DE1767756B1 - Electrodialyzer - Google Patents
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Description
1 21 2
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektro- langlöcher, während jeder Rahmen mindestens einThe present invention relates to an electric elongated holes, while each frame at least one
dialysierapparat zum Entionisieren und Konzentrie- Durchführungslangloch und zwei SpeiselanglöcherDialyzer for deionizing and concentrating - elongated feed-through hole and two elongated feed holes
ren von Elektrolytlösungen. aufweisen, die letzteren über Verbindungsnuten mitren of electrolyte solutions. have, the latter via connecting grooves with
Der Elektrodialysierapparat kann insbesondere zur dem Arbeitskammerhohlraum kommunizieren undThe electrodialyzer can communicate and in particular to the working chamber cavity
Wasserentsalzung und zur Reinigung von Zwischen- 5 die Ionenaustauschermembranen und Rahmen soDesalination of water and for cleaning intermediate 5 the ion exchange membranes and frames so
produkten der Zuckerproduktion verwendet werden. übereinanderliegen, daß das eine Durchführungs-products of sugar production are used. are on top of each other that the one implementation
Bekannt sind Elektrodialysierapparate zum Ent- langloch in einer Ionenaustauschermembran mit demElectrodialyzers are known for the elongated hole in an ion exchange membrane with the
ionisieren und Konzentrieren von Elektrolytlösungen, Durchführungslangloch in einem Rahmen und dasionizing and concentrating electrolyte solutions, slot through hole in a frame and that
bei denen die Arbeitskammern in Reihe geschaltet andere Durchführungslangloch in der Membran mitwhere the working chambers are connected in series with other elongated through hole in the membrane
sind. Die Arbeitskammern sind aus Ionenaustauscher- io einem der Speiselanglöcher in dem Rahmen sichare. The working chambers are made of ion exchanger - one of the long feed holes in the frame itself
membranen und geschlossenen Rahmen gebildet, die, decken.membranes and closed frames are formed that cover.
abwechselnd übereinandergelegt, zu einem Paket- Erfindungsgemäß sind die Verbindungsnuten bei zusammengefügt sind. Jede Ionenaustauschermem- dem einen Speiselangloch in einem Rahmen, auf die bran weist zwei Durchführungslanglöcher auf, wäh- Rahmenebene bezogen, nach der einen Seite, während jeder Rahmen ein Durchführungs- sowie je ein 15 rend die Verbindungsnuten bei dem anderen Speise-Langloch zur Zu- und Abführung von Lösung be- kanal in ebendemselben Rahmen nach der gegensitzt. (Die beiden letzteren werden weiter unten überliegenden Seite hin offen sind, und eines der schlechthin »Speiselanglöcher« genannt.) Die Speise- Durchführungslöcher in der Ionenaustauschermemlanglöcher kommunizieren über Verbindungsnuten bran sich mit demjenigen der Speiselanglöcher in dem mit den jeweiligen Hohlräumen der Arbeitskammern. 20 Rahmen deckt, bei dem die Verbindungsnuten sich Die Ionenaustauschermembranen und Rahmen liegen auf der der Membran abgekehrten Seite des Rahso übereinander, daß einerseits das eine Durchfüh- mens befinden.alternately placed one on top of the other, according to the invention, the connecting grooves are included in a package are joined together. Each ion exchanger has an elongated feed hole in a frame to which bran has two elongated holes, depending on the frame level, on one side, while each frame has a lead-through and a 15 rend the connecting grooves in the other feed slot for the supply and discharge of solution canal in the same frame after the opposite. (The latter two will be open towards the overlapping side below, and one of the simply called "long feed holes".) The feed through holes in the ion exchanger long holes communicate via connecting grooves with that of the feed slots in the with the respective cavities of the working chambers. 20 frame covers in which the connecting grooves The ion exchange membranes and frames are on the side of the Rahso facing away from the membrane on top of each other that on the one hand there is a bushing.
