WO1995006513A1 - Electrodialysis process and device - Google Patents

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WO1995006513A1
WO1995006513A1 PCT/DE1994/001008 DE9401008W WO9506513A1 WO 1995006513 A1 WO1995006513 A1 WO 1995006513A1 DE 9401008 W DE9401008 W DE 9401008W WO 9506513 A1 WO9506513 A1 WO 9506513A1
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electro
anode
dialysis
cathode
liquid
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PCT/DE1994/001008
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Inventor
Peter Finke
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Finke, Gretel
Bachmann, Magdalena
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Definitions

  • the invention relates to an electro-dialysis method, in particular for salt water desalination, in which a liquid to be dialyzed, in particular salt water, is fed to an electro-dialysis device of an electro-dialysis system and the liquid in the electro-dialysis device is exposed to a DC voltage applied between an anode and a cathode.
  • the invention relates to an electro-dialysis device of an electro-dialysis system with an outer housing, an inlet for a liquid to be dialyzed, in particular salt water, and an outlet for the dialyzed liquid to be supplied with direct current electrodes, namely one preferably anode arranged in the region of the inlet and a cathode preferably arranged in the region of the outlet and a plurality of anion-cathionic selectors located between the inlet and the outlet
  • the electro-dialysis device preferably working according to the aforementioned electro-dialysis process.
  • the invention relates to an electro-dialysis system with an electro-dialysis device of the aforementioned type.
  • the invention also relates to an electrode, in particular for an electro-dialysis device of the aforementioned type, and a method for producing such an electrode.
  • Electro-dialysis is a separation process based on the principle of dialysis, in which the migration of the ions through (perm-selective) membranes is accelerated by applying an electrical direct voltage. By cascading several anion- and cathion-selective exchange membranes, deionization of the liquid to be dialyzed - generally water - can be achieved with simultaneous enrichment of the ions in the electrode cells (concentration chambers). Electro-dialysis is used, for example, for seawater desalination, also for drinking water extraction from brackish water if the salt content is below 1 g / l, for regulating the hardness of the water, in the food industry for whey desalination and in winemaking Prevention of tartar separation. In addition, electro-dialysis can be used to recover valuable substances from galvanic waste water.
  • REPLACEMENT LEAF Conventional electro-dialysis processes work with stacks of anodic and cathodic membranes, which are arranged alternately. The opposite-pole electrode plates are attached to the respective stack ends, and DC current is applied to them.
  • the volume flow to be desalinated flows parallel to the electrical field between the electrode plates in parallel through the stack of membranes. This is done in such a way that a pair of membranes through which this volume flow flows alternates with a pair of membranes in which the salt ions that pass through this membrane due to the force of the electric field accumulate. After the volume flow has flowed through the stack of membranes, its salt content has decreased more or less depending on the operating parameters.
  • the solution concentrate from the adjacent spaces between the membrane pairs is derived.
  • a major disadvantage of the known method is that the cathode is fogged up with metal from the salt ion pairs to be separated.
  • Another disadvantage arises from the precipitation of hardness salts in the electro-dialysis device. It is known that the water occurring in nature, be it surface water (lake, pond, dam, river water) or groundwater (spring water, well water) and the ordinary tap water is not "chemically pure". In addition to dissolved gases (e.g. O2, N2, CO2), the waters contain a number of salts and other compounds that have been removed from the soils and rocks or, in the case of surface waters, also partly come from wastewater inlets.
  • dissolved gases e.g. O2, N2, CO2
  • the most important components are the salts of calcium and magnesium, especially the chlorides, sulfates and hydrogen carbonates, which are known as so-called hardness agents. After precipitation, these hardness salts can impair the electro-dialysis process. To remove the precipitated hardness salts, additional process steps are usually required to clean the entire system. This often results in discontinuous operation of the entire electro-dialysis system with long downtimes. Finally there is another
  • a separate liquid flow in particular a partial flow of the process, flows through the anode and / or the cathode.
  • the flow through the electrodes can be from the front or from the rear. It goes without saying that the flow through the electrodes presupposes that the anode and / or cathode allow flow through at all, that is to say they are porous.
  • the anode and / or cathode are separated from the liquid from the liquid to be dialyzed or dialyzed by a membrane unit which also has anion- or cathode-selective properties.
  • a membrane unit which also has anion- or cathode-selective properties.
  • REPLACEMENT LEAF deducted This creates an anion deficit in the area of the cathode, which has the consequence that the liquid as a whole becomes acidic, which in turn prevents precipitation of the hardness salts.
  • the OH "ions discharged from the cathode are preferably fed to a settling or separating container adjoining the electro-dialysis device, in which the highly concentrated salt solution is removed from the electro-dialysis device.
  • both the H + and the OH'-ions can be used to adjust the pH value of the end product, ie the drinking or drinkable water
  • the partial stream used to rinse the anode which is preferably fresh water
  • the end product which is enriched when the anode is passed through with the oxygen formed there (in the nascendi stage) and with chlorine gas
  • the end product ie the fresh water
  • the m It-guided chlorine gas is used to disinfect the drinking water.
  • Figure 1 is a schematic representation of an inventive
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view of an electro-dialysis device according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic representation of another
  • Embodiment of an electro-dialysis system according to the invention Embodiment of an electro-dialysis system according to the invention.
  • an electro-dialysis system 1 is shown schematically.
  • the electro-dialysis system 1 has a filter 2, through which the liquid to be dialyzed, in particular a saline solution, namely sea water, is removed.
  • the filter 2 is preferably made of porous plastic.
  • the filter 2 is connected to a feed pump 4 via a line 3.
  • An electro-dialysis device 5 is connected to the feed pump 4.
  • the electro-dialysis device 5 can also be referred to as a desalination unit.
  • the feed pump 4 and the electro-dialysis device 5 are connected to one another via a line 6, via which the salt solution is fed.
  • Electro-dialysis is carried out in the electro-dialysis device 5. As the end product, drinking water or drinkable water is removed from the electro-dialysis device 5, which is shown by the arrow 7.
  • the highly concentrated saline solution produced in the electro-dialysis in the electro-dialysis device 5 is fed via line 8 to a separating or settling tank 9.
  • a base is also added to the separating container 9, namely until the pH has risen to such an extent that the hardening salts in solution in the highly concentrated salt solution are precipitated out of the solution. This pH is around 6.7.
  • OH _ ions are added as base, which are added to the separating container 9 via the line 10 from the electro-dialysis device 5. It should be pointed out that not all connections or lines between the separating container 9 and the electro-dialysis device 5 are shown.
  • two lines originating from the upper area of the separating container 9 are provided, but not shown, which enter the electro-dialysis device 5 from above. Also not shown are two connecting lines from the line leading the fresh water according to the arrow 7 back to the electro-dialysis device 5 and a further line which runs from the electro-dialysis device 5 to the fresh water line according to arrow 7.
  • the individual lines (not shown) and their meaning are discussed in more detail below.
  • the hardness salts precipitated in the separating container 9 collect on the preferably conical container bottom 11 of the separating container 9 and are there via a cellular wheel lock 12, which is only indicated schematically, via a conveying means 13, for example a revolving conveyor belt or
  • REPLACEMENT LEAF Screw conveyor an electrolysis tank 14 supplied.
  • the electrolysis basin has an anode 15 and a cathode 16 for electrolysis.
  • Manganese, calcium and / or magnesium, for example, can now be obtained electrolytically from the hardness salts.
  • the highly concentrated salt solution remaining in the separating container 9 and which no longer contains any hardness salts is pumped, for example, via an overflow 17 via a line 18 into a storage container 19. A pump, not shown, is used for this. From the storage container, which is not absolutely necessary, the highly concentrated salt solution is distributed via line 20 and branch lines 21 into salt basins 22.
  • the salt pans 22 are a conventional salt pan per se. In the salt pans 22, the salt is "generated" by natural evaporation, that is, due to heat radiation from the sun. This salt is free of hardness salts and essentially consists of sodium halides.
  • FIG. 2 shows the electro-dialysis device 5 according to the invention.
  • the electro-dialysis device 5 has a housing 23, which preferably consists of a non-conductive material. Furthermore, the electro-dialysis device 5 is provided with an inlet 24 for the saline solution to be dialyzed and an outlet 25 for the dialyzed saline solution, ie the fresh water. Inlet 24 and outlet 25 each have connecting pieces 26 on the one hand for the line 6 shown in FIG. 1 to the inlet 24 and on the other hand to the fresh water line according to arrow 7 (at the outlet 25). In the electro-dialysis device 5 there is an anode 27 in the area of the inlet 24 and a cathode 28 in the area of the outlet 25.
  • the anode 27 and cathode 28 are each designed as plate-shaped electrode bodies and essentially take the free cross section within the housing 23 of the electro-dialysis device 5.
  • the front side 29 of the anode 27 is directed towards the front side 30 of the cathode 28.
  • the anode 27 and the cathode 28 are each porous.
  • the two electrodes preferably consist of metal spheres or spherical metal bodies made of titanium and can be coated as required with another metal which is selected from the chemical voltage series for the respective process conditions.
  • the diameter of the spherical metal body is
  • REPLACEMENT LEAF preferably different within an electrode and is between 0.2 to 2.0 mm.
  • the diameter of the spherical metal bodies is in particular between 0.5 and 1.3 mm.
  • the electrodes can be made of sintered metal, so they are thermally "welded together".
  • the spherical metal bodies are preferably pressed together between two non-conductive plates and then subjected to direct current transversely to the pressing direction.
  • the current density of the direct current is chosen so high that the individual spherical metal bodies are welded to one another at a point.
  • the different diameters of the individual spherical metal bodies result in an optimal swirling of a liquid stream which is passed or flushed through the porous electrodes.
  • anode 27 itself, like the cathode 28, is provided with a power supply 31.
  • a plurality of alternatingly arranged anionic exchange membranes 32 and cathionic exchange membranes 33 are located between the anode 27 and the cathode 28
  • Exchange membranes 32, 33 alternately form diluate chambers 34 and concentration chambers 35, in which the concentrated saline solution collects.
  • the anode 27 is separated from the incoming or incoming salt solution by a membrane unit 36.
  • the membrane unit 36 is thus set back in the housing 23 with respect to the inlet 24.
  • An anode prechamber 37 is located between the membrane unit 36 and the first cathionic exchange membrane 33.
  • the anode prechamber 37 is therefore delimited by the membrane unit 36 on the anode side.
  • the membrane unit 36 is a double membrane, which likewise consists of an anionic exchange membrane 32 and a cathionic exchange membrane 33.
  • an inlet 38 and an outlet 39 to the space between the membrane unit 36.
  • an anode chamber 40 Between the membrane unit 36 and the anode 27 there is an anode chamber 40, while on the other side of the anode 27 between the back 41 of the anode 27 and the housing end wall, not shown
  • the anode chamber 40 has an inlet 43, while the anode rear chamber 42 has an outlet 44.
  • porous cylinders 45 which preferably consist of glued plastic granules. A part of the surface of the anode 27 is covered by the cylinders 45.
  • the inlet 43 and the outlet 44 are arranged on opposite sides of the housing 23.
  • the area of the cathode 28 is configured similarly to the area of the anode 27. Between the last anionic exchange membrane 32 and the cathode 28 there is also a membrane unit 36 which has the configuration described above. Between the membrane unit 36 arranged in the area of the cathode 28 and the last anionic exchange membrane 32 there is a cathode pre-chamber 46. Between the front 30 of the cathode 28 and the membrane unit 36 there is a cathode chamber 47, while between the rear 48 of the cathode 28 and rear, not designated end wall of the housing 23 is a cathode rear chamber 49. The cathode rear chamber 49 has an inlet 50, while the cathode chamber 47 has an outlet 51.
  • Each pair of anionic and cathionic exchange membranes 32, 33, which form a concentration chamber 35, have a main flow channel 52, which is shown in each case with solid lines, and, preferably, a bypass flow channel 53.
  • the arrangement of the main flow channels 52 of the individual pairs of Exchange membranes 32, 33 is such that the salt solution is passed through the electro-dialysis device 5 in an approximately meandering manner.
  • the bypass flow channels 53 there is an approximately direct passage through the electro-dialysis device 5.
  • the opening width of the bypass flow channels is adjustable.
  • the individual concentration chambers 35 are each connected to a rinsing line 54, while on the opposite side of the supply of the rinsing line a discharge line 55 is provided out of each concentration chamber 35, which opens into the line 8.
  • a pulsating delivery device in particular a piston metering pump, which is not shown, is preferably inserted into the flushing line 54 as well as into the discharge line 55 or line 8.
  • the inlet 38 of the membrane unit 36 is connected to the separating container 9 on both the bottom and the cathode side, so that a highly concentrated salt solution freed from hardening salts can flow through both membrane units 36.
