WO1998024537A1 - Separateur pour cellule d'electrodialyse et cellule d'electrodialyse equipee de tels separateurs - Google Patents

Separateur pour cellule d'electrodialyse et cellule d'electrodialyse equipee de tels separateurs Download PDF

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WO1998024537A1
WO1998024537A1 PCT/EP1997/006944 EP9706944W WO9824537A1 WO 1998024537 A1 WO1998024537 A1 WO 1998024537A1 EP 9706944 W EP9706944 W EP 9706944W WO 9824537 A1 WO9824537 A1 WO 9824537A1
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electrodialysis
separator
compartment
frame
orifices
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PCT/EP1997/006944
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English (en)
Inventor
Luc Botte
Original Assignee
Solvay (Societe Anonyme)
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/46—Apparatus therefor
    • B01D61/50—Stacks of the plate-and-frame type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • B01D63/084—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes at least one flow duct intersecting the membranes
    • B01D63/085—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes at least one flow duct intersecting the membranes specially adapted for two fluids in mass exchange flow

Definitions

  • the invention relates to electrodialysis cells and, more particularly, to the separators involved in the construction of electrodialysis cells.
  • Electrodialyzers are well known in the art, in particular for the production of fresh water from brackish water or for the production of aqueous solutions of sodium hydroxide from aqueous solutions of sodium salts such as, for example, chloride, carbonate or sodium sulfate.
  • electrodialysis cells They consist of the repetition of a pattern of two or more compartments, called an electrodialysis cell, between two end electrodes
  • an electrodialysis cell the electrrodialysis compartments are delimited between, on the one hand, membranes selectively permeable to ions and, on the other hand, separators alternating with membranes and pierced with openings and conduits for the circulation of electrolytes (Engineering Techniques, Chemistry- Chemical Engineering, 3-1988, J2840, pages 1- 21).
  • Separators are important components of electrodialysis cells, in which they perform essential functions. On the one hand, they delimit the electrodialysis compartments and they are used, on the other hand, for the passage of electrolytes and for carrying out a selective distribution of these in the electrodialysis compartments.
  • the separators must also have the smallest possible thickness, compatible with optimum operation of the electrodialyzer, so as to reduce the overall electrical resistance of the electrodialyzer. They also help guarantee the tightness of the electrodialyzers. All of these properties and requirements result in making the construction of the separators difficult and, consequently, expensive.
  • the separators produce two networks of separate hydraulic circuits, one serving to admit electrolytes into the electrodialysis compartments and the other to evacuate the electrolytes from these compartments.
  • the separators are usually vertical rectangular frames and the two networks of hydraulic circuits are formed by the juxtaposition of orifices or tubular sections. drilled through two opposite edges of the frames (usually an upper horizontal edge and a lower horizontal edge of the frames).
  • each electrodialysis compartment is in communication with a hydraulic circuit distinct from each of the two networks of circuits, so that the frames of the cell necessarily differ from each other.
  • the requirement to have as many separate separators as there are compartments in the electrodialysis cell increases the cost of constructing the electrodialyzers.
  • an electrodialysis cell in which the separators are, in pairs, specular images of one another.
  • This specular structure means that only two types of separators have to be used to make three-compartment or four-compartment type electrodialysis cells, thereby reducing the costs associated with producing the separators.
  • the invention aims to provide a separator for electrodialysis cells, which makes it possible to further simplify the construction of electrodialysis cells and to reduce their cost.
  • the invention relates to a separator for an electrodialysis cell, comprising a rectangular frame which delimits an electrodialysis compartment and which comprises two rows of orifices crossing respectively two opposite edges of the frame, at least one orifice of each edge being in communication with the electrodialysis compartment; according to the invention, the separator is characterized in that each row of orifices comprises at least one alignment of four equidistant orifices and in that the electrodialysis compartment is in communication with an end orifice of the alignment d 'one of the edges and with an opening of the alignment of the other edge, which is not an end opening.
  • the frame can be made of any rigid or flexible material capable of withstanding the chemical and thermal environment generally prevailing in the electrodialysis cells. It is preferred to make it from a rigid material, for example from rigid polyvinyl chloride, from rigid polyethylene or from rigid polypropylene. Rigid polypropylene is preferred. In the case of a rigid frame, it is desirable that it bears on each face a flexible and elastic peripheral seal to ensure the sealing of the electrodialysis cell.