rungslangloch in einer Ionenaustauschermembran Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Ausfüh-elongated hole in an ion exchange membrane When using the execution according to the invention
und das Durchführungslangloch in einem Rahmen rung des Elektrodialysierapparates ist eine voll-and the slot in a frame of the electrodialyzer is a full
und andererseits das andere Durchführungslangloch 25 kommene Dichtheit der Arbeitskammern und desand on the other hand the other through hole 25 come tightness of the working chambers and the
in der Membran und eines der Speiselanglöcher in ganzen Apparates gewährleistet,in the membrane and one of the long feed holes in the whole apparatus,
dem Rahmen sich decken. Durch diese Durchfüh- Im folgenden wird die Erfindung an Hand einescoincide with the framework. Through this implementation, the invention is based on one
rungslanglöcher strömen die zu entionisierende und Ausführungsbeispiels und dazugehöriger ZeichnungenApproximate elongated holes flow the to be deionized and exemplary embodiment and associated drawings
die zu konzentrierende Lösung zu entsprechenden näher erläutert, wobei diethe solution to be concentrated to the corresponding explained in more detail, the
Arbeitskammern. 3° F i g. 1 in den Zeichnungen den erfindungsgemäßenChambers of labor. 3 ° F i g. 1 in the drawings the invention
Bei den angegebenen Elektrodialysierapparaten Elektrodialysierapparat (einen Teil der Gesamtkann ein Mischen der zu entionisierenden und der ansieht), dieFor the specified electrodialyzers, electrodialyzer (a part of the total can a mixing of those to be deionized and the viewing) that
zu konzentrierenden Elektrolytlösung passieren. Das Fig.2 das aus Rahmen und Ionenaustauscher-to be concentrated electrolyte solution pass. The Fig.2, the frame and ion exchanger
Mischen erfolgt infolge eines wenn auch sehr geringen membranen geschichtete Paket, das im Elektroionen-Mixing takes place as a result of an albeit very small membrane-layered package, which in the electron ion
Durchhängens des Randes der Durchführungslang- 35 austauschapparat eingesetzt wird, zeigt,Sagging of the edge of the bushing long 35 exchange apparatus is used, shows
löcher in den elastischen Ionenaustauschermembranen Auf dem Fuß 1 (Fig. 1) ist die Andrückplatte 2Holes in the elastic ion exchange membranes On the foot 1 (Fig. 1) is the pressure plate 2
in einen Verbindungseinschnitthohlraum hinein. aus Metall befestigt, auf die die Elektrodenplatte 3,into a connecting cut cavity. made of metal, on which the electrode plate 3,
Es ist auch ein Elektrodialysierapparat bekannt, hergestellt aus einem steifen polymeren Material,There is also known an electrodialyzer made of a rigid polymeric material,
bei dem jedem Speiselangloch im Rahmen Verbin- aufgelegt wird. Auf die Elektrodenplatte wird diein which every long food hole is placed in the frame. The
dungsnuten zugeordnet sind, die schachbrettförmig 4° Elektrode 4 aufgeklebt, die ein auf der Arbeitsseiteapplication grooves are assigned, the chessboard-shaped 4 ° electrode 4 glued on, the one on the working side
angeordnet und, auf die Rahmenebene bezogen, nach mit Edelmetall überschichtetes Blech darstellt. Aufarranged and, based on the frame plane, represents sheet metal coated with precious metal. on
verschiedenen Seiten hin offen sind. Der offene Teil die Elektrode wird der aus einem steifen polymerenare open to different sides. The open part of the electrode is made from a rigid polymer
der Verbindungsnuten wird mit einer steifen Einlage, Material hergestellte Elektrodenrahmen 5 aufgeklebt,the connecting grooves are glued on with a stiff insert, material made electrode frame 5,
die Durchführungslöcher aufweist, abgedeckt (siehe auf den die Ionenaustauschermembran 6 aufgelegthas the through holes, covered (see on which the ion exchange membrane 6 is placed
z. B. die USA.-Patentschrift 3 219 572). 45 wird. Die angegebene Elektrode 4, Elektrodenrah-z. U.S. Patent 3,219,572). 45 will. The specified electrode 4, electrode wire
Bei dem Elektrodialysierapparat nach der USA.- men 5 und Ionenaustauschermembran 6 bilden eine Patentschrift 3 219 572 ist die Möglichkeit eines Elektrodenkammer. Weiterhin werden der Puffer-Leckverlustes der Elektrolytlösungen am Spalt zwi- rahmen 7 und die Ionenaustauschermembran 8 aufsehen der steifen Einlage und der elastischen Ionen- gelegt.In the electrodialyzer according to the USA.- men 5 and ion exchange membrane 6 form one Patent specification 3,219,572 is the possibility of an electrode chamber. Furthermore, the buffer leakage loss the electrolyte solutions at the gap between the frame 7 and the ion exchange membrane 8 look up the rigid insert and the elastic ion-laid.