  • the outlet 39 of the anode-side membrane unit is connected to the flushing line 54 via the piston metering pump (not shown).
  • the outlet 51 is connected to the line 10 opening into the separating container 9.
  • the flushing line 54 is connected to the outlet 26 for fresh water, while the inlet 43 of the anode chamber 40 and the inlet 50 of the cathode rear chamber 49 are connected to the outlet 25 of the fresh water line, which is indicated by arrow 7.
  • a salt solution stream preferably freed of hardness salts, originating from the separating container 9 can be added.
  • the outlet 44 of the anode rear chamber 42 is in turn connected to the fresh water line indicated by arrow 7.
  • the liquid or saline solution to be dialyzed enters the anode prechamber 37 via the inlet 24.
  • the membrane unit 36 prevents direct contact of the incoming salt solution with the anode.
  • the saline solution then runs through the main flow channels 52 in a meandering manner through the electro-dialysis device 5.
  • a direct passage is made possible by the bypass flow channels 53 shown in dashed lines in connection (alternating) with the main flow channels 52.
  • the intensity of this bypass flow can be controlled, which means that the salt concentration in the individual diluate chambers 34 can be adjusted in a certain way, which allows a reduction in the power requirement through more efficient process parameters. This results in better overall efficiency.
  • Concentrated salt solution flows out of the separating container 9 through the double membrane of the two membrane units 36, the salt solution being freed of hardening salts.
  • This saline solution enters via inlet 38 and outlet 39. In the illustrated embodiment, the liquid flow runs
  • Membrane units 36 in countercurrent to the liquid to be dialyzed.
  • the piston metering pump At the outlet 39 of the anode-side membrane unit 36 is connected - as already mentioned - the piston metering pump, not shown, which introduces the concentrated salt solution for flushing the concentration chambers 35 into the flushing line 54. It can be metered with a separate, not shown metering pump fresh water from the connection 26 or the line indicated by arrow 7.
  • measuring probes or the like are provided at various points in the electro-dialysis device 5 and in the settling tank 9, which record the individual operating parameters. The process is then controlled and regulated using a comparator between the target and actual values.
  • the prevention of the settling of hardness salts is further supported by the pulsating current, so that it is also possible to keep the pH greater than 3.
  • the piston metering pump provided in line 8 also causes a highly concentrated salt solution to be drawn off when the (hard salt-containing) is drawn off
  • the individual pairs of exchange membranes 32, 33 are inflated and contracted again by the pulsating volume flow.
  • the gap in the diluate chambers 34 is reduced.
  • the applied direct current is clocked synchronously with it. It reaches its maximum current in the bloating phase. Due to the narrowing of the gap in the diluate chambers 34, the path that the salt ions have to travel in the electrical field until they pass the corresponding exchange membrane 32, 33 is minimized, which is reflected in a particularly low energy requirement for the desalination work.
  • the salt solution can easily flow in at a low electrical current. This clocked operation takes into account both the requirement for a narrow gap for minimizing the electrical energy requirement and the requirement for a large gap for good flow.
  • a partial stream is branched off from the outlet 25 of the fresh water and fed to the anode chamber 40 via the inlet 43.
  • This water passes through the porous anode 27 and takes with it all of the chlorine gas formed on its way through this electrode. This prevents the exchange membranes 32, 33 of the membrane unit 36 from being attacked by the chlorine gas formed on the anode surface.
  • the oxygen also formed there is recombined to O2 by the swirling of the volume flow inside the electrode. The same applies to the chlorine gas.
  • the fresh water enriched with the oxygen and the chlorine gas flows after passing the anode 27 through the anode rear chamber 42 and is admixed again via the outlet 44 of the fresh water line designated by arrow 7.
  • the fresh water tastes fresh due to the oxygen dissolved in it.
  • the chlorine gas carried is used for additional disinfection of the drinking water.
  • the cylinders 45 arranged in the region of the anode chamber 40 ensure that the H + ions are not carried away by the fresh water flowing in via the inlet 43, but rather can enter the membrane unit 36 essentially unaffected.
  • the membrane unit 36 - as already mentioned - is supplied with concentrated salt solution from the separating containers 9 via the inlet 38 and
  • the volumetric flow from the inlet 50 which is opposite the direction of migration of the metal ions from the salts reliably prevents electrolytic attachment of the metal ions to the surface of the cathode 28.
  • the volume flow from the inlet 50 then leaves the cathode chamber 47 via the outlet 51 and, since it is also enriched with OH _ ions, is fed to the separating container 9.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a further installation according to the invention.
  • the input product, sea or salt water is introduced into the anode prechamber 106 of the system at the nozzle 13. It flows past the membrane of the anode 105 made of sintered metal and passes through the overflow channel 116 into the first diluate or dilution chamber 106a.
  • the desalination process takes place in the dilution chambers in that the anions and cathions diffuse through the membranes 117 and 118 forming the concentration chambers 107 into them by means of the applied electric field.
  • the product stream After passing through all the dilution chambers 106 a, the product stream passes through the last overflow channel 116 into the cathode pre-chamber 106 b, which is separated by a membrane from the cathode 105 a, which likewise consists of the metal mentioned.
  • the OH 'ions formed here are now in the cathode rear chamber by the negative pressure generated by the pump 1 1 1
  • REPLACEMENT LEAF 108 sucked through the porous cathode 105 a.
  • the negative pressure at the pressure measuring point 109 is determined and set by means of the control valve 110.
  • an anion deficiency occurs in the concentration chambers 107, as a result of which a pH value ⁇ 3 can be set in order to keep the hardness salts in solution.
  • the concentrated brine or solution from the concentration chambers 107 flows via line 1 14 a into the separating tank, not shown. There is so much anion fed from line 1 12 via control valve 1 14 until the hardness salts have precipitated. This process is monitored by a pH value measuring point in the separating tank.
  • the anode chamber has a feed line 19 in front of the anode 105 in order to control the liquid flow through the anode 105 in any desired direction.
  • the cathode 105 a which has this supply line 120 in the cathode compartment.
  • a gas extraction nozzle 121 is located behind and in front of the cathode in the cathode chamber, which is closed off by a membrane.
  • the porous anode 105 is up to the outlet opening for the line
  • hydrocarbons which are emulsified as dirt (oil residues) in the water, become electrolytic by the oxygen formed there in the nascendi stage
  • the system can be operated in such a way that the input product is introduced into the anode rear chamber 104 and the control valve 102 remains closed. It is thereby achieved that the entire volume flow has to flow through the porous anode 105 and is thus intensively exposed to the atomic oxygen which is formed there. Via the line 1 19, the volume flow at the nozzle 1 13 is then introduced into the usual process. The OH'-ion-carrying product portion from the cathode rear chamber 108 is then mixed via line 1 12 with the input product in order to achieve a particularly intensive formation of atomic oxygen on the anode surface.
  • Anode pre-chamber a Dilution chamber b Cathode pre-chamber

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Abstract

The invention relates to an electrodialysis process, especially for seawater desalination, in which a liquid to be dialysed, especially seawater, is taken to an electrodialysis device (5) of an electrodialysis plant (1) and exposed therein to a d.c. voltage applied between an anode (27) and a cathode (28). In order to obtain a continuous process in which no hardening salts are deposited in the electrodialysis device (5), no metal coating forms on the cathode and the exchange diaphragms are not attacked by halogen gases, according to the invention a separate stream of liquid, especially a partial stream of the process, passes through the anode (27) and/or the cathode (28) and the electrodes are separated from the liquid by a diaphragm unit.

Description

Elektro-Dialyse-Verfahren sowie Elektro-Dialyse-EinrichtungElectro-dialysis method and electro-dialysis device
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft ein Elektro-Dialyse-Verfahren, insbesondere zur Salzwasser-Entsalzung, bei dem eine zu dialysierende Flüssigkeit, insbesondere Salzwasser, einer Elektro-Dialyse-Einrichtung einer Elektro-Dialyse-Anlage zugeführt wird und die Flüssigkeit in der Elektro-Dialyse-Einrichtung einer zwischen einer Anode und einer Kathode angelegten Gleichspannung ausgesetzt ist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Elektro-Dialyse-Einrichtung einer Elektro- Dialyse-Anlage mit einem äußeren Gehäuse, einem Einlaß für eine zu dialysierende Flüssigkeit, insbesondere Salzwasser, und einem Auslaß für die dialysierte Flüssigkeit, mit Gleichstrom zu beaufschlagende Elektroden, nämlich eine vorzugsweise im Bereich des Einlasses angeordnete Anode und eine vorzugsweise im Bereich des Auslasses angeordnete Kathode und einer Mehrzahl von zwischen dem Einlaß und dem Auslaß befindlicher anion-kathionselektiverThe invention relates to an electro-dialysis method, in particular for salt water desalination, in which a liquid to be dialyzed, in particular salt water, is fed to an electro-dialysis device of an electro-dialysis system and the liquid in the electro-dialysis device is exposed to a DC voltage applied between an anode and a cathode. Furthermore, the invention relates to an electro-dialysis device of an electro-dialysis system with an outer housing, an inlet for a liquid to be dialyzed, in particular salt water, and an outlet for the dialyzed liquid to be supplied with direct current electrodes, namely one preferably anode arranged in the region of the inlet and a cathode preferably arranged in the region of the outlet and a plurality of anion-cathionic selectors located between the inlet and the outlet
Austauschmembranen, wobei die Elektro-Dialyse-Einrichtung vorzugsweise nach dem vorgenannten Elektro-Dialyse-Verfahren arbeitet. Außerdem betrifft die Erfindung eine Elektro-Dialyse-Anlage mit einer Elektro-Dialyse-Einrichtung der vorgenannten Art. Schließlich betrifft die Erfindung noch eine Elektrode, insbesondere für eine Elektro-Dialyse-Einrichtung der vorgenannten Art sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Elektrode.Exchange membranes, the electro-dialysis device preferably working according to the aforementioned electro-dialysis process. In addition, the invention relates to an electro-dialysis system with an electro-dialysis device of the aforementioned type. Finally, the invention also relates to an electrode, in particular for an electro-dialysis device of the aforementioned type, and a method for producing such an electrode.
Bei der Elektro-Dialyse handelt es sich um ein Trennverfahren nach dem Prinzip der Dialyse, bei dem die Wanderung der Ionen durch (perm-selektive) Membranen durch Anlegen einer elektrischen Gleichspannung beschleunigt wird. Durch Hintereinanderschalten mehrerer anion- und kathionselektiver Austauschmembranen läßt sich eine Entionisierung der zu dialysierenden Flüssigkeit - im allgemeinen Wasser - bei gleichzeitige Anreicherung der Ionen in den Elektrodenzellen (Konzentrationskammern) erreichen. Die Elektro- Dialyse wird zum Beispiel zur Meerwasserentsalzung angewandt, ferner zur Trinkwasser-Gewinnung aus Brackwasser, wenn der Salz- Gehalt unter 1 g/l liegt, zur Regulierung der Härte des Wassers, in der Lebensmittelindustrie zur Molke-Entsalzung und bei der Weinbereitung zur Verhinderung der Weinsteinabscheidung. Außerdem lassen sich durch Elektro-Dialyse wertvolle Stoffe aus galvanischen Abwässern wiedergewinnen.Electro-dialysis is a separation process based on the principle of dialysis, in which the migration of the ions through (perm-selective) membranes is accelerated by applying an electrical direct voltage. By cascading several anion- and cathion-selective exchange membranes, deionization of the liquid to be dialyzed - generally water - can be achieved with simultaneous enrichment of the ions in the electrode cells (concentration chambers). Electro-dialysis is used, for example, for seawater desalination, also for drinking water extraction from brackish water if the salt content is below 1 g / l, for regulating the hardness of the water, in the food industry for whey desalination and in winemaking Prevention of tartar separation. In addition, electro-dialysis can be used to recover valuable substances from galvanic waste water.
