electrode according to the invention. Fig. 4 shows a vertical section along the line I—I in fig. 3. Fig. 5 schematically shows an electrodialysis apparatus with pipe connections that carry away the precipitation that forms inside the cathode space, when a string electrode is used as a cathode in the apparatus. Fig. 6 schematically shows a system for introducing and removing solution through a membrane stack and for recirculating concentrated solution through the electrode spaces. Fig. 7 and 8 and fig. 9 and 10 schematically show pipe connections for electrode flushing solution, where at least one string electrode is effectively used in an electrolysis dialysis apparatus.

Hittil er oftest elektrisk ledende elektroder av plan, gitteraktig eller sylinder-form blitt anvendt i elektrodialyseapparater, i hvilke det nyttes ioneutvekslende harpiksmembraner. Når elektroder som har slik fasong ble benyttet som katoder i nær-vær av oppløsninger som inneholder ioner som f. eks. Ca+ + , Mg+ +, HCO- og S04-, vil det på katoden dannes utfellinger, f. eks. magnesiumhydroksyd, kalsiumsulfat, kal-siumkarbonat osv., som følge av elektro-dereaksjonen. Disse utfellinger samler seg på katoden og i katoderommene og hindrer strømning av oppløsningen i katoderommene og bevirker en nedsettelse av strøm-tettheten, som ikke kan hindres ved bare sirkulasjon, f. eks. med intermitterende øket strømningshastighet av katodespyle-væsken. Fortsatt, sikker elektrodialyse i lang tid kunne derfor bare utføres i slike prosesser hvor syre tilsettes til katodespy-leoppløsningen. På lignende måte vil det, under bruk av elektroder av ovennevnte form som anode, og f. eks. en oppløsning som inneholder oppløst natriumstearat anvendt til å skylle over anodene, samle seg uoppløselig, fri stearinsyre på anodene og i anoderommene, og bevirke de ovennevnte ulemper. For å hindre dette måtte det da tilsettes syre til katode-spyleoppløsningen eller i katoderommene og alkali i anoderommene, for at elektrodialysen skulle kunne gjennomføres med hell. I de fleste tilfelle, hvor det skulle anvendes ioneutvekslende membraner, var det umulig å tilføre oppløsningene fra konsentrerings-eller fortynningsrommene direkte til elektroderommene. Until now, electrically conductive electrodes of planar, lattice-like or cylindrical shape have most often been used in electrodialysis devices, in which ion-exchange resin membranes are used. When electrodes having this shape were used as cathodes in the presence of solutions containing ions such as e.g. Ca+ + , Mg+ +, HCO- and SO4-, precipitates will form on the cathode, e.g. magnesium hydroxide, calcium sulfate, calcium carbonate, etc., as a result of the electrode reaction. These precipitates accumulate on the cathode and in the cathode spaces and prevent the flow of the solution in the cathode spaces and cause a reduction in the current density, which cannot be prevented by mere circulation, e.g. with intermittently increased flow rate of the cathodic wash liquid. Continued, safe electrodialysis for a long time could therefore only be carried out in such processes where acid is added to the cathode wash solution. In a similar way, when using electrodes of the above-mentioned form as anode, and e.g. a solution containing dissolved sodium stearate used to wash over the anodes collects insoluble, free stearic acid on the anodes and in the anode spaces, causing the above disadvantages. To prevent this, acid had to be added to the cathode flushing solution or in the cathode compartments and alkali in the anode compartments, so that the electrodialysis could be carried out successfully. In most cases, where ion-exchange membranes were to be used, it was impossible to supply the solutions from the concentration or dilution chambers directly to the electrode chambers.

I de fleste elektrodialyseprosesser hvor det anvendes ioneutvekslende harpiksmembraner, måtte syre resp. alkali, som nevnt ovenfor, tilsettes til den elektrodebeskyttende oppløsning for å regulere pH-verdien, slik at det var umulig å tilføre den konsentrerende vseskestrøm eller den fortynnende væskestrøm til inngangs- resp. -utgangs-strømmen. For å hindre de på grunn av disse faktorer oppstående komplikasjoner i apparatet blir det i foreliggende apparat benyttet streng- eller snor-formede elektroder. Slike streng- eller tråd-elektroder har tidligere i enkelte tilfelle vært brukt med stort hell. I henhold til oppfinnelsen forbedres disse apparater ved at strengene gis en diameter på under 5 mm og ved at de står i en avstand fra hverandre på mellom 0,5 og 50 mm. Herved blir ansamling av utfellingene fullstendig hindret, uten tilsetning av syre eller alkali til elektrode-spyleoppløsningen. De fordeler som innretningen medfører er derfor meget store. In most electrodialysis processes where ion-exchange resin membranes are used, acid or alkali, as mentioned above, is added to the electrode protecting solution to regulate the pH value, so that it was impossible to supply the concentrating liquid stream or the diluting liquid stream to the input resp. - the output current. In order to prevent the complications arising in the device due to these factors, string or cord-shaped electrodes are used in the present device. Such string or wire electrodes have previously been used with great success in some cases. According to the invention, these devices are improved in that the strings are given a diameter of less than 5 mm and in that they stand at a distance from each other of between 0.5 and 50 mm. Accumulation of the precipitates is thereby completely prevented, without the addition of acid or alkali to the electrode rinsing solution. The advantages that the facility entails are therefore very large.