  • the frame of the separator according to the invention is rectangular. Both alignments of holes in the frame constitute sections of pipes for conveying electrolytes, when several frames are assembled with membranes to form an electrodialysis cell.
  • the arrangement of the two alignments of orifices must be chosen so that they are symmetrical with the image obtained by rotating the frame by an angle of 180 degrees around a median axis of the electrodialysis compartment, parallel to the alignments. and of the image obtained by rotating it by an angle of 180 degrees around a median axis of the electrodialysis compartment, perpendicular to said alignments.
  • an end orifice of one of the alignments and an orifice of the other alignment are in communication with the electrodialysis compartment.
  • end orifice is meant the first or the fourth orifice of the aforementioned alignments of orifices.
  • the communication between the orifices and the electrodialysis compartment may for example consist of a nozzle formed in the frame and opening, at one end, into said orifice and, at the other end, into the electrrodialysis compartment.
  • the communication can comprise conduits arranged in fans, as described in patent EP-219083 Bl.
  • the separator according to the invention thus has the particularity that, by a succession of rotations of its frame alternately around a median axis parallel to its alignments of orifices and around a median axis perpendicular to said alignments, up to to three other separators which are substantially identical to the first with regard to the arrangement of the electrodialysis compartments and that of the two alignments of orifices, but which differ from one another as regards the orifices being in communication with the compartments of electrodialysis.
  • Four identical copies of the separator according to the invention thus allow, by an appropriate spatial arrangement, the production of an electrodialysis cell of the type with four compartments.
  • the invention therefore also relates to an electrodialysis cell comprising at least three compartments of electrodialysis delimited by membranes selectively permeable to ions, which alternate with three separators consisting of rectangular frames, the three compartments being respectively in communication with three separate conduits.
  • the cell is characterized in that the separators consist of four copies of the separator according to the invention, in that two adjacent copies of said separator are arranged so that one is the image of the other after rotating it 180 degrees around a median axis of its electrodialysis compartment, perpendicular to its two aforementioned edges and in that the third copy is the image of the one adjoining it, after rotation of it 180 degrees around a median axis of its electrodialysis compartment, parallel to its two aforementioned edges.
  • the membranes can include either membranes selectively permeable to cations, membranes selectively permeable to anions or bipolar membranes.
  • the cell comprises a fourth compartment delimited by a fourth copy of the separator according to the invention, which is contiguous to the third aforementioned copy and which is the image of the latter after rotation of 180 degrees around a median axis perpendicular to its aforesaid edges.
  • the frames and the membranes are vertical and that the two aforementioned edges of the frames are horizontal.
  • the cell according to the invention finds various uses which are well known in the electrodialysis techniques. It finds a particularly advantageous use for the manufacture of aqueous solutions of sodium hydroxide from aqueous solutions of sodium salts such as sodium chloride, sodium carbonate, sodium phosphate or sodium sulfate.
  • An example of use of the electrodialysis cell according to the invention, in its embodiment with three compartments is the method described in particular in European patent application EP-A-0659467 [SOLVAY (cios Anonyme)].
  • An example of use of the electrodialysis cell according to the invention, in its embodiment with four compartments is the method described in particular in United States patent US-A-5207879.
  • Figure 3 shows a third embodiment of the separator according to the invention. Identical reference numerals are used in the various figures for identical or similar constituent elements.
  • the separator shown in FIGS. 1 and 2 comprises a rectangular frame designated as a whole by the reference notation 1.
  • the frame comprises two vertical edges 2 and two horizontal edges 3 and 4 which thus delimit a vertical rectangular compartment for electrodialysis 9
  • the horizontal edge 3 of the frame is pierced with an alignment of four equidistant holes 5, 5 ', 5 "and 5" and its horizontal edge 4 is pierced with an alignment of four equidistant holes 6, 6', 6 " and 6 '".
  • the two alignments of orifices are arranged so that the orifices 5, 5 ', 5 “and 5" are respectively the images of the orifices 6, 6', 6 “and 6” "relative to the median horizontal plane 13 of the frame 1 and that the orifices 5, 5 ', 6 and 6' are respectively the images of the orifices 5 '", 5", 6' "and 6" relative to the median vertical plane 11 of the frame 1.
  • the end orifice 5 of the horizontal edge 3 and the orifice 6 'of the edge 4 are in communication with the electrodialysis compartment 9 by the through two nozzles 7 and 7 '.
  • the orifice 6 ′ of the edge 4 is offset by one unit relative to the orifice 6 situated opposite the end orifice 5 of the edge 3.
  • Figure 1B shows the separator of Figure 1 A, after rotation of 180 degrees around the median vertical axis 11.
  • Figure 1C shows the separator of Figure 1A after rotation of an angle of 180 degrees around the axis horizontal median 13
  • FIG. 1D shows the separator of FIG. 1A after two successive rotations, on the one hand around the median vertical axis 11 and, on the other hand, around the median horizontal axis 13.
  • the end orifice 5 of the horizontal edge 3 and the orifice 6 "of the edge 4 are in communication with the electrodialysis compartment 9 via two nozzles 7 and 7 ".
  • the orifice 6 "of the edge 4 is offset by two units relative to the orifice 6 located opposite the end orifice 5 of the edge 3.
  • Figures 2B, 2C and 2D correspond respectively to Figures 1B , 1C and 1D.
  • the separator according to the invention comprises a second alignment of four holes 10, 10 ', 10 "and 10'” in the edge 3 of the frame and a second alignment of four holes 12, 12 ', 12 “and 12”' in the edge 4 of the frame.
  • the holes 5, 5 “', 6, 6'", 10, 10 "', 12, and 12'” are end holes of the alignments, as defined above.
  • the eight ports 5, 5 ', 5 “, 5"', 10, 10 ', 10 "and 10"', on the one hand, and the eight ports 6, 6 ', 6 ", 6'", 12, 12 ', 12 “and 12'", on the other hand, allow specular images similar to those explained above with reference to FIG. 1A.
  • the orifices 5 and 6 "of the first alignments of orifices are in communication with the electrodialysis compartment 9 via the nozzles 7 and 7".
  • the orifices 10 "and 12 of the second alignments are in communication with the electrodialysis compartment 9 via nozzles 14" and 14.
  • a first embodiment of the electrodialysis cell according to the invention is obtained by superimposing the four separators shown in FIGS. 1A, 1B, 1C and 1D and by interposing between them membranes selectively permeable to ions. Said electrodialysis cell is thus obtained from four copies of the separator of FIG. 1A, which has been appropriately oriented.
  • a second embodiment of the electrodialysis cell according to the invention is obtained by superimposing the four separators shown in FIGS. 2A, 2B, 2C and 2D and by interposing membranes selectively permeable to ions between the separators.
  • a third embodiment of the cell according to the invention is obtained by superimposing four copies of the separator of FIG. 3 which have previously been oriented respectively like the four separators of FIGS. 2A, 2B, 2C and 2D.

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Abstract

Séparateur pour cellule d'électrodialyse, comprenant un cadre rectangulaire qui délimite un compartiment d'électrodialyse et qui comprend deux rangées d'orifices traversant respectivement deux bords opposés du cadre, un orifice au moins de chaque bord étant en communication avec le compartiment d'électrodialyse, chaque rangée d'orifices comprenant au moins un alignement de quatre orifices équidistants, le compartiment d'électrodialyse se trouvant en communication avec un orifice d'extrémité de l'alignement d'un des bords et avec un orifice de l'alignement de l'autre bord, qui n'est pas un orifice d'extrémité. Cellule d'électrodialyse à trois compartiments, comprenant de tels séparateurs.

Description

Séparateur pour cellule d'electrodialyse et cellule d'electrodialyse équipée de tels séparateurs
L'invention concerne les cellules d'electrodialyse et, plus particulièrement, les séparateurs entrant dans la construction des cellules d'electrodialyse.
Les électrodialyseurs sont bien connus en technique, notamment pour la production d'eau douce au départ d'eau saumâtre ou pour la production de solutions aqueuses d'hydroxyde de sodium au départ de solutions aqueuses de sels de sodium tels que, par exemple, du chlorure, du carbonate ou du sulfate de sodium. Ils sont constitués de la répétition d'un motif de deux ou plusieurs compartiments, appelé cellule d'electrodialyse, entre deux électrodes d'extrémité Dans une cellule d'electrodialyse, les compartiments d'electrodialyse sont délimités entre, d'une part des membranes sélectivement perméables aux ions et d'autre part, des séparateurs alternant avec les membranes et percés d'ouvertures et de conduits pour la circulation des électrolytes (Techniques de l'Ingénieur, Chimie- Génie chimique, 3-1988, J2840, pages 1-21).
Les séparateurs constituent des éléments importants des cellules d'électro- dialyse, dans lesquels ils remplissent des fonctions essentielles. D'une part, ils délimitent les compartiments d'electrodialyse et ils servent, d'autre part, au passage des électrolytes et à réaliser une distribution sélective de ceux-ci dans les compartiments d'electrodialyse. Les séparateurs doivent par ailleurs présenter l'épaisseur la plus faible possible, compatible avec un fonctionnement optimum de l'électrodialyseur, de manière à réduire la résistance électrique globale de l'électrodialyseur. Ils participent en outre à garantir l'étanchéité des électrodialyseurs. L'ensemble de ces propriétés et exigences a pour résultat de rendre la construction des séparateurs difficile et, par voie de conséquence, coûteuse.
La configuration géométrique des séparateurs revêt également une grande importance pour assurer une circulation sélective des diverses solutions vers les différents compartiments d'electrodialyse. Habituellement, les séparateurs réalisent deux réseaux de circuits hydrauliques séparés, l'un servant à l'admission d' électrolytes dans les compartiments d'electrodialyse et l'autre à l'évacuation des électrolytes de ces compartiments. A cet effet, les séparateurs sont habituellement des cadres rectangulaires verticaux et les deux réseaux de circuits hydrauliques sont formés de la juxtaposition d'orifices ou tronçons tubulaires percés à travers deux bords opposés des cadres (habituellement un bord horizontal supérieur et un bord horizontal inférieur des cadres). Dans la cellule d'electrodialyse, chaque compartiment d'electrodialyse se trouve en communication avec un circuit hydraulique distinct de chacun des deux réseaux de circuits, de sorte que les cadres de la cellule diffèrent nécessairement les uns des autres. L'exigence de disposer d'autant de séparateurs distincts que la cellule d'electrodialyse comporte de compartiments grève le coût de construction des électrodialyseurs.
Dans le brevet EP-219083 Bl, on propose une cellule d'electrodialyse dans laquelle les séparateurs sont, par paires, des images spéculaires l'une de l'autre. Cette structure spéculaire permet de ne devoir utiliser que deux types de séparateurs pour réaliser des cellules d'electrodialyse du type à trois compartiments ou à quatre compartiments, en réduisant ainsi les dépenses liées à la réalisation des séparateurs. L'invention vise à fournir un séparateur pour cellule d'electrodialyse, qui permet de simplifier davantage la construction des cellules d'electrodialyse et de réduire leur coût.
En conséquence, l'invention concerne un séparateur pour cellule d'electrodialyse, comprenant un cadre rectangulaire qui délimite un compartiment d'electrodialyse et qui comprend deux rangées d'orifices traversant respectivement deux bords opposés du cadre, un orifice au moins de chaque bord étant en communication avec le compartiment d'electrodialyse; selon l'invention, le séparateur se caractérise en ce que chaque rangée d'orifices comprend au moins un alignement de quatre orifices équidistants et en ce que le compartiment d'electrodialyse se trouve en communication avec un orifice d'extrémité de l'alignement d'un des bords et avec un orifice de l'alignement de l'autre bord, qui n'est pas un orifice d'extrémité.
Dans le séparateur selon l'invention, le cadre peut être réalisé en toute matière rigide ou souple, susceptible de résister à l' environnement chimique et thermique régnant généralement dans les cellules d'electrodialyse. On préfère le réaliser en une matière rigide, par exemple en polychlorure de vinyle rigide, en polyéthylène rigide ou en polypropylène rigide. Le polypropylène rigide est préféré. Dans le cas d'un cadre rigide, il est souhaitable que celui-ci porte sur chaque face un joint périphérique souple et élastique pour assurer l'étanchéité de la cellule d'electrodialyse.
Le cadre du séparateur selon l'invention est rectangulaire. Les deux alignements d'orifices du cadre constituent des tronçons de conduites pour véhiculer des électrolytes, lorsque plusieurs cadres sont assemblés avec des membranes pour former une cellule d'electrodialyse. La disposition des deux alignements d'orifices doit être choisie de manière qu'ils soient symétriques de l'image obtenue en faisant pivoter le cadre d'un angle de 180 degrés autour d'un axe médian du compartiment d'electrodialyse, parallèle aux alignements et de l'image obtenue en le faisant pivoter d'un angle de 180 degrés autour d'un axe médian du compartiment d'electrodialyse, perpendiculaire auxdits alignements.
Selon l'invention, un orifice d'extrémité d'un des alignements et un orifice de l'autre alignement, qui n'est pas un orifice d'extrémité dudit autre alignement, sont en communication avec le compartiment d'electrodialyse. On entend, par orifice d'extrémité, le premier ou le quatrième orifice des alignements précités d'orifices. La communication entre les orifices et le compartiment d'electrodialyse peut par exemple consister en une buse ménagée dans le cadre et débouchant, à une extrémité, dans ledit orifice et, à l'autre extrémité, dans le compartiment d'electrodialyse. En variante, la communication peut comprendre des conduits disposés en éventails, comme décrits dans le brevet EP-219083 Bl.
Le séparateur selon l'invention présente ainsi la particularité selon laquelle, par une succession de rotations de son cadre alternativement autour d'un axe médian parallèle à ses alignements d'orifices et autour d'un axe médian perpendiculaire audits alignements, on obtient jusqu'à trois autres séparateurs qui sont sensiblement identiques au premier en ce qui concerne la disposition des compartiments d'electrodialyse et celle des deux alignements d'orifices, mais qui diffèrent les uns des autres pour ce qui concerne les orifices se trouvant en communication avec les compartiments d'electrodialyse. Quatre exemplaires identiques du séparateur selon l'invention permettent ainsi, par un agencement spatial approprié, la réalisation d'une cellule d'electrodialyse du type à quatre compartiments. Toutes autres choses égales, cette particularité de l'invention facilite la construction des électrodialyseurs et en réduit le coût. L'invention concerne dès lors aussi une cellule d'electrodialyse comprenant au moins trois compartiments d'electrodialyse délimités par des membranes sélectivement perméables aux ions, qui alternent avec trois séparateurs constitués de cadres rectangulaires, les trois compartiments étant respectivement en communication avec trois conduites distinctes d'admission d'électrolytes et avec trois conduites distinctes d'évacuation d' électrolytes, lesdites conduites étant formées par la juxtaposition d'orifices percés respec- tivement dans deux bords opposés des cadres; selon l'invention, la cellule se caractérise en ce que les séparateurs sont constitués de quatre exemplaires du séparateur conforme à l'invention, en ce que deux exemplaires adjacents dudit séparateur sont disposés de telle sorte que l'un soit l'image de l'autre après rotation de celui-ci de 180 degrés autour d'un axe médian de son compartiment d'electrodialyse, perpendiculaire à ses deux bords précités et en ce que le troisième exemplaire est l'image de celui qui lui est contigu, après rotation de celui-ci de 180 degrés autour d'un axe médian de son compartiment d'electrodialyse, parallèle à ses deux bords précités. Dans la cellule d'electrodialyse selon l'invention, les membranes peuvent comprendre indifféremment des membranes sélectivement perméables aux cations, des membranes sélectivement perméables aux anions ou des membranes bipolaires.
Dans une forme de réalisation particulière de la cellule selon l'invention, la cellule comprend un quatrième compartiment délimité par un quatrième exemplaire du séparateur selon l'invention, qui est contigu au troisième exemplaire précité et qui est l'image de celui-ci après rotation de 180 degrés autour d'un axe médian perpendiculaire à ses bords précités.
Dans la cellule d'electrodialyse selon l'invention, on préfère que les cadres et les membranes soient verticaux et que les deux bords précités des cadres soient horizontaux.
La cellule selon l'invention trouve diverses utilisations qui sont bien connues dans les techniques d'electrodialyse. Elle trouve une utilisation spécialement avantageuse pour la fabrication de solutions aqueuses d'hydroxyde de sodium au départ de solutions aqueuses de sels de sodium tels que du chlorure de sodium, du carbonate de sodium, du phosphate de sodium ou du sulfate de sodium. Un exemple d'utilisation de la cellule d'electrodialyse selon l'invention, dans sa forme d'exécution à trois compartiments est le procédé décrit notamment dans la demande de brevet européen EP-A-0659467 [SOLVAY (Société Anonyme)]. Un exemple d'utilisation de la cellule d'electrodialyse selon l'invention, dans sa forme d'exécution à quatre compartiments est le procédé décrit notamment dans le brevet Etats-Unis US-A-5207879.
L'invention sera décrite à titre d'illustration sans caractère limitatif en référence aux dessins schématiques annexés. Dans les figures 1A, 1B, 1C et 1D, on a représenté une première forme de réalisation du séparateur selon l'invention, dans quatre positions distinctes; Dans les figures 2A, 2B, 2C et 2D, on a représenté une seconde forme de réalisation du séparateur selon l'invention, dans quatre positions distinctes.
La figure 3 montre une troisième forme de réalisation du séparateur selon l'invention. Des repères numériques identiques sont utilisés dans les différentes figures pour des éléments constitutifs identiques ou similaires.
Le séparateur représenté aux figures 1 et 2 comprend un cadre rectangulaire désigné dans son ensemble par la notation de référence 1. Le cadre comprend deux bords verticaux 2 et deux bords horizontaux 3 et 4 qui délimitent de la sorte un compartiment rectangulaire vertical d'electrodialyse 9. Le bord horizontal 3 du cadre est percé d'un alignement de quatre orifices équidistants 5, 5', 5" et 5'" et son bord horizontal 4 est percé d'un alignement de quatre orifices équidistants 6, 6', 6" et 6'". Les deux alignements d'orifices sont disposés de telle sorte que les orifices 5, 5', 5" et 5'" soient respectivement les images des orifices 6, 6', 6" et 6'" par rapport au plan horizontal médian 13 du cadre 1 et que les orifices 5, 5', 6 et 6' soient respectivement les images des orifices 5'", 5", 6'" et 6" par rapport au plan vertical médian 11 du cadre 1.
Dans la forme de réalisation représentée aux figures 1 A, 1B, 1C et 1D, l'orifice d'extrémité 5 du bord horizontal 3 et l'orifice 6' du bord 4 sont en communication avec le compartiment d'electrodialyse 9 par l'intermédiaire de deux buses 7 et 7'. L'orifice 6' du bord 4 est décalé d'une unité par rapport à l'orifice 6 situé vis-à-vis de l'orifice d'extrémité 5 du bord 3.
La figure 1B montre le séparateur de la figure 1 A, après rotation de 180 degrés autour de l'axe vertical médian 11. La figure 1C montre le séparateur de la figure 1A après rotation d'un angle de 180 degrés autour de l'axe horizontal médian 13 et la figure 1D montre le séparateur de la figure 1A après deux rotations successives, d'une part autour de l'axe vertical médian 11 et, d'autre part, autour de l'axe horizontal médian 13. On obtient de la sorte quatre séparateurs superposables, qui diffèrent par la position des orifices se trouvant en communication avec le compartiment d'electrodialyse 9.
Dans la forme de réalisation représentée aux figures 2A, 2B, 2C et 2D, l'orifice d'extrémité 5 du bord horizontal 3 et l'orifice 6" du bord 4 sont en communication avec le compartiment d'electrodialyse 9 par l'intermédiaire de deux buses 7 et 7". L'orifice 6" du bord 4 est décalé de deux unités par rapport à l'orifice 6 situé vis-à-vis de l'orifice d'extrémité 5 du bord 3. Les figures 2B, 2C et 2D correspondent respectivement aux figures 1B, 1C et 1D. On obtient également quatre séparateurs superposables, qui diffèrent par la position des orifices se trouvant en communication avec le compartiment d'electrodialyse 9.
Dans la forme de réalisation représentée à la figure 3, le séparateur selon l'invention comprend un second alignement de quatre orifices 10, 10', 10" et 10'" dans le bord 3 du cadre et un second alignement de quatre orifices 12, 12', 12" et 12"' dans le bord 4 du cadre. Les orifices 5, 5"', 6, 6'", 10, 10"', 12, et 12'" sont des orifices d'extrémité des alignements, conformément à la définition donnée plus haut. Les huit orifices 5, 5', 5", 5"', 10, 10', 10" et 10"', d'une part, et les huit orifices 6, 6', 6", 6'", 12, 12', 12" et 12'", d'autre part, permettent des images spéculaires similaires à celles explicitées plus haut en référence à la figure 1A. Les orifices 5 et 6" des premiers alignements d'orifices sont en communications avec le compartiment d'electrodialyse 9 par l'intermédiaire des buses 7 et 7". De manière similaire, les orifices 10" et 12 des seconds alignements sont en communication avec le compartiment d'electrodialyse 9 par l'intermédiaire de buses 14" et 14.
Une première forme de réalisation de la cellule d'electrodialyse selon l'invention est obtenue en superposant les quatre séparateurs représentés aux figures 1A, 1B, 1C et 1D et en interposant entre eux des membranes sélectivement perméables aux ions. Ladite cellule d'electrodialyse est ainsi obtenue au départ de quatre exemplaires du séparateur de la figure 1 A, que l'on a orienté de manière appropriée.
Une seconde forme de réalisation de la cellule d'electrodialyse selon l'invention est obtenue en superposant les quatre séparateurs représentés aux figures 2A, 2B, 2C et 2D et en interposant des membranes sélectivement perméables aux ions entre les séparateurs.
Une troisième forme de réalisation de la cellule selon l'invention est obtenue en superposant quatre exemplaires du séparateur de la figure 3 qui ont au préalable été orientés respectivement comme les quatre séparateurs des figures 2A, 2B, 2C et 2D.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 - Séparateur pour cellule d'electrodialyse, comprenant un cadre rectangulaire qui délimite un compartiment d'electrodialyse et qui comprend deux rangées d'orifices traversant respectivement deux bords opposés du cadre, un orifice au moins de chaque bord étant en communication avec le compartiment d'electrodialyse, caractérisé en ce que chaque rangée d'orifices comprend au moins un alignement de quatre orifices équidistants et en ce que le compartiment d'electrodialyse se trouve en communication avec un orifice d'extrémité de l'alignement d'un des bords et avec un orifice de l'alignement de l'autre bord, qui n'est pas un orifice d'extrémité.
2 - Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la communication des orifices avec le compartiment d'electrodialyse comprend des buses ménagées dans le cadre.
3 - Cellule d'electrodialyse comprenant au moins trois compartiments d'electrodialyse délimités par des membranes sélectivement perméables aux ions, alternant avec trois séparateurs constitués de cadres rectangulaires, les trois compartiments étant respectivement en communication avec trois conduites distinctes d'admission d' électrolytes et avec trois conduites distinctes d'évacuation d' électrolytes, lesdites conduites étant formées par la juxtaposition d'orifices percés respectivement dans deux bords opposés des cadres, caractérisée en ce que les séparateurs sont constitués de quatre exemplaires du séparateur conforme à la revendication 1 ou 2, en ce que deux exemplaires adjacents dudit séparateur sont disposés de telle sorte que l'un soit l'image de l'autre après rotation de celui-ci de 180 degrés autour d'un axe médian de son cadre, perpen- diculaire à ses deux bords précités et en ce que le troisième exemplaire du séparateur est l'image de celui qui lui est contigu, après rotation de celui-ci de 180 degrés autour d'un axe médian de son cadre, parallèle à ses deux bords précités.
4 - Cellule d'electrodialyse selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un quatrième compartiment délimité par un quatrième exemplaire du séparateur qui est contigu au troisième exemplaire précité et qui est l'image de celui-ci après rotation de 180 degrés autour d'un axe médian perpendiculaire à ses deux bords précités. 5 - Cellule selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les exemplaires du séparateur et les membranes sont verticaux et en que les deux bords précités du cadre sont horizontaux.
6 - Cellule selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, pour la production de solutions aqueuses d'hydroxyde de sodium par électrodialyse de solutions aqueuses de chlorure ou de carbonate de sodium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB860468A (en) * 1957-12-06 1961-02-08 Nat Res Dev Improvements relating to electrodialysing apparatus
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EP0029540A1 (fr) * 1979-11-16 1981-06-03 Forschungsinstitut Berghof GmbH Pile de cellules pour électrodialyse
FR2705250A1 (fr) * 1993-05-18 1994-11-25 Eivs Sa Dispositif d'échange à membranes et à multiples circuits de fluides, et cadre séparateur utile dans un tel dispositif.

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