ERSATZBLATT Herkömmliche Elektro-Dialyse-Verfahren arbeiten mit Stapeln aus anodischen und kathodischen Membranen, die alternierend angeordnet sind. An den jeweiligen Stapelenden sind die gegenpoligen Elektrodenplatten angebracht, die mit Gleichstrom beaufschlagt werden. Der zu entsalzende Volumenstrom fließt senkrecht zum elektrischen Feld zwischen den Elektrodenplatten parallel durch den Stapel von Membranen. Dies geschieht in der Art, daß jeweils ein von diesem Volumenstrom durchflossenes Membranenpaar mit einem Membranenpaar abwechselt, in welchem sich die Salzionen ansammeln, die durch die Kraft des elektrischen Feldes diese Membran passieren. Nachdem der Volumenstrom den Stapel von Membranen durchflössen hat, ist sein Salzgehalt je nach den Betriebsparametern mehr oder weniger stark abgesenkt. Das Lösungskonzentrat aus den jeweils benachbarten Zwischenräumen der Membranpaare wird abgeleitet.REPLACEMENT LEAF Conventional electro-dialysis processes work with stacks of anodic and cathodic membranes, which are arranged alternately. The opposite-pole electrode plates are attached to the respective stack ends, and DC current is applied to them. The volume flow to be desalinated flows parallel to the electrical field between the electrode plates in parallel through the stack of membranes. This is done in such a way that a pair of membranes through which this volume flow flows alternates with a pair of membranes in which the salt ions that pass through this membrane due to the force of the electric field accumulate. After the volume flow has flowed through the stack of membranes, its salt content has decreased more or less depending on the operating parameters. The solution concentrate from the adjacent spaces between the membrane pairs is derived.
Durch Hintereinanderschalten von mehreren Membranstapeln gelingt eine vollständige Entsalzung der eingangs zugeführten Salzlösung. Das Produktionsziel dieser Anlagen ist immer primär die Gewinnung von Trink- oder trinkbarem Wasser.By sequencing several membrane stacks, a complete desalination of the salt solution introduced at the beginning is possible. The production goal of these systems is always primarily the production of drinkable or drinkable water.
Ein wesentlicher Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Kathode sich mit Metall aus den zu trennenden Salzionenpaaren beschlägt. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch die Ausfällung von Härtesalzen in der Elektro-Dialyse-Einrichtung. Bekanntlich ist das in der Natur vorkommende Wasser, sei es Oberflächenwasser (See-, Teich-, Talsperren-, Flußwasser) oder Grundwasser (Quell-, Brunnenwasser) sowie das gewöhnliche Leitungswasser nicht "chemisch rein". Die Wässer enthalten neben gelösten Gasen (z. B. O2, N2, CO2) eine Reihe von Salzen und anderen Verbindungen, die aus den Böden und Gesteinen herausgelöst wurden oder die im Fall von Oberflächenwässern teilweise auch aus Abwasserzuläufen stammen. Die wichtigsten Bestandteile sind die Salze des Calziums und Magnesiums, insbesondere die Chloride, Sulfate und Hydrogen-Carbonate, die man als sogenannte Härtebildner bezeichnet. Diese Härtesalze können nach ihrer Ausfällung das Elektro-Dialyse-Verfahren nachhaltig beeinträchtigen. Zur Beseitigung der ausgefallenen Härtesalze sind in der Regel zusätzliche Verfahrensschritte zur Säuberung der gesamten Anlage erforderlich. Hieraus resultiert häufig ein diskontinuierlicher Betrieb der gesamten Elektro-Dialyse- Anlage mit hohen Stillstandszeiten. Schließlich liegt ein weitererA major disadvantage of the known method is that the cathode is fogged up with metal from the salt ion pairs to be separated. Another disadvantage arises from the precipitation of hardness salts in the electro-dialysis device. It is known that the water occurring in nature, be it surface water (lake, pond, dam, river water) or groundwater (spring water, well water) and the ordinary tap water is not "chemically pure". In addition to dissolved gases (e.g. O2, N2, CO2), the waters contain a number of salts and other compounds that have been removed from the soils and rocks or, in the case of surface waters, also partly come from wastewater inlets. The most important components are the salts of calcium and magnesium, especially the chlorides, sulfates and hydrogen carbonates, which are known as so-called hardness agents. After precipitation, these hardness salts can impair the electro-dialysis process. To remove the precipitated hardness salts, additional process steps are usually required to clean the entire system. This often results in discontinuous operation of the entire electro-dialysis system with long downtimes. Finally there is another
ERSATZBLATT Nachteil bei den bekannten Elektro-Dialyse-Einrichtungen darin, daß während der Elektro-Dialyse Halogengase, insbesondere Chlorgas, entstehen können, die die Austauschmembranen angreifen können.REPLACEMENT LEAF A disadvantage of the known electro-dialysis devices is that during the electro-dialysis halogen gases, in particular chlorine gas, can arise which can attack the exchange membranes.
Insgesamt ist das bekannte Elektro-Dialyse-Verfahren wie auch alle anderen Verfahren, welche zur Entsalzung von Salzlösungen oder Meerwasser dienen, seien es thermische oder physikalisch-chemische Verfahren, unter ökonomischen Gesichtspunkten unbefriedigend.Overall, the known electro-dialysis process, like all other processes which are used for the desalination of salt solutions or sea water, be it thermal or physico-chemical processes, is unsatisfactory from an economic point of view.
Die Erfindung geht nun einen neuen Weg. Bei einer ersten Ausführungsform des eingangs genannten Elektro-Dialyse-Verfahrens ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Anode und/oder die Kathode von einem separaten Flüssigkeitsstrom, insbesondere einem Teilstrom des Prozesses durchströmt wird. Die Durchströmung der Elektroden kann dabei von vorn oder von hinten erfolgen. Dabei versteht es sich, daß die Durchströmung der Elektroden voraussetzt, daß die Anode und/oder Kathode ein Durchströmen überhaupt zulassen, also porös ausgebildet sind. Durch die Möglichkeit der Durchströmung der Elektroden können sich keine Metalle aus der zu dialysierenden bzw. dialysierten Flüssigkeit auf der Kathode mehr niederschlagen, da diese ebenso weggespült werden wie atomar an der Anodenoberfläche gebildete Halogene. Folglich können die weggespülten Halogene auch die Austauschmembranen der Elektro- Dialyse-Einrichtung nicht mehr angreifen.The invention now goes a new way. In a first embodiment of the electro-dialysis method mentioned at the outset, it is now provided according to the invention that a separate liquid flow, in particular a partial flow of the process, flows through the anode and / or the cathode. The flow through the electrodes can be from the front or from the rear. It goes without saying that the flow through the electrodes presupposes that the anode and / or cathode allow flow through at all, that is to say they are porous. Due to the possibility of flow through the electrodes, metals from the liquid to be dialyzed or dialyzed can no longer deposit on the cathode, since these are washed away as well as halogens formed atomically on the anode surface. As a result, the halogens washed away can no longer attack the exchange membranes of the electro-dialysis device.
Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektro- Dialyse-Verfahrens sind die Anode und/oder Kathode von der Flüssigkeit durch eine Membraneinheit, die ebenfalls anion- bzw. kathionselektive Eigenschaften hat, von der zu dialysierenden bzw. dialysierten Flüssigkeit abgetrennt. Durch die Abtrennung der Elektroden von der zu dialysierenden bzw. dialysierten Flüssigkeit ist zunächst einmal ein direkter Kontakt mit den Elektroden ausgeschlossen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Abtrennung besteht aber darin, daß im Bereich der Elektroden gebildete Basen bzw. Säuren zur Prozeßsteuerung verwendet werden können. So können beispielsweise die im Bereich der Anode befindlichen H + -Ionen nicht nur zur Spülung der Elektro-Dialyse-Einrichtung eingesetzt werden, sondern auch der sich in den Konzentrationskammern bildenden Salzlake eingesetzt werden, so daß sich ein niedriger pH-Wert ergibt. Bei einem pH-Wert von 3 oder kleiner ist sichergestellt, daß Härtesalze nicht ausfallen, sondern in Lösung bleiben. Die im Bereich der Kathode befindlichen OH_-lonen werden vom Bereich der KathodeIn another embodiment of the electro-dialysis process according to the invention, the anode and / or cathode are separated from the liquid from the liquid to be dialyzed or dialyzed by a membrane unit which also has anion- or cathode-selective properties. By separating the electrodes from the liquid to be dialyzed or dialyzed, direct contact with the electrodes is initially ruled out. A significant advantage of this separation is that bases or acids formed in the area of the electrodes can be used for process control. For example, the H + ions located in the area of the anode can not only be used to rinse the electro-dialysis device, but also the brine that forms in the concentration chambers, so that a low pH value results. With a pH value of 3 or less, it is ensured that hardness salts do not precipitate out, but remain in solution. The OH _ ions located in the area of the cathode are removed from the area of the cathode
ERSATZBLATT abgezogen. Hierdurch entsteht ein Anionen-Defizit im Bereich der Kathode, was zur Folge hat, daß die Flüssigkeit insgesamt sauer wird, wodurch wiederum ein Ausfällen der Härtesalze verhindert werden kann. Die von der Kathode abgeführten OH"-lonen werden vorzugsweise einem sich an die Elektro-Dialyse-Einrichtung anschließenden Absetz- oder Abscheidebehälter zugeführt, in dem die hochkonzentrierte Salzlösung aus der Elektro-Dialyse-Einrichtung abgeführt wird. Durch die Zuführung der OH_-lonen steigt der pH- Wert in dem Abscheidebehälter an, was zum Ausfällen der Härtesalze im Abscheidebehälter führt. Schließlich können sowohl die H +- als auch die OH'-Ionen zur Einstellung des pH-Wertes des Endproduktes, also des Trink- bzw. trinkbaren Wassers verwendet werden. Darüber hinaus kann der zur Spülung der Anode verwendete Teilstrom, bei dem es sich vorzugsweise um Süßwasser handelt, dem Endprodukt wieder zugeführt werden. Dieser Teilstrom reichert sich beim Durchströmen der Anode mit dem dort gebildeten Sauerstoff (im Stadium nascendi) und mit Chlorgas an. Hierdurch schmeckt das Endprodukt, also das Süßwasser, durch den ihm zugeführten Sauerstoff frisch, während das mitgeführte Chlorgas zur Desinfektion des Trinkwassers dient.REPLACEMENT LEAF deducted. This creates an anion deficit in the area of the cathode, which has the consequence that the liquid as a whole becomes acidic, which in turn prevents precipitation of the hardness salts. The OH "ions discharged from the cathode are preferably fed to a settling or separating container adjoining the electro-dialysis device, in which the highly concentrated salt solution is removed from the electro-dialysis device. By feeding the OH _ ions the pH value in the separating tank increases, which leads to the precipitation of the hardness salts in the separating tank Finally, both the H + and the OH'-ions can be used to adjust the pH value of the end product, ie the drinking or drinkable water In addition, the partial stream used to rinse the anode, which is preferably fresh water, can be returned to the end product, which is enriched when the anode is passed through with the oxygen formed there (in the nascendi stage) and with chlorine gas As a result, the end product, ie the fresh water, tastes fresh due to the oxygen supplied to it, while the m It-guided chlorine gas is used to disinfect the drinking water.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und der Zeichnung selbst. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung.Further features, advantages and possible uses of the present invention result from the further claims, the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing and the drawing itself. All of the described and / or illustrated features, alone or in any combination, form the subject of the present invention , irrespective of how they are summarized in the claims or their relationship.
Es zeigt:It shows:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßenFigure 1 is a schematic representation of an inventive
Dialyseanlage,Dialysis machine,
Figur 2 eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Elektro-Dialyse-Einrichtung undFigure 2 is a schematic cross-sectional view of an electro-dialysis device according to the invention and
Figur 3 eine schematische Darstellung einer weiterenFigure 3 is a schematic representation of another
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektro- Dialyse-Anlage.Embodiment of an electro-dialysis system according to the invention.
ERSATZBLATT In Figur 1 ist eine Elektro-Dialyse-Anlage 1 schematisch dargestellt. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Elektro-Dialyse- Anlage 1 einen Filter 2 auf, über den die zu dialysierende Flüssigkeit, insbesondere eine Salzlösung, nämlich Meerwasser, entnommen wird. Der Filter 2 besteht vorzugsweise aus porösem Kunststoff. Der Filter 2 ist über eine Leitung 3 mit einer Förderpumpe 4 verbunden. An die Förderpumpe 4 schließt sich eine Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 an. Die Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 kann auch als Entsalzungseinheit bezeichnet werden. Die Förderpumpe 4 und die Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 sind über eine Leitung 6 miteinander verbunden, über die die Einspeisung der Salzlösung erfolgt. In der Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 erfolgt die Elektro-Dialyse. Als Endprodukt wird Trinkwasser bzw. trinkbares Wasser aus der Elektro- Dialyse-Einrichtung 5 abgeführt, was mit dem Pfeil 7 dargestellt ist.REPLACEMENT LEAF In Figure 1, an electro-dialysis system 1 is shown schematically. In the embodiment shown, the electro-dialysis system 1 has a filter 2, through which the liquid to be dialyzed, in particular a saline solution, namely sea water, is removed. The filter 2 is preferably made of porous plastic. The filter 2 is connected to a feed pump 4 via a line 3. An electro-dialysis device 5 is connected to the feed pump 4. The electro-dialysis device 5 can also be referred to as a desalination unit. The feed pump 4 and the electro-dialysis device 5 are connected to one another via a line 6, via which the salt solution is fed. Electro-dialysis is carried out in the electro-dialysis device 5. As the end product, drinking water or drinkable water is removed from the electro-dialysis device 5, which is shown by the arrow 7.