austauschermembran infolge einer Undichtheit nach 5° Die Ionenaustauschermembranen 6, 8 und derexchange membrane as a result of a leak after 5 ° The ion exchange membranes 6, 8 and the
außen nicht ausgeschlossen. Pufferrahmen 7 bilden eine Pufferkammer, die esoutside not excluded. Buffer frame 7 form a buffer chamber that it
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die ange- verhindert, daß in der Elektrodenkammer entstehendeThe aim of the present invention is to prevent the occurrence in the electrode chamber
gegebenen Nachteile zu beheben. gasförmige Elektrolyseprodukte in die Arbeitskam-to fix given disadvantages. gaseous electrolysis products in the working
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, mern des Elektrodialysierapparats gelangen. DerThe invention is based on the object of getting into the electrodialyzer. Of the
einen Elektrodialysierapparat zu schaffen, bei dem 55 Elektrodialysierapparat ist mit einer Einrichtung zurTo create an electrodialyzer in which 55 electrodialyzer is provided with a device for
kein Mischen der zu entionisierenden und der zu Durchspülung der Elektroden- und der Pufferkam-no mixing of the deionized and the one to be rinsed through the electrode and buffer chambers
konzentrierenden Lösung und kein Leckverlust der mer (nicht gezeigt) versehen.concentrating solution and no leakage of the mer (not shown) provided.
Elektrolytlösungen infolge einer Undichtheit nach Den Hauptteil des Elektrodialysierapparats stellenElectrolyte solutions due to a leak in the main part of the electrodialyzer
außen nachweisbar wären. dieEntionisierungs- und die Konzentrierungskammernwould be detectable on the outside. the deionization and concentration chambers
Diese Aufgabe wird durch Anwendung einer Kon- 60 (die Arbeitskammern) dar. Die letzteren sind aus denThis task is represented by the application of a con-60 (the working chambers). The latter are made up of the
struktion eines Elektrodialysierapparates gelöst, die flachen geschlossenen Rahmen 10 und den Ionenaus-solved the construction of an electrodialyzer, the flat closed frame 10 and the ionization
zum Entionisieren und Konzentrieren von Elektrolyt- tauschermembranen 11 gebildet, die, abwechselndformed for deionizing and concentrating electrolyte exchange membranes 11, which, alternately
lösungen eine Anzahl von in Reihe geschalteten übereinandergelegt, zu dem Paket 9 zusammengefügtSolutions a number of series-connected superimposed, assembled to the package 9
Arbeitskammern, gebildet von Ionenaustauscher- sind.Working chambers that are formed by ion exchangers.
membranen und flachen geschlossenen Rahmen, die, 65 In die Elektroden-, Pufferkammer und in die Arabwechselnd übereinandergelegt, zu einem Paket zu- beitskammern wird ein gewelltes, gelochtes Polymersammengefügt sind, besitzt, wobei jede Ionenaus- netz 12 zum Verhindern der Berührung der Ionentauschermembran mindestens zwei Durchführungs- austauschermembranen sowie zum Verringern einermembranes and flat closed frames, the, 65 in the electrode, buffer chamber and in the arabic alternates placed one on top of the other, a corrugated, perforated polymer is assembled to form a package each having an ion mesh 12 to prevent contact with the ion exchange membrane at least two bushing exchange membranes as well as one to reduce
nicht vernachlässigbar unbedeuteten Polarisation an diesen Membranen eingelegt.not negligible insignificant polarization inserted on these membranes.
Auf das Paket 9 werden der Pufferrahmen 13 und die Ionenaustauschermembran 14, die eine Pufferkammer bilden, aufgelegt. Des weiteren legt man den Elektrodenrahmen 15 und die Elektrode 16 auf, die auf der Elektrodenplatte 17 aufgeklebt ist. Erwähnte Elektrodenrahmen 15 und Elektrode 16 bilden eine Elektrodenkammer. Diese Puffer- und Elektrodeneine ausgezogene und eine gestrichelte Linie veranschaulicht.) The buffer frame 13 and the ion exchange membrane 14, which form a buffer chamber, are placed on the package 9 form, hung up. Furthermore, one puts on the electrode frame 15 and the electrode 16, the is glued to the electrode plate 17. Mentioned electrode frame 15 and electrode 16 form one Electrode chamber. These buffers and electrodes are illustrated by a solid and a dashed line.)