Når det anvendes strengformede elektroder, vil elektrodeoppløsningen flyte jevnt langs de tynne, av elektrisk ledende materiale bestående strenger, slik at disse spyles grundig, slik som senere skal for-klares nøyere. When string-shaped electrodes are used, the electrode solution will flow evenly along the thin strings consisting of electrically conductive material, so that these are flushed thoroughly, as will be explained in more detail later.

Ennvidere skjer gassdannelsen, som opptrer i løpet av elektrodialysen, jevnt langs de tynne strenger, og de utfellinger som dannes på elektrodene mens væske-strømmen kontinuerlig tilføres til elektrodene, blir lett fjernet fra disse som små flak, på grunn av den ovennevnte gode spyle-eller vaskevirkning, og gassutviklingen, før utfellingen får agglomere seg, og føres derved ut fra rommene sammen med oppløs-ningen. Det inntrer følgelig ingen ansamling av utfellinger på elektrodene og i elektroderommene, og driften kan fortsette jevnt og regelmessig. De fra strengene fri-gjorte, utfelte partikler er små, fordi de ikke har fått tid til å vokse og kan ikke stoppe igjen elektroderommene eller de til-hørende deler, f. eks. rørledninger. Det er derfor ikke nødvendig å tilføre syre til katoderommene resp. alkali til anoderommene, slik som det før var nødvendig for å hindre ansamling av utfellinger, og man behøver ikke å anvende pumper, rørled-ninger og beholdere og annet hjelpeutstyr som ellers var nødvendig for tilføring av syre resp. alkali. Ennvidere kan man, ved å benytte strengelektroder i et elektrodialyseapparat, som har avvekslende fortyn-nings- og konsentreringskammere mellom hvilke det befinner seg selektive, for anioner og kationer selektivt gjennomtreng-bare harpiksmembraner, direkte føre konsentrert og fortynnet væske- som hittil er blitt ledet bort — direkte til elektroderommene, som elektrodebeskyttende væske. Herved spares det ekstra rørledninger, pumper, osv., som ellers måtte anvendes. Man får derfor en enklere apparatur, og eventuelle utfellinger får ikke tid til å feste og ansamle seg, men blir kontinuerlig ført bort med væskestrømmen. Hvis sjø-vann dialyseres dannes det Mg(OH)2, og Furthermore, the gas formation, which occurs during the electrodialysis, occurs evenly along the thin strings, and the precipitates that form on the electrodes while the liquid flow is continuously supplied to the electrodes are easily removed from these as small flakes, due to the above-mentioned good flushing or washing action, and the development of gas, before the precipitate is allowed to agglomerate, and is thereby carried out of the rooms together with the solution. Consequently, there is no accumulation of precipitates on the electrodes and in the electrode spaces, and operation can continue smoothly and regularly. The precipitated particles released from the strings are small, because they have not had time to grow and cannot clog the electrode spaces or the associated parts, e.g. pipelines. It is therefore not necessary to add acid to the cathode spaces or alkali to the anode compartments, as was previously necessary to prevent the accumulation of precipitates, and one does not need to use pumps, pipelines and containers and other auxiliary equipment that was otherwise necessary for the supply of acid or alkali. Furthermore, by using string electrodes in an electrodialysis apparatus, which has alternating dilution and concentration chambers between which there are selective, selectively permeable resin membranes for anions and cations, concentrated and diluted liquid can be directly led, which has hitherto been led away — directly to the electrode compartments, as electrode protective liquid. This saves extra pipelines, pumps, etc., which would otherwise have to be used. You therefore get a simpler apparatus, and any precipitates do not have time to stick and accumulate, but are continuously carried away with the liquid flow. If seawater is dialysed, Mg(OH)2 is formed, and

dette kan oppsamles i en avsetningstank, og gi et nyttig utgangsmateriale for frem- this can be collected in a storage tank, and provide a useful starting material for

stilling av metallisk magnesium eller av brent magnesia. position of metallic magnesium or of burnt magnesia.

Oppfinnelsen belyses nærmere ved den følgende beskrivelse i forbindelse med de på tegningene viste utførelseseksempler. The invention is explained in more detail in the following description in connection with the exemplary embodiments shown in the drawings.

Fig. 1 er et frontoppriss av en elektrode i henhold til oppfinnelsen. Her er en flerhet av elektrisk ledende strenger 1 mekan-isk og elektrisk forbundet ved sin øvre ende og nedre ende med en forbindelsesstav 2 resp. 2a av elektrisk ledende materiale og dannet med en med staven 2 forbundet elektrodekontakt 3. Strengenes 1 diameter er i henhold til oppfinnelsen under 5 mm, hos strenger hvis diameter er over 5 mm, blir f rigjøringsef fekten hos utfellinger mindre. Fig. 1 is a front elevation of an electrode according to the invention. Here, a plurality of electrically conductive strings 1 are mechanically and electrically connected at their upper end and lower end with a connecting rod 2 or 2a of electrically conductive material and formed with an electrode contact 3 connected to the rod 2. According to the invention, the diameter of the strings 1 is below 5 mm, with strings whose diameter is over 5 mm, the release effect in precipitation is less.

Videre er den korteste avstand mellom nabostrenger 1 ifølge oppfinnelsen 0,5—50 mm. Hvis avstanden er mindre enn 0,5 mm, kan det lett inntre gjensidig berøring mellom strengene 1, hvorved frigjøringen av utfellingene nedsettes. Hvis avstanden er over 50 mm, vil strømtettheten konsentreres lokalt og bevirke en uheldig innvirkning på elektrodialysen, og samtidig får apparatet et større volum, hvilket er uheldig av økonomiske hensyn. Furthermore, the shortest distance between neighboring strands 1 according to the invention is 0.5-50 mm. If the distance is less than 0.5 mm, mutual contact can easily occur between the strands 1, whereby the release of the precipitates is reduced. If the distance is over 50 mm, the current density will be concentrated locally and cause an adverse effect on the electrodialysis, and at the same time the device will have a larger volume, which is unfortunate from economic considerations.

De i strengene 1 anvendte materialer består av enkle metaller, f. eks. av bly, jern, platina, titan, aluminium, kobber, nikkel eller av legeringer som f. eks. bly-antimon, bly-søl, jern-silisium, rustfritt stål eller titan som er belagt med platina. Men de som elektrode brukbare materialer er begrenset til slike som ikke korroderes når de anvendes som elektroder. Strengens 1 tverrsnitt kan være rundt, rektangulært, elliptisk eller ha en hvilken som helst annen hensiktsmessig form. Strengene kan være plasert parallelt eller ikke-parallelt, og en streng behøver ikke nødvendigvis å forløpe rettlinjet, men kan også forløpe i bue. The materials used in strings 1 consist of simple metals, e.g. of lead, iron, platinum, titanium, aluminium, copper, nickel or of alloys such as lead-antimony, lead-spill, iron-silicon, stainless steel or platinum-coated titanium. But the materials that can be used as electrodes are limited to those that do not corrode when used as electrodes. The cross-section of the string 1 can be round, rectangular, elliptical or have any other suitable shape. The strands can be positioned parallel or non-parallel, and a strand does not necessarily have to run in a straight line, but can also run in an arc.

Fig. 2 er et frontoppriss av et annet eksempel på en elektrode i henhold til den foreliggende oppfinnelse, som er forsynt med elektrodekontakter 3 og 3a ved sin øverste resp. nederste del. Fig. 3 viser som eksempel et elektroderom med strengelektroder, hvor hver streng 1 går gjennom midten av et lite hull 10, som er anbragt i en ledéplate 9 av isolerende materiale, som er beregnet på å virke som leder for væs-kestrømningen og for konsentrering av gassdannelsen omkring strengene, og mellom nabostrenger 1 er det anbragt en skil-ledel 11 av elektrisk isolerende materiale. Ledeplaten 9 og skilledelen 11 anvendes for å oppnå en jevnere strømning av spyleopp-løsningen omkring strengene og en bedre Fig. 2 is a front elevation of another example of an electrode according to the present invention, which is provided with electrode contacts 3 and 3a at its uppermost resp. lower part. Fig. 3 shows, as an example, an electrode chamber with string electrodes, where each string 1 passes through the center of a small hole 10, which is placed in a guide plate 9 of insulating material, which is intended to act as a conductor for the liquid flow and for concentration of the gas formation around the strings, and between neighboring strings 1 a separating part 11 of electrically insulating material is placed. The guide plate 9 and the separating part 11 are used to achieve a smoother flow of the rinsing solution around the strands and a better

raskeinnvirkning på strengene 1. Streng-5lektroden kan virke alene, uten bruk av åen nevnte ledéplate 9 og skilledelen 11, da let har vist seg at bruk av strenger som slektrode og arrangeringen av en flerhet av langsgående strenger, skaffer en god vaskevirkning omkring strengene, samt jevn utvikling av gass, hvilket alt medfører lett løsning av uoppløselige utfellinger fra strengene og fra innersiden av elektroderommene. Men hvis det også anvendes de nevnte dirigerende plater og skilledeler, sammen med strengene, kan det oppnås en økonomisk elektrodialyse ved bruk av en mindre mengde av elektrodespyleoppløs-ning. rapid impact on the strings 1. The string electrode can work alone, without the use of the aforementioned guide plate 9 and the separating part 11, as it has easily been shown that the use of strings as a string electrode and the arrangement of a plurality of longitudinal strings provides a good washing effect around the strings, as well as the steady evolution of gas, which all results in easy solution of insoluble precipitates from the strings and from the inside of the electrode spaces. But if the aforementioned directing plates and separators are also used, together with the strings, an economical electrodialysis can be achieved using a smaller amount of electrode flushing solution.

I fig. 3 er det vist to ledeplater 9 anbragt ved den øverste resp. nederste ende av strengelektrodene. Det er mulig å an-ordne en flerhet av ledeplater 9 og skilledeler 10 med jevne eller ujevne mellomrom, og derved øke strømningshastigheten langs overflaten av hver enkelt streng 1, samt konsentrere gassen som utvikles på strengene 1. Elektrode-spyleoppløsning fø-res gjennom tilføringsledninger 7 resp. 7a av elektrisk ikke-ledende materiale, for å mate elektrodespylevæske inn i elektrode-rammen 4 og i rør 12 eller 12a ved rammens 4 øverste resp. nederste parti som må for-bindes med rørene 7 resp. 7a, samt gjennom hull 13a, 13 inn i rommet 8. Oppløsningen passerer derpå gjennom avstandsarealet i elektrode-kammeret sirkulerer omkring strengen 1 fra dennes bunn til topp, eller fra dens topp til bunn, og går deretter ut gjennom 13 eller 13a, 12 eller 12a og ut-løpsrør 7 eller 7a. Tilførings- og bortfør-ingsledningene 12, 12a, 13, 13a, 7, 7a kan erstattes med andre ledninger 5 og 5a. In fig. 3 shows two guide plates 9 placed at the top resp. lower end of the string electrodes. It is possible to arrange a plurality of guide plates 9 and separators 10 at regular or irregular intervals, thereby increasing the flow rate along the surface of each individual string 1, as well as concentrating the gas that is developed on the strings 1. Electrode-flushing solution is fed through supply lines 7 or 7a of electrically non-conductive material, to feed electrode rinsing liquid into the electrode frame 4 and into tubes 12 or 12a at the frame 4's top resp. lower part which must be connected with the pipes 7 or 7a, as well as through holes 13a, 13 into space 8. The solution then passes through the spacing area in the electrode chamber, circulates around string 1 from its bottom to top, or from its top to bottom, and then exits through 13 or 13a, 12 or 12a and outlet pipe 7 or 7a. The supply and removal lines 12, 12a, 13, 13a, 7, 7a can be replaced with other lines 5 and 5a.

Fig. 4 viser et vertikalt snitt etter linje I—I gjennom anordningen i fig. 3, og henvisningstallene svarer til de som er brukt i fig. 3. Fig. 4 shows a vertical section along line I—I through the device in fig. 3, and the reference numbers correspond to those used in fig. 3.

I det følgende beskrives det flere for-skjellige eksempler på elektrodialyseapparater, i hvilke det anvendes anionutveks-lings-harpiksmembraner og kationutveks-lingsharpiks-membraner for å avgrense fortynnigs- resp. konsentreringsrommene og hvor det benyttes strengformet katode eller anode, som forklart i forbindelse med tegningene. In the following, several different examples of electrodialysis devices are described, in which anion exchange resin membranes and cation exchange resin membranes are used to limit the dilution or the concentration rooms and where a string-shaped cathode or anode is used, as explained in connection with the drawings.

Apparat i henhold til den foreliggende oppfinnelse, som er karakterisert ved strengelektrode, muliggjør økonomisk, for-nyet anvendelse av mateoppløsningen, uten noen komplisering av apparaturen, samt jevn elektrodialyse i lang tid. Dette ble først oppnådd på grunn av den gode fri-gjøring av utfellingene fra elektrodene. Ennvidere har denne apparatur den annen fordel, hvilket utgjør en del av oppfinnelsen, at en del av eller hele mengden av utløpsvæsken fra konsentrerings- eller for-tynningskamrene eller rått havvann eller rått brakkvann føres fra den separate kilde inn i både katode- og anoderommene, fra det ene elektroderom til det annet, i serie eller i parallell, som elektrode-skylleopp-løsninger. Apparatus according to the present invention, which is characterized by a string electrode, enables economic, renewed use of the feed solution, without any complication of the apparatus, as well as smooth electrodialysis for a long time. This was first achieved due to the good release of the precipitates from the electrodes. Furthermore, this apparatus has the other advantage, which forms part of the invention, that part or all of the amount of the outlet liquid from the concentration or dilution chambers or raw seawater or raw brackish water is led from the separate source into both the cathode and anode compartments, from one electrode compartment to the other, in series or in parallel, as electrode rinsing solutions.

I fig. 5 er elektroden i henhold til den foreliggende oppfinnelse anbragt som katode ved enden av en elektrodialyseenhet 17, som er dannet av en anionutvekslende har-piksmembran 25 og kationutvekslende har-piksmembran 24, pakning 15 og separator 16, samt av en egnet, f. eks. av grafitt eller platina bestående anode 18, en katodebe-skyttende oppløsning tilføres til et rom 8 i katoderommene, og elektrodialysen fore-går ved at elektrisk likestrøm føres mellom katoden 1 og anoden 18. Utfellinger, f. eks. av Mg(OH)2 som dannes i katoderommet, blir flokkulert og deretter ført ut fra rommet sammen med strømmen av katodebe-skyttende oppløsning, og disse flokkulerte produkter avsetter seg i en passende av-setningsbeholder eller -dam 19. Den øverste oppløsningen flyter bort via overløpet 20, utfellingen oppsamles ved 22. In fig. 5, the electrode according to the present invention is placed as cathode at the end of an electrodialysis unit 17, which is formed by an anion-exchange resin membrane 25 and cation-exchange resin membrane 24, gasket 15 and separator 16, as well as by a suitable, e.g. . anode 18 consisting of graphite or platinum, a cathode-protecting solution is supplied to a space 8 in the cathode spaces, and the electrodialysis takes place by passing electric direct current between the cathode 1 and the anode 18. Precipitates, e.g. of Mg(OH)2 formed in the cathode space is flocculated and then carried out of the space with the flow of cathodic protection solution, and these flocculated products settle in a suitable settling tank or pond 19. The upper solution flows away via overflow 20, the precipitation is collected at 22.

Hvis det benyttes en oppløsning som inneholder slike bestanddeler som f. eks. natriumstearat, for å gi en nyttig utfelling 1 anoderommene, kan den som strenganode benyttede og den ovenfor nevnte frem-gangsmåte utføres ved å anvende de nevnte metaller som katode og ved å ta ut ano-deoppløsning som inneholder utfellinger. Fig. 6 viser noe skjematisk et elektrodialyseapparat i henhold til oppfinnelsen, hvor strengelektroden er forbundet med katoden 1. I fig. 6 er, på lignende måte som i fig. 5, anionutvekslende harpiksmembraner 25 og kationutvekslende harpiksmembraner 24 satt sammen til en enhet 17, som avgrenser konsentrasjonskam-meret 26 og fortynningskammere 27, og at den konsentrerende væskestrøm, etter å ha passert gjennom hvert enkelt konsentrer-ingskammer, atter føres til anoderommene 30 og deretter til katoderommene 8 i rek-kefølge. Fig. 7 og 8 er skjematiske riss som viser strømningen av en elektrodespylestrøm, som kan nyttes når elektroder av den i fig. 1 og 2 viste art nyttes som anode eller katode. Fig. 7 viser et eksempel hvor en elektrode-oppløsning ledes fra katode- til anoderom. Den utgående væskestrøm kan ledes til katoderommet og derfra til anoderommet. Strengelektroder benyttes som anode 11 resp. katode 12. Den oppløsning som til-føres til elektroderommene kan bestå av utgangsstrømmen fra hvert av konsentrerings- eller fortynningsrommene eller av utenfra tilført rått havvann eller av rått brakkvann, uten noen regulering av pH-verdien. Fig. 8 viser skjematisk en anordning hvor en oppløsning fra annen kilde nyttes i form av en i parallelt ledet elektrodespy-leoppløsning. Fig. 9 viser et tilfelle hvor strengelektroder nyttes både som anode og som katode, og hvor det er anvendt en flerhet av fortynnigskammere 27 og konsentreringskammere 26 med mellomplasserte harpiksmembraner 24 resp. 25, som er gjennomtrengelige for kationer resp. for anioner, hvor membranen 24 er plasert som diafrag-ma ved katodesiden og membranen 25 er plasert som diafragme ved anodesiden. If a solution is used that contains such components as e.g. sodium stearate, to give a useful precipitate in the anode spaces, the one used as a string anode and the above-mentioned method can be carried out by using the aforementioned metals as cathode and by taking out the anode solution containing precipitates. Fig. 6 shows somewhat schematically an electrodialysis apparatus according to the invention, where the string electrode is connected to the cathode 1. In fig. 6 is, in a similar manner as in fig. 5, anion-exchange resin membranes 25 and cation-exchange resin membranes 24 assembled into a unit 17, which delimits the concentration chamber 26 and dilution chambers 27, and that the concentrating liquid stream, after passing through each individual concentration chamber, is again led to the anode spaces 30 and then to the cathode spaces 8 in sequence. Figs. 7 and 8 are schematic drawings showing the flow of an electrode flushing current, which can be used when electrodes of the one in fig. The type shown in 1 and 2 is used as anode or cathode. Fig. 7 shows an example where an electrode solution is led from the cathode to the anode compartment. The outgoing liquid stream can be directed to the cathode compartment and from there to the anode compartment. String electrodes are used as anode 11 respectively cathode 12. The solution supplied to the electrode chambers can consist of the output flow from each of the concentration or dilution chambers or of externally supplied raw seawater or of raw brackish water, without any regulation of the pH value. Fig. 8 schematically shows a device where a solution from another source is used in the form of an electrode flushing solution conducted in parallel. Fig. 9 shows a case where string electrodes are used both as anode and as cathode, and where a plurality of dilution chambers 27 and concentration chambers 26 with intermediately placed resin membranes 24 or 25, which are permeable to cations resp. for anions, where the membrane 24 is placed as a diaphragm on the cathode side and the membrane 25 is placed as a diaphragm on the anode side.

Anoderommet 30 og katoderommet 8 har den i fig. 3 viste konstruksjon. En fortynnende væskestrøm innføres gjennom innløpsledningen 19 og konsentrerende væskestrøm tilføres gjennom ledningen 20 til hvert av kammerne 27 og 26 i en elektrodialyseenhet 17. Konsentrert utgangs-strøm fra enheten 17 føres gjennom kon-sentrasjonskammerne 26 direkte til katoderommene 8 og derfra direkte i serie til anoderommene 30, og ledes bort etter å ha passert gjennom disse rom. Utgangsstrøm-men fra katode- eller anoderom kan sir-kuleres i serie fra anoderommet 30 til katoderommet 8. The anode space 30 and the cathode space 8 have the one in fig. 3 showed construction. A diluting liquid flow is introduced through the inlet line 19 and a concentrating liquid flow is supplied through the line 20 to each of the chambers 27 and 26 in an electrodialysis unit 17. Concentrated output flow from the unit 17 is led through the concentration chambers 26 directly to the cathode compartments 8 and from there directly in series to the anode compartments 30, and are led away after passing through these rooms. Output current from the cathode or anode compartment can be circulated in series from the anode compartment 30 to the cathode compartment 8.

Fig. 10 viser skjematisk en utførelses-form hvor en strengelektrode benyttes som katode 1 og grafitt som anode 18, og hele den konsentrerende oppløsning nyttes som elektrodespyleoppløsning. Enheten 17 er dannet ved at man ved siden av hverandre har avvekslende anbragt en flerhet av konsentreringsrom 26 og fortynningsrom 27. Oppløsning som skal konsentreres gjennom ledningen 20 og oppløsning som skal fortynnes tilføres oppløsning gjennom ledninger 19. Det hele er slik innrettet at kon-sentreringsstrømmen, som føres gjennom hvert enkelt konsentreringsrom 26 i enheten 17, blir delt i to porsjoner, av hvilke Fig. 10 schematically shows an embodiment where a string electrode is used as cathode 1 and graphite as anode 18, and the entire concentrating solution is used as an electrode rinsing solution. The unit 17 is formed by alternately placing a plurality of concentration chambers 26 and dilution chambers 27 next to each other. Solution to be concentrated through line 20 and solution to be diluted is supplied to the solution through lines 19. The whole is arranged so that the concentration flow , which is passed through each individual concentration room 26 in the unit 17, is divided into two portions, of which

den ene går gjennom avstandsarealet 30 i anodekammeret, mens den annen porsjon one passes through the distance area 30 in the anode chamber, while the other portion

går gjennom romarealet 8 i katodekam-meret. passes through the room area 8 in the cathode chamber.

Ved elektrodialyse av oppløsninger som inneholder organiske stoffer eller av na-turlig forekommende vann søkte man ved reversering av polariteten å overvinne den effektivitetsminskning som som oftest opptrådte ved øket motstand på grunn av til-stopping av membraner og nedsatt strøm-ning av oppløsning inne i rommene. Det er kjent at reversering av prosessens polaritet er virksom for å overvinne denne ulempe. In the case of electrodialysis of solutions containing organic substances or of naturally occurring water, by reversing the polarity, an attempt was made to overcome the reduction in efficiency that most often occurred with increased resistance due to clogging of membranes and reduced flow of solution inside the chambers . Reversing the polarity of the process is known to be effective in overcoming this drawback.

I vanlige elektrodialyseapparater bevirker innretningen for polaritetsreverser-ing, f. eks. som beskrevet i U.S. patent nr. 2 863 813, en komplisering av apparatene og disses håndtering, nemlig den samtidige omveksling av elektrodespyleoppløsningene og av ledningene for tilføring av sur opp-løsning til katodespyleoppløsningen, for pH-regulering. I henhold til den foreliggende oppfinnelse kan polaritetsreverser-ing oppnås uten komplisering, ved å anvende minst en strengelektrode. I de apparater som er vist i fig. 7, 8, 9 og 10 be-høves det bare periodisk eller cyklisk omveksling av fortynningsstrømmene og kon-sentreringsstrømmene for utførelse av periodisk eller cyklisk reversering av like-strømmens retning, uten noen annen, led-sagende omveksling av elektrodespyleopp-løsning eller av tilsetning til denne av kje-mikalier for pH-regulering. In ordinary electrodialysis devices, the device for polarity reversal, e.g. as described in U.S. patent no. 2,863,813, a complication of the apparatus and its handling, namely the simultaneous exchange of the electrode flushing solutions and of the lines for supplying acid solution to the cathode flushing solution, for pH regulation. According to the present invention, polarity reversal can be achieved without complication, by using at least one string electrode. In the devices shown in fig. 7, 8, 9 and 10, only periodic or cyclic switching of the dilution currents and concentration currents is required to effect periodic or cyclic reversal of the direction of the direct current, without any other consequent switching of the electrode rinsing solution or of addition to this of chemicals for pH regulation.

De følgende eksempler belyser oppfinnelsen. The following examples illustrate the invention.

Eksempel 1 Example 1

Dette eksempel angår utvinning av magnesiumhydroksyd som biprodukt ved konsentrering av havvann ved hjelp av elektrodialyse. Apparatenheten inneholdt 250 anionmembraner, 250 fortynningsrom, 250 kationmembraner og 249 konsentreringsrom, med et elektrodearrangement av den i fig. 3 viste art, som besto av runde strenger av 1,5 mm diameter som katode og en grafittelektrode som anode, alt ar-rangert som vist i fig. 5. Gjennom den sam-lede enhet ble det ledet en likestrøm på 400 ampere. Katoderommet ble tilført havvann med nøytral pH i en mengde av 20 liter/minutt. Til fortyningskammeret 27 ble det tilført havvann med 0,536 n klorionekonsentrasjon i mengder på 600 liter/ minutt, og til konsentreringsrommet ble det tilført konsentrert havvann med 3,5 n klorionekonsentrasjon, i en mengde av 84,4 liter/minutt. Det ble kontinuerlig ut-vunnet 391 g/time magnesiumhydroksyd som biprodukt fra elektrodialysen, foruten konsentrert havvann, som hadde 3,5 n klorionekonsentrasjon og fortynnet havvann med 0,3 n klorionekonsentrasjon. Etter 7 dagers kontinuerlig drift ble det ikke funnet noen avsetninger i katoderommet og på katodeoverflaten. This example concerns the extraction of magnesium hydroxide as a by-product when concentrating seawater using electrodialysis. The apparatus unit contained 250 anion membranes, 250 dilution compartments, 250 cation membranes and 249 concentration compartments, with an electrode arrangement of that in fig. 3, which consisted of round strings of 1.5 mm diameter as cathode and a graphite electrode as anode, all arranged as shown in fig. 5. A direct current of 400 amperes was passed through the combined unit. The cathode compartment was supplied with seawater with a neutral pH in a quantity of 20 litres/minute. Seawater with a 0.536 n chlorine ion concentration was added to the dilution chamber 27 in amounts of 600 liters/minute, and concentrated seawater with a 3.5 n chlorine ion concentration was added to the concentration room, in an amount of 84.4 liters/minute. 391 g/hour of magnesium hydroxide was continuously recovered as a by-product from the electrodialysis, in addition to concentrated sea water, which had a 3.5 n chlorine ion concentration and diluted sea water with a 0.3 n chlorine ion concentration. After 7 days of continuous operation, no deposits were found in the cathode space and on the cathode surface.