Die bei der Elektro-Dialyse in der Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 entstehende hochkonzentrierte Salzlösung wird über die Leitung 8 einem Abscheide- oder Absetzbehälter 9 zugeführt. Dem Abscheidebehälter 9 wird außerdem eine Base zugegeben, und zwar der Art, bis der pH-Wert so weit angestiegen ist, daß die in der hochkonzentrierten Salzlösung in Lösung befindlichen Härtesalze aus der Lösung ausgefällt werden. Dieser pH-Wert liegt bei etwa 6,7. Als Base werden hierbei OH_-lonen zugegeben, die über die Leitung 10 aus der Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 dem Abscheidebehälter 9 zugegeben werden. Es darf darauf hingewiesen werden, daß nicht alle Verbindungen bzw. Leitungen zwischen dem Abscheidebehälter 9 und der Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 dargestellt sind. So sind beispielsweise zwei aus dem oberen Bereich des Abscheidebehälters 9 stammende Leitungen vorgesehen, aber nicht dargestellt, die von oben her in die Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 eintreten. Nicht dargestellt sind weiterhin zwei Verbindungsleitungen von der das Süßwasser entsprechend dem Pfeil 7 führenden Leitung zurück in die Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 und eine weitere Leitung, die von der Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 zur Süßwasserleitung gemäß Pfeil 7 verläuft. Auf die einzelnen nicht dargestellten Leitungen und ihre Bedeutung wird weiter unten noch näher eingegangen.The highly concentrated saline solution produced in the electro-dialysis in the electro-dialysis device 5 is fed via line 8 to a separating or settling tank 9. A base is also added to the separating container 9, namely until the pH has risen to such an extent that the hardening salts in solution in the highly concentrated salt solution are precipitated out of the solution. This pH is around 6.7. OH _ ions are added as base, which are added to the separating container 9 via the line 10 from the electro-dialysis device 5. It should be pointed out that not all connections or lines between the separating container 9 and the electro-dialysis device 5 are shown. For example, two lines originating from the upper area of the separating container 9 are provided, but not shown, which enter the electro-dialysis device 5 from above. Also not shown are two connecting lines from the line leading the fresh water according to the arrow 7 back to the electro-dialysis device 5 and a further line which runs from the electro-dialysis device 5 to the fresh water line according to arrow 7. The individual lines (not shown) and their meaning are discussed in more detail below.
Die im Abscheidebehälter 9 ausgefällten Härtesalze sammeln sich am vorzugsweise konisch ausgebildeten Behälterboden 1 1 des Abscheidebehälters 9 und werden dort über eine nur schematisch angedeutete Zellenradschleuse 12 über ein Fördermittel 13, beispielsweise ein umlaufendes Förderband oder eineThe hardness salts precipitated in the separating container 9 collect on the preferably conical container bottom 11 of the separating container 9 and are there via a cellular wheel lock 12, which is only indicated schematically, via a conveying means 13, for example a revolving conveyor belt or
ERSATZBLATT Förderschnecke, einem Elektrolysebecken 14 zugeführt. Das Elektrolysebecken weist - wie üblich - eine Anode 15 und eine Kathode 16 zur Elektrolyse auf. Auf elektrolytischem Wege läßt sich nun aus den Härtesalzen beispielsweise Mangan, Calzium und/oder Magnesium gewinnen.REPLACEMENT LEAF Screw conveyor, an electrolysis tank 14 supplied. As usual, the electrolysis basin has an anode 15 and a cathode 16 for electrolysis. Manganese, calcium and / or magnesium, for example, can now be obtained electrolytically from the hardness salts.
Die im Abscheidebehälter 9 verbleibende hochkonzentrierte Salzlösung, die keine Härtesalze mehr enthält, wird beispielsweise über einen Überlauf 17 über eine Leitung 18 in einen Vorratsbehälter 19 gepumpt. Hierzu dient eine nicht dargestellte Pumpe. Aus dem Vorratsbehälter, der im übrigen nicht unbedingt erforderlich ist, wird die hochkonzentrierte Salzlösung über die Leitung 20 und Zweigleitungen 21 in Salinenbecken 22 verteilt. Die Salinenbecken 22 stellen an sich eine herkömmliche Saline dar. In den Salinenbecken 22 wird das Salz durch natürliche Verdunstung, also aufgrund von Wärmeeinstrahlung durch die Sonne, "erzeugt". Dieses Salz ist dabei frei von Härtesalzen, besteht also im wesentlichen aus Natrium-Halogeniden.The highly concentrated salt solution remaining in the separating container 9 and which no longer contains any hardness salts is pumped, for example, via an overflow 17 via a line 18 into a storage container 19. A pump, not shown, is used for this. From the storage container, which is not absolutely necessary, the highly concentrated salt solution is distributed via line 20 and branch lines 21 into salt basins 22. The salt pans 22 are a conventional salt pan per se. In the salt pans 22, the salt is "generated" by natural evaporation, that is, due to heat radiation from the sun. This salt is free of hardness salts and essentially consists of sodium halides.
In Figur 2 ist die erfindungsgemäße Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 dargestellt. Die Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 weist ein Gehäuse 23 auf, das vorzugsweise aus einem nichtleitenden Material besteht. Weiterhin ist die Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 mit einem Einlaß 24 für die zu dialysierende Salzlösung und einem Auslaß 25 für die dialysierte Salzlösung, also das Süßwasser versehen. Einlaß 24 und Auslaß 25 weisen jeweils Anschlußstutzen 26 einerseits für die in Figur 1 dargestellt Leitung 6 zum Einlaß 24 und andererseits zur Süßwasserleitung gemäß Pfeil 7 (am Auslaß 25) auf. In der Elektro- Dialyse-Einrichtung 5 befindet sich im Bereich des Einlasses 24 eine Anode 27 und im Bereich des Auslasses 25 eine Kathode 28. Die Anode 27 und Kathode 28 sind jeweils als plattenförmige Elektrodenkörper ausgebildet und nehmen im wesentlichen den freien Querschnitt innerhalb des Gehäuses 23 der Elektro-Dialyse- Einrichtung 5 ein. Die Vorderseite 29 der Anode 27 ist auf die Vorderseite 30 der Kathode 28 gerichtet.FIG. 2 shows the electro-dialysis device 5 according to the invention. The electro-dialysis device 5 has a housing 23, which preferably consists of a non-conductive material. Furthermore, the electro-dialysis device 5 is provided with an inlet 24 for the saline solution to be dialyzed and an outlet 25 for the dialyzed saline solution, ie the fresh water. Inlet 24 and outlet 25 each have connecting pieces 26 on the one hand for the line 6 shown in FIG. 1 to the inlet 24 and on the other hand to the fresh water line according to arrow 7 (at the outlet 25). In the electro-dialysis device 5 there is an anode 27 in the area of the inlet 24 and a cathode 28 in the area of the outlet 25. The anode 27 and cathode 28 are each designed as plate-shaped electrode bodies and essentially take the free cross section within the housing 23 of the electro-dialysis device 5. The front side 29 of the anode 27 is directed towards the front side 30 of the cathode 28.
Die Anode 27 und die Kathode 28 sind jeweils porös. Die beiden Elektroden bestehen vorzugsweise aus Metallkügelchen bzw. kugelförmigen Metallkörper aus Titan und können je nach Bedarf mit einem anderen Metall, das für die jeweiligen Verfahrensbedingungen passend aus der chemischen Spannungsreihe ausgewählt ist, überzogen sein. Der Durchmesser der kugelförmigen Metallkörper istThe anode 27 and the cathode 28 are each porous. The two electrodes preferably consist of metal spheres or spherical metal bodies made of titanium and can be coated as required with another metal which is selected from the chemical voltage series for the respective process conditions. The diameter of the spherical metal body is
ERSATZBLATT vorzugsweise innerhalb einer Elektrode unterschiedlich und liegt zwischen 0,2 bis 2,0 mm. Um den noch zu erläuternden Vorteil zu bieten und um einen Durchfluß durch die Elektroden nicht zu stark zu behindern, liegt der Durchmesser der kugelförmigen Metallkörper insbesonder zwischen 0,5 bis 1 ,3 mm.REPLACEMENT LEAF preferably different within an electrode and is between 0.2 to 2.0 mm. In order to offer the advantage yet to be explained and in order not to hinder a flow through the electrodes too much, the diameter of the spherical metal bodies is in particular between 0.5 and 1.3 mm.
Grundsätzlich können die Elektroden aus Sintermetall bestehen, werden also thermisch "zusammengeschweißt". Vorzugsweise werden die kugelförmigen Metallkörper jedoch zwischen zwei nichtleitenden Platten zusammengepreßt und dann quer zur Preßrichtung mit Gleichstrom beaufschlagt. Dabei wird die Stromdichte des Gleichstroms so hoch gewählt, daß die einzelnen kugelförmigen Metallkörper sich punktförmig miteinander verschweißen. Die unterschiedlichen Durchmesser der einzelnen kugelförmigen Metallkörper ergeben dabei eine optimale Durchwirbelung eines Flüssigkeitsstromes, der durch die porösen Elektroden hindurchgeführt bzw. -gespült wird.Basically, the electrodes can be made of sintered metal, so they are thermally "welded together". However, the spherical metal bodies are preferably pressed together between two non-conductive plates and then subjected to direct current transversely to the pressing direction. The current density of the direct current is chosen so high that the individual spherical metal bodies are welded to one another at a point. The different diameters of the individual spherical metal bodies result in an optimal swirling of a liquid stream which is passed or flushed through the porous electrodes.
Die Anode 27 selbst ist selbstverständlich wie auch die Kathode 28 mit einer Stromzuführung 31 versehen. Zwischen der Anode 27 und der Kathode 28 befinden sich eine Mehrzahl von abwechselnd angeordneten anionischen Austauschmembranen 32 und kathionischen Austauschmembranen 33. BenachbarteOf course, the anode 27 itself, like the cathode 28, is provided with a power supply 31. A plurality of alternatingly arranged anionic exchange membranes 32 and cathionic exchange membranes 33 are located between the anode 27 and the cathode 28
Austauschmembranen 32, 33 formen dabei alternierend Diluatkammern 34 und Konzentrationskammern 35, in denen sich die konzentrierte Salzlösung ansammelt. Die Anode 27 wird von einer Membraneinheit 36 von der eintretenden bzw. einströmenden Salzlösung getrennt. Die Membraneinheit 36 ist also im Gehäuse 23 gegenüber dem Einlaß 24 zurückversetzt. Zwischen der Membraneinheit 36 und der ersten kathionischen Austauschmembran 33 befindet sich eine Anodenvorkammer 37. Die Anodenvorkammer 37 wird also anodenseitig durch die Membraneinheit 36 begrenzt. Bei der Membraneinheit 36 handelt es sich um eine Doppelmembran, die ebenfalls aus einer anionischen Austauschmembran 32 und einer kathionischen Austauschmembran 33 besteht. Im Bereich der Membraneinheit 36 befinden sich vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 23 der Elektro-Dialyse- Einrichtung 5 ein Einlaß 38 und ein Auslaß 39 zum Zwischenraum der Membraneinheit 36. Zwischen der Membraneinheit 36 und der Anode 27 befindet sich eine Anodenkammer 40, während sich auf der anderen Seite der Anode 27 also zwischen der Rückseite 41 der Anode 27 und der nicht bezeichneten Gehäusestirnwand eineExchange membranes 32, 33 alternately form diluate chambers 34 and concentration chambers 35, in which the concentrated saline solution collects. The anode 27 is separated from the incoming or incoming salt solution by a membrane unit 36. The membrane unit 36 is thus set back in the housing 23 with respect to the inlet 24. An anode prechamber 37 is located between the membrane unit 36 and the first cathionic exchange membrane 33. The anode prechamber 37 is therefore delimited by the membrane unit 36 on the anode side. The membrane unit 36 is a double membrane, which likewise consists of an anionic exchange membrane 32 and a cathionic exchange membrane 33. In the area of the membrane unit 36 there are preferably on opposite sides of the housing 23 of the electro-dialysis device 5 an inlet 38 and an outlet 39 to the space between the membrane unit 36. Between the membrane unit 36 and the anode 27 there is an anode chamber 40, while on the other side of the anode 27 between the back 41 of the anode 27 and the housing end wall, not shown
ERSATZBLATT Anodenhinterkammer 42 ausgebildet ist. Die Anodenkammer 40 weist einen Einlaß 43 auf, während die Anodenhinterkammer 42 einen Auslaß 44 aufweist. Zwischen der Anode 27 und der Membraneinheit 36 befinden sich poröse Zylinder 45, die vorzugsweise aus verklebtem Kunststoffgranulat bestehen. Durch die Zylinder 45 wird ein Teil der Oberfläche der Anode 27 bedeckt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Einlaß 43 und der Auslaß 44 auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 23 angeordnet.REPLACEMENT LEAF Anode rear chamber 42 is formed. The anode chamber 40 has an inlet 43, while the anode rear chamber 42 has an outlet 44. Between the anode 27 and the membrane unit 36 are porous cylinders 45, which preferably consist of glued plastic granules. A part of the surface of the anode 27 is covered by the cylinders 45. In the illustrated embodiment, the inlet 43 and the outlet 44 are arranged on opposite sides of the housing 23.
Der Bereich der Kathode 28 ist ähnlich wie der Bereich der Anode 27 ausgebildet. Zwischen der letzten anionischen Austauschmembran 32 und der Kathode 28 befindet sich ebenfalls eine Membraneinheit 36, die die zuvor beschriebene Ausbildung hat. Zwischen der im Bereich der Kathode 28 angeordneten Membraneinheit 36 und der letzten anionischen Austauschmembran 32 befindet sich eine Kathodenvorkammer 46. Zwischen der Vorderseite 30 der Kathode 28 und der Membraneinheit 36 befindet sich eine Kathodenkammer 47, während sich zwischen der Rückseite 48 der Kathode 28 und der hinteren, nicht bezeichneten Stirnwand des Gehäuses 23 eine Kathodenhinterkammer 49 befindet. Die Kathodenhinterkammer 49 weist einen Einlaß 50 auf, während die Kathodenkammer 47 einen Auslaß 51 aufweist.The area of the cathode 28 is configured similarly to the area of the anode 27. Between the last anionic exchange membrane 32 and the cathode 28 there is also a membrane unit 36 which has the configuration described above. Between the membrane unit 36 arranged in the area of the cathode 28 and the last anionic exchange membrane 32 there is a cathode pre-chamber 46. Between the front 30 of the cathode 28 and the membrane unit 36 there is a cathode chamber 47, while between the rear 48 of the cathode 28 and rear, not designated end wall of the housing 23 is a cathode rear chamber 49. The cathode rear chamber 49 has an inlet 50, while the cathode chamber 47 has an outlet 51.
Jedes Paar von anionischen und kathionischen Austauschmembranen 32, 33, die eine Konzentrationskammer 35 bilden, weisen einen Hauptströmungskanal 52 auf, der jeweils mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, und, vorzugsweise, einen Bypass-Strömungskanal 53. Die Anordnung der Hauptströmungskanäle 52 der einzelnen Paare der Austauschmembranen 32, 33 ist derart, daß die Salzlösung etwa mäanderförmig durch die Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 hindurchgeführt wird. In Verbindung mit den Bypass- Strömungskanälen 53 ergibt sich eine etwa direkte Passage durch die Elektro-Dialyse-Einrichtung 5. Die Öffnungsweite der Bypass- Strömungskanäle ist jedoch einstellbar.Each pair of anionic and cathionic exchange membranes 32, 33, which form a concentration chamber 35, have a main flow channel 52, which is shown in each case with solid lines, and, preferably, a bypass flow channel 53. The arrangement of the main flow channels 52 of the individual pairs of Exchange membranes 32, 33 is such that the salt solution is passed through the electro-dialysis device 5 in an approximately meandering manner. In connection with the bypass flow channels 53, there is an approximately direct passage through the electro-dialysis device 5. However, the opening width of the bypass flow channels is adjustable.
Die einzelnen Konzentrationskammern 35 sind jeweils mit einer Spülleitung 54 verbunden, während auf gegenüberliegender Seite der Zuführung der Spülleitung eine Abzugsleitung 55 aus jeder Konzentrationskammer 35 heraus vorgesehen ist, die in die Leitung 8 mündet.The individual concentration chambers 35 are each connected to a rinsing line 54, while on the opposite side of the supply of the rinsing line a discharge line 55 is provided out of each concentration chamber 35, which opens into the line 8.
ERSATZBLATT Sowohl in die Spülleitung 54 als auch in die Abzugsleitung 55 bzw. die Leitung 8 ist vorzugsweise jeweils eine pulsierende Fördereinrichtung, insbesondere eine Kolbendosierpumpe, die nicht dargestellt ist, eingesetzt.REPLACEMENT LEAF A pulsating delivery device, in particular a piston metering pump, which is not shown, is preferably inserted into the flushing line 54 as well as into the discharge line 55 or line 8.
Die einzelnen Ein- und Auslässe sind wie folgt miteinander verbunden:The individual inlets and outlets are connected as follows:
Der Einlaß 38 der Membraneinheit 36 ist sowohl anöden- als auch kathodenseitig mit dem Abscheidebehälter 9 verbunden, so daß durch beide Membraneinheiten 36 eine hochkonzentrierte, von Härtesalzen befreite Salzlösung strömen kann. Der Auslaß 39 der anodenseitigen Membraneinheit ist über die nicht dargestellte Kolbendosierpumpe mit der Spülleitung 54 verbunden. Der Auslaß 51 ist mit der in den Abscheidebehälter 9 mündenden Leitung 10 verbunden. Die Spülleitung 54 ist mit dem Auslaß 26 für Süßwasser verbunden, während der Einlaß 43 der Anodenkammer 40 und der Einlaß 50 der Kathodenhinterkammer 49 mit dem Auslaß 25 der Süßwasserleitung, die mit Pfeil 7 bezeichnet ist, verbunden ist. Nicht dargestellt ist, daß in die Kathodenhinterkammer 49 oder die Kathodenkammer 47 ein von Härtesalzen befreiter vorzugsweise aus dem Abscheidebehälter 9 stammender Salzlösungs-Strom zusetzbar ist. Der Auslaß 44 der Anodenhinterkammer 42 ist wiederum mit der mit Pfeil 7 bezeichneten Süßwasserleitung verbunden.The inlet 38 of the membrane unit 36 is connected to the separating container 9 on both the bottom and the cathode side, so that a highly concentrated salt solution freed from hardening salts can flow through both membrane units 36. The outlet 39 of the anode-side membrane unit is connected to the flushing line 54 via the piston metering pump (not shown). The outlet 51 is connected to the line 10 opening into the separating container 9. The flushing line 54 is connected to the outlet 26 for fresh water, while the inlet 43 of the anode chamber 40 and the inlet 50 of the cathode rear chamber 49 are connected to the outlet 25 of the fresh water line, which is indicated by arrow 7. It is not shown that in the rear cathode chamber 49 or the cathode chamber 47, a salt solution stream, preferably freed of hardness salts, originating from the separating container 9 can be added. The outlet 44 of the anode rear chamber 42 is in turn connected to the fresh water line indicated by arrow 7.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft nun wie folgt ab:The method according to the invention now proceeds as follows:
Über den Einlaß 24 tritt die zu dialysierende Flüssigkeit bzw. Salzlösung in die Anodenvorkammer 37 ein. Die Membraneinheit 36 verhindert dabei einen direkten Kontakt der eintretenden Salzlösung mit der Anode. Die Salzlösung durchläuft dann mäanderförmig über die Hauptströmungskanäle 52 die Elektro-Dialyse-Einrichtung 5. Eine direkte Passage wird durch die gestrichelt dargestellten Bypass- Strömungskanäle 53 in Verbindung (alternierend) mit den Hauptströmungskanälen 52 ermöglicht. Dieser Bypass-Strom kann in seiner Intensität gesteuert werden, wodurch erreicht wird, daß die Salzkonzentration in den einzelnen Diluatkammern 34 in bestimmter Weise eingestellt werden kann, was eine Verminderung des Strombedarfes durch effizientere Prozeßparameter erlaubt. Hierdurch ergibt sich insgesamt ein besserer Wirkungsgrad. Beim Durchströmen der Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 nimmt der Salzgehalt der SalzlösungThe liquid or saline solution to be dialyzed enters the anode prechamber 37 via the inlet 24. The membrane unit 36 prevents direct contact of the incoming salt solution with the anode. The saline solution then runs through the main flow channels 52 in a meandering manner through the electro-dialysis device 5. A direct passage is made possible by the bypass flow channels 53 shown in dashed lines in connection (alternating) with the main flow channels 52. The intensity of this bypass flow can be controlled, which means that the salt concentration in the individual diluate chambers 34 can be adjusted in a certain way, which allows a reduction in the power requirement through more efficient process parameters. This results in better overall efficiency. When flowing through the electro-dialysis device 5, the salinity of the saline solution increases
ERSATZBLATT stetig ab, bis schließlich in der Anodenvorkammer 46, spätestens jedoch am Auslaß 25 Süßwasser vorliegt, was dann abgeführt wird.REPLACEMENT LEAF steadily until finally fresh water is present in the anode antechamber 46, but at the latest at the outlet 25, which is then discharged.
Durch die Doppeimembranen der beiden Membraneinheiten 36 fließt konzentrierte Salzlösung aus dem Abscheidebehälter 9, wobei die Salzlösung von Härtesalzen befreit ist. Diese Salzlösung tritt dabei über den Einlaß 38 ein und den Auslaß 39 aus. Im dargestellten Ausführungsbeispiel läuft der Flüssigkeitsstrom derConcentrated salt solution flows out of the separating container 9 through the double membrane of the two membrane units 36, the salt solution being freed of hardening salts. This saline solution enters via inlet 38 and outlet 39. In the illustrated embodiment, the liquid flow runs
Membraneinheiten 36 im Gegenstrom zu der zu dialysierenden Flüssigkeit. An dem Auslaß 39 der anodenseitigen Membraneinheit 36 schließt sich - wie bereits erwähnt - die nicht dargestellte Kolbendosierpumpe an, die die konzentrierte Salzlösung zur Spülung der Konzentrationskammern 35 in die Spülleitung 54 einleitet. Dabei kann mit einer gesonderten, nicht dargestellten Dosierpumpe Süßwasser aus dem Anschluß 26 bzw. der mit Pfeil 7 bezeichneten Leitung beidosiert werden. Es darf darauf hingewiesen werden, daß die Beidosierung einzelner Ströme und die Steuerung des Gesamtprozesses automatisch abläuft. Hierzu sind an verschiedenen Stellen in der Elektro-Dialyse-Einrichtung 5 und im Absetzbehälter 9 Meßsonden oder dergleichen vorgesehen, die die einzelnen Betriebsparameter aufnehmen. Über einen Vergleicher zwischen den Soll- und den Ist-Werten erfolgt dann die Steuerung und Regelung des Prozesses.Membrane units 36 in countercurrent to the liquid to be dialyzed. At the outlet 39 of the anode-side membrane unit 36 is connected - as already mentioned - the piston metering pump, not shown, which introduces the concentrated salt solution for flushing the concentration chambers 35 into the flushing line 54. It can be metered with a separate, not shown metering pump fresh water from the connection 26 or the line indicated by arrow 7. It should be pointed out that the metering of individual streams and the control of the overall process are automatic. For this purpose, measuring probes or the like are provided at various points in the electro-dialysis device 5 and in the settling tank 9, which record the individual operating parameters. The process is then controlled and regulated using a comparator between the target and actual values.
Bedingt durch die Kolbendosierpumpe ergibt sich ein pulsierender Spülvorgang der Konzentrationskammern 35. Hierdurch werden verschiedene Effekte gleichzeitig erzielt. Aus dem Bereich der Anode 27, insbesondere aus der Anodenkammer 40 und dort im wesentlichen durch die Zylinder 45 diffundieren Wasserstoffionen in die konzentrierte Salzlösung in der Membraneinheit 36. Diese H +- lonen werden dann über die Kolbendosierpumpe direkt in die Konzentrationskammern 35 geleitet, wodurch sich dort je nach Volumenstrom und Verfahrensbedingungen ein gewünschter pH-Wert einstellen läßt. Da die zum Spülen verwendete konzentrierte Salzlösung von Härtesalzen befreit ist, und eine Absenkung des pH- Wertes durch die H + -Ionen möglich ist, ist ein Ausfällen von Härtesalzen nicht zu befürchten. Die Verhinderung des Absetzens von Härtesalzen wird außerdem durch den pulsierenden Strom noch weiter unterstützt, so daß es auch durchaus möglich ist, den pH- Wert größer als 3 zu halten. Auch durch die in der Leitung 8 vorgesehene Kolbendosierpumpe wird beim Abziehen der (härtesalzeaufweisenden) hochkonzentrierten Salzlösung einDue to the piston metering pump, there is a pulsating rinsing process for the concentration chambers 35. As a result, various effects are achieved simultaneously. Hydrogen ions diffuse from the area of the anode 27, in particular from the anode chamber 40 and there essentially through the cylinders 45, into the concentrated salt solution in the membrane unit 36. These H + ions are then fed directly into the concentration chambers 35 via the piston metering pump, whereby can set a desired pH there depending on the volume flow and process conditions. Since the concentrated salt solution used for rinsing is freed of hardness salts and a lowering of the pH value by the H + ions is possible, there is no fear of hardness salts precipitating. The prevention of the settling of hardness salts is further supported by the pulsating current, so that it is also possible to keep the pH greater than 3. The piston metering pump provided in line 8 also causes a highly concentrated salt solution to be drawn off when the (hard salt-containing) is drawn off
ERSATZBLATT Absetzen von Härtesalzen auch bei pH-Werten größer als 3 noch zuverlässig verhindert.REPLACEMENT LEAF Sedimentation of hardness salts reliably prevented even at pH values greater than 3.
Darüber hinaus werden die einzelnen Paare der Austauschmembranen 32, 33 durch den pulsierenden Volumenstrom aufgebläht und wieder zusammengezogen. Während des Aufblähens verringert sich der Spalt in den Diluatkammern 34. Der angelegte Gleichstrom wird synchron dazu getaktet. Er erreicht in der Phase des Aufblähens seine maximale Stromstärke. Durch die Spaltverengung in den Diluatkammern 34 wird nun der Weg, den die Salzionen im elektrischen Feld zurücklegen müssen, bis sie die entsprechende Austauschmembrane 32, 33 passieren, minimiert, was sich in besonders niedrigem Energiebedarf für die Entsalzungsarbeit niederschlägt. In der Phase der Spaltaufweitung in den Diluatkammern 34 kann die Salzlösung bei geringer elektrischer Stromstärke leicht einfließen. Durch diesen getakteten Betrieb wird sowohl der Forderung nach einem engen Spalt für die Minimierung des elektrischen Energiebedarfs als auch der Forderung nach einem großen Spalt für einen guten Durchfluß Rechnung getragen.In addition, the individual pairs of exchange membranes 32, 33 are inflated and contracted again by the pulsating volume flow. During the inflation, the gap in the diluate chambers 34 is reduced. The applied direct current is clocked synchronously with it. It reaches its maximum current in the bloating phase. Due to the narrowing of the gap in the diluate chambers 34, the path that the salt ions have to travel in the electrical field until they pass the corresponding exchange membrane 32, 33 is minimized, which is reflected in a particularly low energy requirement for the desalination work. In the phase of widening the gap in the diluate chambers 34, the salt solution can easily flow in at a low electrical current. This clocked operation takes into account both the requirement for a narrow gap for minimizing the electrical energy requirement and the requirement for a large gap for good flow.
Vom Auslaß 25 des Süßwassers wird ein Teilstrom abgezweigt und über den Einlaß 43 der Anodenkammer 40 zugeführt. Dieses Wasser passiert die poröse Anode 27 und nimmt alles an ihr gebildete Chlorgas auf seinem Wege durch diese Elektrode mit. Dadurch wird vermieden, daß die Austauschmembranen 32, 33 der Membraneinheit 36 von dem an der Anodenoberfläche gebildeten Chlorgas angegriffen werden. Der dort ebenfalls gebildete Sauerstoff (im Stadium nascendi) wird durch die Verwirbelung des Volumenstromes im Inneren der Elektrode zu O2 rekombiniert. Dasselbe gilt auch für das Chlorgas. Das mit dem Sauerstoff und dem Chlorgas angereicherte Süßwasser strömt nach Passieren der Anode 27 durch die Anodenhinterkammer 42 und wird über den Auslaß 44 der mit Pfeil 7 bezeichneten Süßwasserleitung wieder beigemischt. Dabei schmeckt das Süßwasser durch den in ihm gelösten Sauerstoff frisch. Das mitgeführte Chlorgas dient zur zusätzlichen Desinfektion des Trinkwassers. Die im Bereich der Anodenkammer 40 angeordneten Zylinder 45 stellen sicher, daß die H + -Ionen von dem über den Einlaß 43 zuströmenden Süßwasser nicht mit fortgerissen werden, sondern im wesentlichen unbeeinflußt in die Membraneinheit 36 eintreten können. Kathodenseitig wird die Membraneinheit 36 - wie bereits erwähnt - über den Einlaß 38 mit konzentrierter Salzlösung aus den Abscheidebehältern 9 versorgt undA partial stream is branched off from the outlet 25 of the fresh water and fed to the anode chamber 40 via the inlet 43. This water passes through the porous anode 27 and takes with it all of the chlorine gas formed on its way through this electrode. This prevents the exchange membranes 32, 33 of the membrane unit 36 from being attacked by the chlorine gas formed on the anode surface. The oxygen also formed there (in the nascendi stage) is recombined to O2 by the swirling of the volume flow inside the electrode. The same applies to the chlorine gas. The fresh water enriched with the oxygen and the chlorine gas flows after passing the anode 27 through the anode rear chamber 42 and is admixed again via the outlet 44 of the fresh water line designated by arrow 7. The fresh water tastes fresh due to the oxygen dissolved in it. The chlorine gas carried is used for additional disinfection of the drinking water. The cylinders 45 arranged in the region of the anode chamber 40 ensure that the H + ions are not carried away by the fresh water flowing in via the inlet 43, but rather can enter the membrane unit 36 essentially unaffected. On the cathode side, the membrane unit 36 - as already mentioned - is supplied with concentrated salt solution from the separating containers 9 via the inlet 38 and
ERSATZBLATT über den Auslaß 39 und die Leitung 10 dem Abscheidebehälter wieder zugeführt. Dadurch gelangt ein Teil der in der Kathodenkammer 47 gebildeten OH"-lonen in den Abscheidebehälter 9, um dort den pH-Wert soweit anzuheben, bis die Härtesalze ausgefällt werden. Um eine elektrolytische Metallablagerung an der Kathode 28 zu vermeiden, wird diese über den Einlaß 50 durch die Kathodenhinterkammer 49 mit Rein- oder Süßwasser aus dem Auslaß 25 durchspült. Dabei werden die gebildeten OH"-lonen, die durch das elektrische Feld zur Wanderung auf die kathodenseitige Membraneinheit 36 hin veranlaßt werden, durch den in dieselbe Richtung gehenden Volumenstrom aus dem Einlaß 50 unterstützt. Gleichzeitig wird aber durch den der Wanderungsrichtung der Metallionen aus den Salzen entgegengerichteten Volumenstrom aus dem Einlaß 50 ein elektrolytisches Ansetzen der Metallionen an der Oberfläche der Kathode 28 zuverlässig verhindert. Der Volumenstrom aus dem Einlaß 50 verläßt dann die Kathodenkammer 47 über den Auslaß 51 und wird ebenfalls, da er auch mit OH_-Ionen angereichert ist, dem Abscheidebehälter 9 zugeführt.REPLACEMENT LEAF via the outlet 39 and the line 10 fed back to the separating tank. As a result, some of the OH "ions formed in the cathode chamber 47 enter the separating container 9 in order to raise the pH there until the hardening salts are precipitated. In order to avoid electrolytic metal deposition on the cathode 28, it is passed through the inlet 50 flushed through the cathode rear chamber 49 with pure or fresh water from the outlet 25. The OH "ions formed which are caused by the electric field to migrate to the membrane unit 36 on the cathode side are discharged from the volume flow in the same direction Inlet 50 supports. At the same time, however, the volumetric flow from the inlet 50 which is opposite the direction of migration of the metal ions from the salts reliably prevents electrolytic attachment of the metal ions to the surface of the cathode 28. The volume flow from the inlet 50 then leaves the cathode chamber 47 via the outlet 51 and, since it is also enriched with OH _ ions, is fed to the separating container 9.
In Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Anlage gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Diluatkammern und die Konzentrationskammer auch hier sowohl gegen die Anode als auch die Kathode durch eine zusätzliche Membrane abgeschlossen sind, damit die zugeführte Salzlösung nicht direkt mit den aus Sintermetall bzw. Metallkügelchen, wie vorher beschrieben, gefertigten Elektroden in Berührung kommt. Das Eingangsprodukt, Meer- oder Salzwasser, wird am Stutzen 1 13 in die Anodenvorkammer 106 der Anlage eingeleitet. Dabei fließt es an der Membrane der aus Sintermetall gefertigten Anode 105 vorbei uns gelangt durch den Überströmkanal 1 16 in die erste Diluat- bzw. Dilutionskammer 106 a. Der Entsalzungsprozeß findet in den Dilutionskammern statt, indem die Anionen und Kathionen durch die, die Konzentrationskammern 107 bildenden Membranen 1 17 und 1 18 mittels des anliegenden elektrischen Feldes in diese hineindiffundieren.FIG. 3 shows a schematic illustration of a further installation according to the invention. It should be noted that the diluate chambers and the concentration chamber are sealed off from both the anode and the cathode by an additional membrane, so that the salt solution supplied does not come into direct contact with the electrodes made of sintered metal or metal balls, as previously described is coming. The input product, sea or salt water, is introduced into the anode prechamber 106 of the system at the nozzle 13. It flows past the membrane of the anode 105 made of sintered metal and passes through the overflow channel 116 into the first diluate or dilution chamber 106a. The desalination process takes place in the dilution chambers in that the anions and cathions diffuse through the membranes 117 and 118 forming the concentration chambers 107 into them by means of the applied electric field.
Nach Durchlaufen aller Dilutionskammern 106 a gelangt der Produktstrom durch den letzten Überströmkanal 1 16 in die Kathodenvorkammer 106 b, die durch eine Membrane von der Kathode 105 a, die ebenfalls aus dem genannten Metall besteht, getrennt ist. Die hier gebildeten OH'-Ionen werden nun durch den von der Pumpe 1 1 1 erzeugten Unterdruck in die KathodenhinterkammerAfter passing through all the dilution chambers 106 a, the product stream passes through the last overflow channel 116 into the cathode pre-chamber 106 b, which is separated by a membrane from the cathode 105 a, which likewise consists of the metal mentioned. The OH 'ions formed here are now in the cathode rear chamber by the negative pressure generated by the pump 1 1 1
ERSATZBLATT 108 durch die poröse Kathode 105 a eingesaugt. Dabei wird der Unterdruck an der Druckmeßstelle 109 ermittelt und mittels des Regelventils 1 10 eingestellt. Auf diese Weise entsteht ein Anionendefizit in den Konzentrationskammern 107, wodurch sich ein pH-Wert < 3 einstellen läßt, um die Härtesalze in Lösung zu halten. Die konzentierte Salzlake oder -lösung aus den Konzentrationskammern 107 fließt über die Leitung 1 14 a in den nicht eingezeichneten Abscheidebehälter. Dort wird ihr aus der Leitung 1 12 über das Regelventil 1 14 soviel Anion zugeführt, bis die Härtesalze ausgefällt sind. Dieser Prozeß wird durch eine pH-Wert- Meßstelle im Abscheidebehälter überwacht. Zusätzlich hat die Anodenkammer vor der Anode 105 eine Zuleitung 1 19, um den Flüssigkeitsstrom durch die Anode 105 in jeder gewünschten Richtung zu steuern. Dasselbe gilt für die Kathode 105 a, welche diese Zuleitung 120 in den Kathodenraum hat. Zusätzlich befindet sich in der durch eine Membrane abgeschlossenen Kathodenkammer ein Gasentnahmestutzen 121 hinter und vor der Kathode.REPLACEMENT LEAF 108 sucked through the porous cathode 105 a. The negative pressure at the pressure measuring point 109 is determined and set by means of the control valve 110. In this way, an anion deficiency occurs in the concentration chambers 107, as a result of which a pH value <3 can be set in order to keep the hardness salts in solution. The concentrated brine or solution from the concentration chambers 107 flows via line 1 14 a into the separating tank, not shown. There is so much anion fed from line 1 12 via control valve 1 14 until the hardness salts have precipitated. This process is monitored by a pH value measuring point in the separating tank. In addition, the anode chamber has a feed line 19 in front of the anode 105 in order to control the liquid flow through the anode 105 in any desired direction. The same applies to the cathode 105 a, which has this supply line 120 in the cathode compartment. In addition, a gas extraction nozzle 121 is located behind and in front of the cathode in the cathode chamber, which is closed off by a membrane.
Bei Eingangslösungen mit einem Salzgehalt von < 1 g/l wird aus dem Abscheidebehälter konzentrierte Salzlösung beigemischt, bis eine für den Prozeß optimale Konzentration erreicht ist. Die Leitung 1 12, welche die OH"-lonen führt, mündet in die Anodenhinterkammer 104 ein und wird dort von der Druckmeßstelle 1 15 überwacht. Je nach Stellung des Regelventils 102 in der Ableitung 103 der Anodenhinterkammer 104 zum Produktausgang 101 wird mehr oder weniger Anteil des OH"-lonenstroms durch die poröse Anode 105 in die Anodenvorkammer 106 über die Leitung 1 19 in die Zuleitung 1 13 geleitet. Dadurch kann die Bildung von atomarem Chlorgas an der Anodenoberfläche beeinflußt und somit die desinfizierende Menge an Chlorgas im Endprodukt eingestellt werden.In the case of input solutions with a salt content of <1 g / l, concentrated salt solution is mixed in from the separation tank until an optimum concentration for the process is reached. The line 1 12, which leads the OH "ions, opens into the anode rear chamber 104 and is monitored there by the pressure measuring point 115. Depending on the position of the control valve 102 in the line 103 of the anode rear chamber 104 to the product outlet 101, a more or less portion of the OH " ion current is passed through the porous anode 105 into the anode prechamber 106 via the line 119 into the supply line 13. This can influence the formation of atomic chlorine gas on the anode surface and thus adjust the disinfectant amount of chlorine gas in the end product.
Die poröse Anode 105 ist bis vor die Austrittsöffnung für die LeitungThe porous anode 105 is up to the outlet opening for the line
103 gezogen, so daß der OH_-ionenhaltige Wasserstrom die poröse Anode durchströmen muß. Dadurch wird erreicht, daß sich atomarer Sauerstoff und Wasserstoffionen bilden, welche zur Einstellung des pH-Wertes des Ausgangsproduktes benötigt werden. Dabei macht der atomare Sauerstoff das Wasser im Geschmack frisch. Das Eingangsprodukt strömt an der Oberfläche der Anode 105 vorbei und kommt bei abgestelltem Gegenstrom aus der Anodenhinterkammer103 drawn so that the OH _ ion-containing water stream must flow through the porous anode. This ensures that atomic oxygen and hydrogen ions are formed, which are required to adjust the pH of the starting product. The atomic oxygen makes the water fresh in taste. The input product flows past the surface of the anode 105 and comes out of the anode rear chamber when the countercurrent is switched off
104 mit dieser in Berührung. Dabei werden Kohlenwasserstoffe, welche als Schmutz (Ölrückstände) im Wasser emulgiert sind, durch den dort gebildeten Sauerstoff im Stadium nascendi "elektrolytisch104 in contact with it. Here hydrocarbons, which are emulsified as dirt (oil residues) in the water, become electrolytic by the oxygen formed there in the nascendi stage
ERSATZBLATT oxidiert". Keime und Viren werden auf diese Weise ebenfalls eliminiert.REPLACEMENT LEAF oxidized ". Germs and viruses are also eliminated in this way.
Um eine vollständige Oxidation aller organischen Bestandteile in dem Eingangsprodukt zu erzielen, kann die Anlage so gefahren werden, daß das Eingangsprodukt in die Anodenhinterkammer 104 eingeleitet wird und das Regelventil 102 geschlossen bleibt. Dadurch wird erreicht, daß der gesamte Volumenstrom die poröse Anode 105 durchströmen muß und so intensiv dem sich dort bildenden atomaren Sauerstoff ausgesetzt ist. Über die Leitung 1 19 wird dann der Volumenstrom am Stutzen 1 13 in den üblichen Prozeßablauf eingeleitet. Der OH'-ionenführende Produktanteil aus der Kathodenhinterkammer 108 wird über die Leitung 1 12 dann dem Eingangsprodukt beigemischt, um eine besonders intensive Bildung von atomarem Sauerstoff an der Anodenoberfläche zu erreichen.In order to achieve complete oxidation of all organic constituents in the input product, the system can be operated in such a way that the input product is introduced into the anode rear chamber 104 and the control valve 102 remains closed. It is thereby achieved that the entire volume flow has to flow through the porous anode 105 and is thus intensively exposed to the atomic oxygen which is formed there. Via the line 1 19, the volume flow at the nozzle 1 13 is then introduced into the usual process. The OH'-ion-carrying product portion from the cathode rear chamber 108 is then mixed via line 1 12 with the input product in order to achieve a particularly intensive formation of atomic oxygen on the anode surface.
Es darf darauf hingewiesen werden, daß die im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 aufgezeigten gegenständlichen Merkmale und Verfahrensschritte - soweit technisch möglich - auch bei der in den Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 dargestellten Elektro- Dialyse-Einrichtung 5 realisierbar sind.It should be pointed out that the objective features and method steps shown in the exemplary embodiment according to FIG. 3 - as far as technically possible - can also be implemented in the electro-dialysis device 5 shown in the embodiments in FIGS. 1 and 2.
ERSATZBLATT Bezugszeichenliste:REPLACEMENT LEAF Reference symbol list:
1 Elektro-Dialyse-Anlage1 electro-dialysis system
2 Filter2 filters
3 Leitung3 line
4 Förderpumpe4 feed pump
5 Elektro-Dialyse-Einrichtung5 Electro-dialysis facility
6 Leitung6 line
7 Pfeil7 arrow
8 Leitung8 line
9 Abscheidebehälter9 separation tanks
10 Leitung10 line
1 1 Behälterboden1 1 tank bottom
12 Zellenradschleuse12 rotary valve
13 Fördermittel13 grants
14 Elektrolysebecken14 electrolysis pools
15 Anode15 anode
16 Kathode16 cathode
17 Überlauf17 overflow
18 Leitung18 management
19 Vorratsbehälter19 storage containers
20 Leitung20 line
21 Zweigleitung21 branch line
22 Salinenbecken22 salt pans
23 Gehäuse23 housing
24 Einlaß24 inlet
25 Auslaß25 outlet
26 Anschluß26 connection
27 Anode27 anode
28 Kathode28 cathode
29 Vorderseite29 front
30 Vorderseite30 front
31 Stromzuführung31 power supply
32 anionische Austauschmembran32 anionic exchange membrane
33 kathionische Austauschmembran33 cathionic exchange membrane
34 Diluatkammer34 diluate chamber
35 Konzentrationskammer35 concentration chamber
36 Membraneinheit36 membrane unit
37 Anodenvorkammer37 anode prechamber
38 Einlaß38 inlet
39 Auslaß39 outlet
40 Anodenkammer40 anode chamber
ERSATZBLATT RückseiteREPLACEMENT LEAF back
AnodenhinterkammerAnode rear chamber
EinlaßInlet
AuslaßOutlet
Zylindercylinder
KathodenvorkammerCathode antechamber
KathodenkammerCathode chamber
Rückseiteback
KathodenhinterkammerCathode posterior chamber
EinlaßInlet
AuslaßOutlet
HauptströmungskanalMain flow channel
Bypass-StrömungskanalBypass flow channel
SpülleitungFlush line
AbzugsleitungExhaust line
ProduktausgangProduct outlet
RegelventilControl valve
Leitungmanagement
AnodenhinterkammerAnode rear chamber
Anode a KathodeAnode a cathode
Anodenvorkammer a Dilutionskammer b KathodenvorkammerAnode pre-chamber a Dilution chamber b Cathode pre-chamber
KonzentrationskammerConcentration chamber
KathodenhinterkammerCathode posterior chamber
DruckmeßstellePressure measuring point
RegelventilControl valve
Pumpepump
Leitungmanagement
Stutzen a LeitungConnection a line
DruckmeßstellePressure measuring point
ÜberströmkanalOverflow channel
Membranmembrane
Membranmembrane
ZuleitungSupply
ZuleitungSupply
GasentnahmestutzenGas sampling nozzle
ERSATZBLATT REPLACEMENT LEAF

Claims

Patentansprüche: Claims:
1 . Elektro-Dialyse-Verfahren, insbesondere zur Salzwasserentsalzung, bei dem eine zu dialysierende Flüssigkeit, insbesondere Salzwasser, einer Elektro-Dialyse-Einrichtung einer Elektro-Dialyse-Anlage zugeführt wird und die Flüssigkeit in der Elektro-Dialyse-Einrichtung einer zwischen einer Anode und einer Kathode angelegten Gleichspannung ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (27) und/oder die Kathode (28) von einem separaten Flüssigkeitsstrom, insbesondere einem Teilstrom des Prozesses durchströmt wird.1 . Electro-dialysis method, in particular for salt water desalination, in which a liquid to be dialyzed, in particular salt water, is fed to an electro-dialysis device of an electro-dialysis system and the liquid in the electro-dialysis device is between an anode and a Is exposed to the cathode applied DC voltage, characterized in that the anode (27) and / or the cathode (28) is flowed through by a separate liquid flow, in particular a partial flow of the process.
2. Elektro-Dialyse-Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (27) und/oder die Kathode (28) mit entsalztem, insbesondere bei dem Elektro-Dialyse-Verfahren gewonnenen, Wasser durchströmt wird.2. Electro-dialysis method according to claim 1, characterized in that the anode (27) and / or the cathode (28) with deionized water, in particular obtained in the electro-dialysis process, is flowed through.
3. Elektro-Dialyse-Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (27) von vorne nach hinten, also von ihrer Vorderseite (29) zu ihrer Rückseite (41 ) durchströmt wird und daß, vorzugsweise, der durch die Anode (27) hindurchgeführte Flüssigkeitsstrom, der bei dem Elektro-Dialyse- Verfahren gewonnen, dialysierten Flüssigkeit zugesetzt wird.3. Electro-dialysis method according to claim 1 or 2, characterized in that the anode (27) is flowed through from the front to the rear, that is from its front (29) to its rear (41) and that, preferably, by the Anode (27) passed liquid stream, which is obtained in the electro-dialysis process, added to dialysed liquid.
4. Elektro-Dialyse-Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (28) von hinten nach vorn, also von ihrer Rückseite (48) zu ihrer Vorderseite (30) mit entsalztem Wasser durchströmt wird, und daß, vorzugsweise, der die Kathode (28) durchströmende Flüssigkeitsstrom einem Abscheidebehälter (9) zugeführt wird, in dem das Flüssigkeitskonzentrat des Elektro-Dialyse-Verfahrens, insbesondere konzentrierte Salzlösung, aufgefangen wird.4. Electro-dialysis method according to one of the preceding claims, characterized in that the cathode (28) from behind to the front, that is from its back (48) to its front (30) is flowed through with deionized water, and that, preferably , the liquid stream flowing through the cathode (28) is fed to a separation container (9) in which the liquid concentrate of the electro-dialysis method, in particular concentrated saline solution, is collected.
5. Elektro-Dialyse-Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem die Kathode (28) durchströmenden Flüssigkeitsstrom eine insbesondere härtesalzfreie Flüssigkeit, insbesondere Salzlösung, zusetzbar ist und daß, vorzugsweise, diese Flüssigkeit aus dem Abscheidebehälter 9 entnommen ist.5. Electro-dialysis method according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid stream flowing through the cathode (28), in particular a hard salt-free liquid, in particular salt solution, can be added and that, preferably, this liquid is removed from the separating container 9.
6. Elektro-Dialyse-Verfahren, insbesondere zur Salzwasserentsalzung, bei dem eine zu dialysierende Flüssigkeit,6. Electro-dialysis method, in particular for salt water desalination, in which a liquid to be dialyzed,
ERSATZBLATT insbesondere Salzwasser, einer Elektro-Dialyse-Einrichtung einer Elektro-Dialyse-Anlage zugeführt wird und die Flüssigkeit in der Elektro-Dialyse-Einrichtung einer zwischen einer Anode und einer Kathode angelegten Gleichspannung ausgesetzt ist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (27) und/oder die Kathode (28) von der Flüssigkeit durch eine Membraneinheit (36) von der zu dialysierenden bzw. dialysierten Flüssigkeit abgetrennt ist.REPLACEMENT LEAF in particular salt water, an electro-dialysis device of an electro-dialysis system is supplied and the liquid in the electro-dialysis device is exposed to a DC voltage applied between an anode and a cathode, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that the anode (27) and / or the cathode (28) is separated from the liquid by a membrane unit (36) from the liquid to be dialyzed or dialyzed.
7. Elektro-Dialyse-Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Anode (27) entstehenden H + -Ionen und/oder die im Bereich der Kathode (28) gebildeten OH_-lonen zur Prozeßsteuerung und/oder zur Einstellung des pH-Wertes des Endproduktes, insbesondere Süßwassers, verwendet werden.7. Electro-dialysis method according to one of the preceding claims, characterized in that the H + ions formed in the region of the anode (27) and / or the OH _ ions formed in the region of the cathode (28) for process control and / or to adjust the pH of the end product, especially fresh water.