Die zu entionisierende Elektrolytlösung tritt in die erste Entionisierungs-Arbeitskammer (F i g. 2, ausgezogener Pfeil) ein und durchströmt weiterhin alle unter dem Einfluß eines elektrischen Gleichfeldes stehenden Entionisierungs-Arbeitskammern nacheinander. The electrolyte solution to be deionized enters the first deionization working chamber (FIG. 2, drawn out Arrow) and continues to flow through all of them under the influence of a constant electric field standing deionization working chambers one after the other.
Die in der zu entionisierenden Lösung vorhandenen kammern sind vom Standpunkt der Konstruktion io Salzionen werden durch die halbdurchlässigen Ionenanalog den vorstehend beschriebenen Puffer- und austauschermembranen 11 in die zu konzentrierende Elektrodenkammern ausgebildet. Lösung übertragen, die alle Konzentrierungs-Arbeits-The chambers present in the solution to be deionized are, from the point of view of construction, io salt ions are passed through the semipermeable ions analogous to the buffer and exchange membranes 11 described above into the one to be concentrated Formed electrode chambers. Transfer solution that all concentration work
AlIe erwähnten Rahmen und Ionenaustauscher- kammern (Fig. 2, gestrichelte Linie) durchströmt,Flows through all the frames and ion exchange chambers mentioned (Fig. 2, dashed line),
membranen sind zwischen den metallenen Andrück- Durch Anwendung der Verbindungsnuten 25,26,diaphragms are placed between the metal pressure plates by using the connecting grooves 25,26,
platten 2 und 18 eingeklemmt, die mittels Stiftschrau- 15 die jeweils in die Speiselanglöcher 23, 24 in einem ben 19 zusammengezogen sind.plates 2 and 18 clamped, which by means of pin screw 15 each in the feed elongated holes 23, 24 in one ben 19 are contracted.
Jede zum Paket 9 gehörende Ionenaustauschermembran 11 weist zwei Durchführungslanglöcher 20, 21 (Fig.2) auf. Diese einen Winkel von 90° ein- und demselben Rahmen 10 einmünden und, auf die Ebene desselben bezogen, nach verschiedenen Seiten hin offen sind, sowie dadurch, daß die Rahmen 10 und Ionenaustauschermembranen 11 im Paket abEach ion exchange membrane 11 belonging to the package 9 has two elongated holes 20, 21 (Fig. 2). This open at an angle of 90 ° one and the same frame 10 and, on the Level of the same related, are open on different sides, as well as the fact that the frame 10 and ion exchange membranes 11 in the package
schließenden Löcher dienen zum Durchlassen der zu so wechselnd übereinanderliegen, und zwar derart, daß entionisierenden und der zu konzentrierenden Lösung, das eine Durchführungslangloch 20 in der Ionenaustauschermembran 11 sich mit dem Durchführungslangloch 22 in dem Rahmen 10, während das andereclosing holes are used to let through the to so alternately superimposed, in such a way that deionizing and the solution to be concentrated, the one through-hole 20 in the ion exchange membrane 11 with the through hole 22 in the frame 10, while the other
die den entsprechenden Arbeitskammern zuzuleiten sind.which are to be forwarded to the relevant chambers of labor.