Eksempel 2 Example 2

Det ble anvendt et apparat som vist i fig. 9 med en innskutt enhet bestående av 100 par kationutvekslingsharpiksmembra-ner og anionutvekslings-harpiksmembraner, som dannet 100 fortynningsrom og 99 konsentreringsrom, som hvert hadde et effektivt elektrodialyseareal på 8,6 dm<2>, fremstilt ved å anvende et katode- og et anodekammer som vist i fig. 3, med elektroder i form av runde strenger av titan med 1 mm diameter, belagt med platina. Til fortynningsrommene 27 ble det tilført havvann av nøytral pH, med en saltkon-sentrasjon av 35.000 deler pr. million, i en mengde av 100 liter/minutt, og til konsentreringsrommet 26 med en strømningshas-tighet av 15 liter/minutt i sirkulering. Mens utgangsstrømmen fra konsentreringsrommet 26 ble ført til katoderommene 8 og derfra til anoderom i serie, som vist 1 fig. 9, ble hele enheten drevet med elektrisk likestrøm på 30 amp., og havvann med en konsentrasjon av 2300 deler pr. million kontinuerlig erholdt fra fortynningsrom-met 27, med et strømutbytte på 95 pst. An apparatus was used as shown in fig. 9 with an inserted unit consisting of 100 pairs of cation exchange resin membranes and anion exchange resin membranes, which formed 100 dilution compartments and 99 concentration compartments, each having an effective electrodialysis area of 8.6 dm<2>, prepared by using a cathode and an anode chamber as shown in fig. 3, with electrodes in the form of round strings of titanium with a diameter of 1 mm, coated with platinum. To the dilution rooms 27, seawater of neutral pH, with a salt concentration of 35,000 parts per million, in an amount of 100 litres/minute, and to the concentration room 26 with a flow rate of 15 litres/minute in circulation. While the output current from the concentration chamber 26 was led to the cathode chambers 8 and from there to the anode chambers in series, as shown in 1 fig. 9, the entire unit was operated with electric direct current of 30 amp., and sea water with a concentration of 2300 parts per million continuously obtained from dilution room-met 27, with a power yield of 95 per cent.

Etter 10 dagers kontinuerlig drift fantes det ingen ansamlinger i katoderommet 8 resp. i anoderommet 30, og dialysen fort-satte fremdeles glatt. After 10 days of continuous operation, there were no accumulations in the cathode compartment 8 or in the anode compartment 30, and the dialysis continued smoothly.

Eksempel 3. Example 3.

Når elektrodialyseenheten i eksempel 2 ble kontinuerlig drevet med samme opp-løsning og samme forhold som i eksempel 2 under dirigering av elektrodeoppløsnin-gen i motsatt retning, f. eks. fra anoderommet 30 til katoderommet 8, opptrådte det etter 10 dagers forløp ingen ansamlinger i katoderommet eller i anoderommet. When the electrodialysis unit in example 2 was continuously operated with the same solution and the same ratio as in example 2 while directing the electrode solution in the opposite direction, e.g. from the anode compartment 30 to the cathode compartment 8, no accumulations appeared in the cathode compartment or in the anode compartment after a period of 10 days.

Eksempel 4. Example 4.

Apparatet i eksempel 2 ble drevet med fortynnet havvann, inneholdende 1100 deler salt pr. million, som ble tilført fortynningsrommene 27 i en mengde av 100 liter/ minutt, og havvann med nøytral pH som ble tilført konsentreringsrommene 26 i en mengde av 15 liter/minutt, i sirkulasjon, og en likestrøm på 6 ampere. Det fortynnede havvanns saltinnhold ble da nedsatt fra 1100 til 900 deler pr. million, ved et strøm-utbytte på 90 pst. Etter 10 dagers kontinuerlig drift fantes det ingen ansamlinger i katoderommet 8 resp. i anoderommet 30, og dialysen kunne fortsette uforstyrret. The apparatus in example 2 was operated with diluted seawater, containing 1100 parts of salt per million, which was supplied to the dilution chambers 27 in a quantity of 100 litres/minute, and sea water of neutral pH which was supplied to the concentration chambers 26 in a quantity of 15 litres/minute, in circulation, and a direct current of 6 amperes. The salt content of the diluted seawater was then reduced from 1100 to 900 parts per million, at a current yield of 90 per cent. After 10 days of continuous operation, there were no accumulations in the cathode compartment 8 or in the anode compartment 30, and the dialysis could continue undisturbed.

Eksempel 5. Example 5.

Det ble anvendt et apparat som vist i fig. 10 med 110 par anion- resp. kation-selektive membraner, som avgrenset 110 fortynningsrom og 109 konsentreringsrom, hvert med et elektrodialyseareal på 8,6 dm<2 >og et elektrodearrangement som vist i fig. 2, bestående av 1 mm strenger av rustfritt stål som katode og av en grafittelektrode som anode. An apparatus was used as shown in fig. 10 with 110 pairs of anions or cation-selective membranes, which delimited 110 dilution compartments and 109 concentration compartments, each with an electrodialysis area of 8.6 dm<2 > and an electrode arrangement as shown in fig. 2, consisting of 1 mm strings of stainless steel as cathode and of a graphite electrode as anode.

Til fortynningsrommene ble det tilført fortynnet havvann med 1100 deler salt pr. million, i en mengde av 150 liter/minutt, og til konsentreringsrommene ble det til-ført havvann av nøytralt pH i en mengde av 15 liter/minutt, og 1 liter/minutt av ut-løpsvæsken fra konsentreringsrommet ble tilført til anoderommet og resten til katoderommet. Det ble anvendt en elektrisk li-kestrøm på 6 amp. og saltinnholdet ble, med et strømutbytte på 90 pst., nedsatt fra 1100 til 950 deler pr. million. Diluted seawater with 1,100 parts of salt per million, in a quantity of 150 litres/minute, and seawater of neutral pH was supplied to the concentration chambers in a quantity of 15 litres/minute, and 1 litre/minute of the outlet liquid from the concentration chamber was supplied to the anode chamber and the rest to the cathode compartment. An electrical direct current of 6 amps was used. and the salt content was, with a power yield of 90 per cent, reduced from 1100 to 950 parts per million.

Etter 10 dagers kontinuerlig drift fantes det ingen ansamlinger i katoderommene, og dialysen kunne fortsette uforstyrret. After 10 days of continuous operation, there were no accumulations in the cathode compartments, and dialysis could continue undisturbed.

Hvis derimot apparatet som var utført som ovenfor, men med en katodeplate av rustfritt stål, ble det etter 3 timers dialyse observert ansamling av magnesiumhydroksyd i katoderommet, hvorved strøm-tettheten sank og apparaturen ble tettet igjen. Derved var elektrodialyse umulig. If, on the other hand, the apparatus which was designed as above, but with a stainless steel cathode plate, after 3 hours of dialysis, an accumulation of magnesium hydroxide was observed in the cathode space, whereby the current density dropped and the apparatus was clogged again. This made electrodialysis impossible.

Eksempel 6. Example 6.

Det ble anvendt elektrodialyseapparat som beskrevet i eksempel 2, men med 200 par selektive anion- og kationmembraner, og utstyrt med ledninger som sirkulerte en del av utgangsvæsken fra konsentreringsrommene til elektroderommene, som elek- An electrodialysis apparatus was used as described in example 2, but with 200 pairs of selective anion and cation membranes, and equipped with lines that circulated part of the output liquid from the concentration chambers to the electrode chambers, which

trodeoppløsning. Til fortynningsrommene 17 ble det tilført fortynnet havvann, med trode resolution. Diluted seawater was added to the dilution rooms 17, with

1100 deler salt pr. million i en mengde av 300 liter/minutt, og til konsentreringsrommene ble det tilført havvann med nøytral pH i en mengde av 30 liter/minutt i sirkulasjon, og 1 liter/minutt av utløpsvæsken fra konsentreringsrommene 26 ble tilført til anoderommet og 15 liter/minutt av ut-løpsvæsken ble tilført til katoderommet, mens resten av utløpsvæsken fra apparatet ble ledet bort. Det ble anvendt 6 ampere likestrøm og med et strømutbytte på 90 pst. sank saltinnholdet fra 1100 til 980 deler pr. million. Kontinuerlig drift i 10 dager for-løp glatt under de angitt forhold. 1100 parts of salt per million in a quantity of 300 litres/minute, and to the concentration rooms seawater with a neutral pH was supplied in a quantity of 30 litres/minute in circulation, and 1 litre/minute of the outlet liquid from the concentration rooms 26 was supplied to the anode compartment and 15 litres/minute of the outlet liquid was supplied to the cathode compartment, while the rest of the outlet liquid from the apparatus was led away. 6 ampere direct current was used and with a current yield of 90 per cent, the salt content dropped from 1100 to 980 parts per million. Continuous operation for 10 days ran smoothly under the specified conditions.

Claims

Multi-cell electrodialysis apparatus comprising a series of concentration chambers and a series of dilution chambers, where each concentration chamber and dilution chamber is divided by alternating anion- and cation-selective resin membranes, and with electrode chambers arranged at each outer end of the concentration and dilution chambers, at least one of the electrode chambers being equipped with electrodes which consist of a majority of electrically conductive rods, and where the upper and/or lower part of said rods are mechanically and electrically connected with connecting rods, characterized in that each string (1) has a thickness of less than 5 mm, and the neighboring strands have a distance from each other of between 0.5 and 50 mm.