8. Elektro-Dialyse-Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die anoden- und/oder kathodenseitige Membraneinheit (36), die eine anionische und eine kathionische Austauschmembran (32, 33) aufweist, eine konzentrierte, vorzugsweise von Härtesalzen befreite Salzlösung strömt und daß, vorzugsweise, die Salzlösung aus dem Abscheidebehälter entnommen ist.8. Electro-dialysis method according to one of the preceding claims, characterized in that by the anode and / or cathode-side membrane unit (36), which has an anionic and a cathionic exchange membrane (32, 33), a concentrated, preferably hardness salts freed saline solution flows and that, preferably, the saline solution is removed from the separating tank.
9. Elektro-Dialyse-Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die anodenseitige Membraneinheit (36) geführte Salzlösung zur Spülung der in der Elektro-Dialyse-Einrichtung (5) befindlichen Konzentrationskammern (35) vorgesehen ist.9. Electro-dialysis method according to one of the preceding claims, characterized in that the salt solution guided through the anode-side membrane unit (36) is provided for rinsing the concentration chambers (35) located in the electro-dialysis device (5).
10. Elektro-Dialyse-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die anodenseitige Membraneinheit (36) geführte Salzlösung zur Spülung mittels einer pulsierend arbeitenden Fördereinrichtung den Konzentrationskammern (35) zugeführt wird.10. Electro-dialysis device according to one of the preceding claims, characterized in that the salt solution passed through the anode-side membrane unit (36) for rinsing is supplied to the concentration chambers (35) by means of a pulsating conveyor.
1 1 . Elektro-Dialyse-Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die kathodenseitige Membraneinheit (36) durchströmende Salzlösung dem Abscheidebehälter (9) zugeführt wird.1 1. Electro-dialysis method according to one of the preceding claims, characterized in that the salt solution flowing through the cathode-side membrane unit (36) is fed to the separating container (9).
ERSATZBLATT REPLACEMENT LEAF
12. Elektro-Dialyse-Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Konzentrationskammern (35)abgezogene Konzentrat über eine pulsierend arbeitende Fördereinrichtung, vorzugsweise eine Kolbendosierpumpe, abgezogen wird.12. Electro-dialysis method according to one of the preceding claims, characterized in that the concentrate withdrawn from the concentration chambers (35) is withdrawn via a pulsating conveyor, preferably a piston metering pump.
13. Elektro-Dialyse-Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der angelegte Gleichstrom synchron zum Pulsieren der Fördereinrichtung getaktet ist derart, daß er seine maximale Stromstärke erreicht, wenn die Konzentrationskammern (35) aufgebläht sind.13. Electro-dialysis method according to one of the preceding claims, characterized in that the applied direct current is clocked synchronously with the pulsation of the conveying device such that it reaches its maximum current when the concentration chambers (35) are inflated.
14. Elektro-Dialyse-Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anode (27) und/oder die Kathode (28) durchtretenden Flüssigkeitsströme und/oder die durch die Membraneinheiten (36) geführten Salzlösungsströme prozeßabhängig steuerbar sind.14. Electro-dialysis method according to one of the preceding claims, characterized in that the anode (27) and / or the cathode (28) passing through liquid streams and / or through the membrane units (36) guided saline streams can be controlled depending on the process.
15. Elektro-Dialyse-Einrichtung einer Elektro-Dialyse-Anlage mit einem äußeren Gehäuse, einem Einlaß für eine zu dialysierende Flüssigkeit, insbesondere Salzwasser, und einem Auslaß für die dialysierte Flüssigkeit, mit Gleichstrom zu beaufschlagenden Elektroden, nämlich eine vorzugsweise im Bereich des Einlasses angeordnete Anode und eine vorzugsweise im Bereich des Auslasses angeordnete Kathode sowie einer Mehrzahl zwischen dem Einlaß und dem Auslaß befindlicher anion- und kathionselektiver Austauschmembranen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (27) und/oder die Kathode (28) porös sind.15. Electro-dialysis device of an electro-dialysis system with an outer housing, an inlet for a liquid to be dialyzed, in particular salt water, and an outlet for the dialyzed liquid, to be supplied with direct current electrodes, namely one preferably in the area of the inlet arranged anode and a cathode preferably arranged in the area of the outlet and a plurality of anion- and cathion-selective exchange membranes located between the inlet and the outlet, characterized in that the anode (27) and / or the cathode (28) are porous.
16. Elektro-Dialyse-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anode (27) ein Einlaß (43) zur Zuführung und ein Auslaß (44) zur Abführung von Süßwasser derart zugeordnet ist, daß das Süßwasser die Anode insbesondere von vorne nach hinten, also von ihrer Vorderseite (29) in Richtung auf ihre Rückseite (41 ) durchströmt und daß, vorzugsweise, der Einlaß (43) mit dem Auslaß (25) des Süßwassers der Elektro-Dialyse-Einrichtung (5) kommuniziert, während, insbesondere, der der Anode zugeordnete Auslaß (44) mit der das Elektro-Dialyse-Produkt, insbesondere Süßwasser, führenden Leitung kommuniziert.16. Electro-dialysis device according to one of the preceding claims, characterized in that the anode (27) is assigned an inlet (43) for supply and an outlet (44) for discharging fresh water in such a way that the fresh water in particular the anode flows from front to back, that is, from its front side (29) towards its rear side (41) and that, preferably, the inlet (43) communicates with the outlet (25) of the fresh water of the electro-dialysis device (5) while , in particular, the outlet (44) associated with the anode communicates with the line carrying the electro-dialysis product, in particular fresh water.
ERSATZBLATT REPLACEMENT LEAF
17. Elektro-Dialyse-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathode (28) ein Einlaß (50) zur Zuführung und ein Auslaß (51 ) zur Abführung von Süßwasser derart zugeordnet ist, daß das Süßwasser die Kathode (28) von hinten nach vorne, also von ihrer Rückseite (48) in Richtung auf ihre Vorderseite (30) durchströmt und daß, vorzugsweise, der Einlaß (50) mit dem Auslaß (25) des Süßwassers der Elektro-Dialyse-Einrichtung (5) kommuniziert, während der der Kathode (28) zugeordnete Auslaß (51 ) mit dem Abscheidebehälter (9) kommuniziert.17. Electro-dialysis device according to one of the preceding claims, characterized in that the cathode (28) is assigned an inlet (50) for supply and an outlet (51) for discharging fresh water in such a way that the fresh water is connected to the cathode (28 ) flows from the back to the front, that is to say from the rear (48) towards the front (30) and that, preferably, the inlet (50) communicates with the outlet (25) of the fresh water of the electro-dialysis device (5) , while the outlet (51) associated with the cathode (28) communicates with the separating container (9).
18. Elektro-Dialyse-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathode ein mit dem Abscheidebehälter (9) kommunizierender Einlaß (38) für von Härtesalzen befreite Salzlösung zugeordnet ist.18. Electro-dialysis device according to one of the preceding claims, characterized in that the cathode is assigned an inlet (38) which communicates with the separating container (9) for salt solution freed from hardening salts.
19. Elektro-Dialyse-Einrichtung einer Elektro-Dialyse-Anlage mit einem äußeren Gehäuse, einem Einlaß für eine zu dialysierende Flüssigkeit, insbesondere Salzwasser, und einem Auslaß für die dialysierte Flüssigkeit, mit Gleichstrom zu beaufschlagenden Elektroden, nämlich eine vorzugsweise im Bereich des Einlasses angeordnete Anode und eine vorzugsweise im Bereich des Auslasses angeordnete Kathode und einer Mehrzahl zwischen dem Einlaß und dem Auslaß befindlicher anion- und kathionselektiver Austauschmembranen, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (27) und/oder die Kathode (28) durch eine Membraneinheit (36) von der zu dialysierenden bzw. dialysierten Flüssigkeit abgetrennt ist.19. Electro-dialysis device of an electro-dialysis system with an outer housing, an inlet for a liquid to be dialyzed, in particular salt water, and an outlet for the dialyzed liquid, to be supplied with direct current electrodes, namely one in the area of the inlet Anode arranged and a cathode preferably arranged in the region of the outlet and a plurality of anion- and cathion-selective exchange membranes located between the inlet and the outlet, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that the anode (27) and / or the cathode (28 ) is separated from the liquid to be dialyzed or dialyzed by a membrane unit (36).
20. Elektro-Dialyse-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membraneinheit (36) eine anion- und kathionselektive Austausch-Doppelmembran (32, 33) aufweist.20. Electro-dialysis device according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane unit (36) has an anion- and cathion-selective exchange double membrane (32, 33).
21 . Elektro-Dialyse-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Membraneinheit (36) ein mit dem Abscheidebehälter (9) kommunizierender Einlaß (38) zugeordnet ist.21. Electro-dialysis device according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane unit (36) is assigned an inlet (38) which communicates with the separating container (9).
22. Elektro-Dialyse-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die anodenseitige22. Electro-dialysis device according to one of the preceding claims, characterized in that the anode side
ERSATZBLATT Membraneinheit (36) einen Auslaß (43) aufweist, der über eine Spülleitung (54) mit den Konzentrationskammern (35) verbunden ist.REPLACEMENT LEAF Membrane unit (36) has an outlet (43) which is connected to the concentration chambers (35) via a flushing line (54).
23. Elektro-Dialyse-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der anodenseitigen Membraneinheit (36) und der Anode (27) wenigstens ein poröser Zylinder, vorzugsweise aus verklebtem Kunststoffgranulat, vorgesehen ist.23. Electro-dialysis device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one porous cylinder, preferably made of glued plastic granules, is provided between the anode-side membrane unit (36) and the anode (27).
24. Elektro-Dialyse-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine pulsierend arbeitende Fördereinrichtung zur Spülung der Konzentrationskammern (35) und/oder eine pulsierend arbeitende Fördereinrichtung zum Abzug des Konzentrats aus den Konzentrationskammern (35).24. Electro-dialysis device according to one of the preceding claims, characterized by a pulsating conveyor for flushing the concentration chambers (35) and / or a pulsating conveyor for withdrawing the concentrate from the concentration chambers (35).
25. Elektro-Dialyse-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der kathodenseitigen Membraneinheit (36) ein mit dem Abscheidebehälter (9) kommunizierender Auslaß (39) zugeordnet ist.25. Electro-dialysis device according to one of the preceding claims, characterized in that the cathode-side membrane unit (36) is assigned an outlet (39) which communicates with the separating container (9).
26. Elektro-Dialyse-Anlage mit einer Elektro-Dialyse-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.26. Electro-dialysis system with an electro-dialysis device according to one of the preceding claims.
27. Elektrode, insbesondere Anode (27) und Kathode (28) für eine Elektro-Dialyse-Einrichtung (5) einer Elektro-Dialyse-Anlage (1 ), dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode porös ist.27. Electrode, in particular anode (27) and cathode (28) for an electro-dialysis device (5) of an electro-dialysis system (1), characterized in that the electrode is porous.
28. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus porösem Metall besteht.28. Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode consists of porous metal.
29. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus Sintermetall besteht.29. Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode consists of sintered metal.
30. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode vorzugsweise kugelförmige Metallkörper aufweist, die insbesondere aus Titan bestehen und mit einem dem jeweiligen Verfahrensbedingungen angepaßten Metall überzogen sind.30. Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode preferably has spherical metal bodies which consist in particular of titanium and are coated with a metal adapted to the respective process conditions.
ERSATZBLATT REPLACEMENT LEAF
31 . Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Elektrode Metallkörper unterschiedlicher Durchmesser vorgesehen sind.31 Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that metal bodies of different diameters are provided in the electrode.
32. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Metallkörper zwischen 0,2 und 2 mm, insbesondere 0,5 bis 1 ,3 mm beträgt.32. Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the metal body is between 0.2 and 2 mm, in particular 0.5 to 1, 3 mm.
33. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Elektro-Dialyse- Einrichtung (5) einer Elektro-Dialyse-Anlage (1 ) und vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise kugelförmige Metallkörper, die insbesondere aus Titan bestehen und mit einem den jeweiligen Verfahrensbedingungen angepaßten Metall überzogen sind, zusammengepreßt und mit einem elektrischen Strom einer derart hohen Stromdichte beaufschlagt werden, daß sich benachbarte Metallkörper miteinander verbinden.33. A method for producing an electrode for an electro-dialysis device (5) of an electro-dialysis system (1) and preferably according to one of the preceding claims, characterized in that preferably spherical metal bodies, which consist in particular of titanium and with a are coated metal adapted to the respective process conditions, pressed together and subjected to an electric current of such a high current density that adjacent metal bodies connect to each other.
ERSATZBLATT REPLACEMENT LEAF
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