Jeder Rahmen 10 wird aus einem steifen Poly- Durchführungslangloch 21 in der Ionenaustauschermeren
hergestellt und weist ein Durchführungslang- 25 membran sich mit demjenigen der Speiselanglöcher
loch 22 und zwei Speiselanglöcher 23, 24 auf. Das
Durchführungslangloch 22 im Rahmen 10 kommuniEach frame 10 is made from a stiff poly feedthrough hole 21 in the ion exchanger and has a feedthrough long membrane with that of the feed long holes 22 and two feed long holes 23, 24 on. That
Through hole 22 in the frame 10 communi
ziert mit dem Arbeitskammerhohlraum nicht und dient zum Durchlassen der der benachbarten Arbeitsin dem Rahmen 10 decken, bei weichem die Verbindungsnuten 26 sich auf der der Membran 11 abgekehrten Seite befinden, ist es möglich, die Ränder der Durchführungslanglöcher 20, 21 in den Ionendoes not decorate with the working chamber cavity and is used to let the neighboring working chamber through the frame 10 cover, in which the connecting grooves 26 are facing away from the membrane 11 Side, it is possible to pass the edges of the elongated holes 20, 21 in the ions
kammer zuzuleitenden Elektrolytlösung. Die Speise- 30 austauschermembranen zwischen zwei benachbartenElectrolyte solution to be fed into the chamber. The feed exchange membranes between two adjacent ones
langlöcher 23, 24 dienen als Ein- und Austritts- Rahmen 10 fest einzuklemmen. Außerdem weist derElongated holes 23, 24 serve as entry and exit frames 10 to be clamped firmly. In addition, the
öffnungen der *4rbeitskammern, durch die die Elek- Rahmen an seinem Umfang eine Dichtungsnut (nichtOpenings of the working chambers through which the elec- tric frame has a sealing groove on its circumference (not
trolytlösungen zu- und abströmen. Diese Speiselang- gezeigt) auf. Das alles ermöglicht es, sowohl einTrolyte solutions flow in and out. This food long- shown) on. All of this enables both one
löcher liegen einander gegenüber und kommunizieren Mischen der Elektrolytlösungen als auch einen Leck-holes are opposite each other and communicate mixing of the electrolyte solutions as well as leakage
mit dem jeweiligen Arbeitshohlraum jeweils über die 35 verlust derselben infolge einer Undichtheit nachwith the respective working cavity over the 35 loss of the same as a result of a leak
Verbindungsnuten 25 bzw. 26. außen auszuschließen.Connect grooves 25 and 26 to exclude the outside.
Die dem Speiselangloch 23 zugeordneten Verbindungsnuten 25 sind, auf die Ebene des Rahmens 10 bezogen, nach der einen Seite und die dem Speiseiangloch 24 zugeordneten Verbindungsnuten 26 nach der gegenüberliegenden Seite hin offen.The connecting grooves 25 assigned to the elongated feed hole 23 are on the plane of the frame 10 related, to one side and that of the Speiseiangloch 24 associated connecting grooves 26 open on the opposite side.
Die Ionenaustauschermembran 11 liegt auf dem Rahmen 10 so. daß einerseits das Durchführungslangloch 20 in der Membran und das Durchführungslangloch 22 in dem Rahmen und andererseits das Durchführungslangloch 21 in der Membran und das Speiselangloch 23 in dem Rahmen sich decken. Jeder nächstfolgende Rahmen im Paket ist gegenüber dem vorangehenden um 9(P gedreht.The ion exchange membrane 11 lies on the frame 10 so. that on the one hand the implementation slot 20 in the membrane and the elongated through hole 22 in the frame and on the other hand the elongated through hole 21 in the membrane and the feed slot 23 in the frame coincide. Each subsequent frame in the package is opposite to the previous rotated by 9 (P.
Es gibt auch Ausführungsmöglichkeiten, bei welchen die Durchführungs- und Speiselanglöcher anders als vorstehend beschrieben, zueinander liegen. Dann kann der Winkel, um den der nächstfolgende Rahmen im Paket gegenüber dem vorangehenden gedreht ist, anders ausfallen. Jedenfalls muß aber die Bedingung erfüllt sein, daß das eine Durchführungsloch in einer Ionenaustauschermembran sich mit dem Durchführungslangloch in einem Rahmen und das andere Durchführungslangloch in der Ionenaustauschermembran sich mit demjenigen der Speiselanglöcher in dem Rahmen decken, bei weichem die Verbindungsnuten sich auf der der Membran abgekehrten Seite befinden.There are also design options in which the feedthrough and feed elongated holes are different as described above, lie to one another. Then the angle by which the next following frame is rotated in the package compared to the previous one, may turn out differently. In any case, the condition must be satisfied that the one through hole in an ion exchange membrane with the elongated through hole in one frame and the other through-hole in the ion exchange membrane coincide with that of the feed elongated holes in the frame, in which case the connecting grooves are on the side facing away from the membrane are located.
Der Elektrodialysierapparat arbeitet in folgender Weise:The electrodialyzer works in the following way:
Die Ausgangselektrolytlösung wird in den Elektrodialysierapparat auf zwei Strömungen verteilt eingegeben. (Die Strömungen sind in der Fig. 2 durchThe starting electrolyte solution is fed into the electrodialyzer divided into two flows. (The currents are in Fig. 2 through
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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- 1968-06-17 GB GB2876568A patent/GB1205697A/en not_active Expired
- 1968-07-11 FR FR1571967D patent/FR1571967A/fr not_active Expired
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Also Published As
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| FR1571967A (en) | 1969-06-20 |
| NL141097B (en) | 1974-02-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |