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DE1952422A1 - Process for the desalination of salt water - Google Patents

Process for the desalination of salt water

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Publication number
DE1952422A1
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DE
Germany
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water
electrodes
cell
desalination
salt
Prior art date
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Pending
Application number
DE19691952422
Other languages
German (de)
Inventor
Aul Albert H
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEN MARINE TECHNOLOGY CORP
Original Assignee
GEN MARINE TECHNOLOGY CORP
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Filing date
Publication date
Application filed by GEN MARINE TECHNOLOGY CORP filed Critical GEN MARINE TECHNOLOGY CORP
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Pending legal-status Critical Current

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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46176—Galvanic cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
    • B03C5/02—Separators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

GENERAL MMlIHE TECHNOLOGY COBPORATIOST San Bernardino, Calif» / USAGENERAL MMlIHE TECHNOLOGY COBPORATIOST San Bernardino, Calif »/ USA

Verfahren zur Entsalzung von Salzwasser.Process for the desalination of salt water.

Die Erfindung bezieht sich auf die Entsalzung von Wasser und insbesondere auf die Umwandlung von Seewasser in Trinkwasser und Wasser für landwirtschaftliche Zwecke.The invention relates to the desalination of water and in particular to the conversion of sea water into drinking water and water for agricultural purposes.

Die gegenwärtig verwendeten Entsalzungsverfahren sind teuer, da sie grosse Mengen Wärmeenergie oder'elektrische Energie benötigen,, Aus diesem Grunde wurde die Entsalzung kommerziell nur in einem geringen Ausmaß verwendet e The desalination process currently used are expensive because they require large amounts of heat energy oder'elektrische energy ,, For this reason was the desalination commercially available only to a small extent used e

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines einfachen und billigen Wasserentsalzungsverfahrens, welches alia Nebenprodukt brauchbaren elektrischen Strom lieferteThe object of the present invention is to provide one simple and cheap water desalination process which, as a by-product, provided useful electricity

Kur.« gesagt wird beim erfindungsgemässen Verfahren Salzwasser langsam durch eine galvanische Zelle oder durch eine Reihe vonCure. ”Salt water is said in the method according to the invention slowly through a galvanic cell or through a series of

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galvanischen Zellen flieseen gelassene Jede Zelle enthält zwei ungleiche Metallelektroden, die ausserharb des Wassers in der Zelle elektrisch miteinander verbunden sind* Die positiven und negativen Ionen der gelösten Salze werden zu den Elektroden gezogen, wodurch sie zu einem Stromflufi von einer Elektrode zur anderen Anlaß geben* Galvanic cells allowed to flow Each cell contains two dissimilar metal electrodes that are electrically connected to each other outside of the water in the cell * The positive and negative ions of the dissolved salts are drawn to the electrodes, causing a current to flow from one electrode to the other *

Wenn die Ionen auf diese Weise zu den Elektroden gezogen werden., dann sammeln sich die Ionen im Wasser, welches unmittelbar an die Elektroden angrenzt, an, und. deshalb wird dieses Wasser ' dichter, so daß es zum Boden des Behälters sinkt, wo mindestens ein Seil des Salzes ausfällt. Während des Absinkens steigt das übrige Wasser, welches eine beträchtlich verringerte Salzkonzentration aufweist, zur Oberseite der Zelle, von wo as abfließt« Bei der bevorzugten Ausführungsform wird das aufsteigende Wasser weiter in einer Reihe von ähnliehen Zellen entsalzt, während das extrahierte Salz in einer konzentrierten Salzlösung von der Unterseite der Zelle abgezogen wird»When the ions are drawn to the electrodes in this way., then the ions collect in the water, which immediately accumulates the electrodes are adjacent, to, and. therefore this water becomes denser, so that it sinks to the bottom of the container where at least a rope of salt fails. It rises as it descends remaining water, which has a considerably reduced salt concentration to the top of the cell, from where as flows « In the preferred embodiment, the rising water is further desalinated in a series of similar cells, while the extracted salt is in a concentrated salt solution is pulled from the bottom of the cell »

Verschiedene galvanische Zellen, einfache oder komplizierte? können für die Durchführung des Verfahrens verwendet werdeno So kann eine einfache in horizontaler Richtung längliche galvanische Zelle einen horizontalen Strömungsweg aufweisen0 Wenn das Wasser hier hindurch fließt, wird.das Salz allmählieJi extrahiert.' Mir ein besseres Verständnis des Verfahrens soll in der Polge eine bevorzugte Vierzellenanordnung beschrieben werden,, - -. .Different galvanic cells, simple or complex ? can be used for carrying out the process o Thus, a simple elongated in the horizontal direction galvanic cell having a horizontal flow path 0 If the water here flows therethrough .The salt allmählieJi extracted. ' For a better understanding of the process, a preferred four-cell arrangement will be described in the Polge ,, - -. .

Vier zylindrische Kupferbehälter, von denen ^eder einen wegnehmbaren Bodenstöpsel aufweist, werden durch Rohre miteinander verbunden ο Eine Einflußöffnung ist bei federn Behälter etwa inFour cylindrical copper containers, one of which is removable Floor plugs are connected to each other through pipes connected ο An inlet opening is approximately in

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mittlerer Höhe angeordnete Ansäendem besitzt jeder Behälter an der Oberseite eine Ausflußöffnungo Sie Ausflußöffnung des ersten Kupferbehälters ist mit der Einflußöffnung des aweiten verbunden; dessen Äusflußoffinxag ist mit der Einflußöffnung des dritten verbunden; und dessen Ausflußöffnung ist wiederum mit der Einflußöffnung des vierten verbunden»Each container has sowing ends arranged in the middle the top an outflow opening o you outflow opening of the The first copper container is with the inlet opening of the wide one tied together; whose Äusflussoffinxag is with the opening of influence of the third connected; and its outlet is in turn with connected to the opening of the influence of the fourth »

Die Kupferbehälter dienen als Hohlzylinderkathodenelementeo Auf der zentralen Achse eines jeden ist ein Aluminiumrohr mit kleinem Durchmesser angeordnet, welches bis kurz vor den Boden reicht und als Anodeneleaent dient« Die oberen vorspringenden Enden aller Aluminiumanoden sind elektrisch miteinander verbunden» Gleichfalls sind die Seitenwandungeii der Kupferbehälter miteinander verbunden» Hierauf wird eine elektrische Verbindung zwischen den Anodenelementen und den Kathodenelementen hergestellte The copper containers serve as hollow cylindrical cathode elementso On the central axis of each there is an aluminum tube with a small diameter, which extends to just before the floor is enough and serves as an anode element «The upper protruding ends of all aluminum anodes are electrically connected to each other» The side walls are also the copper container connected to one another »An electrical connection is then established between the anode elements and the cathode elements

Wenn eine solche Vorrichtung für die Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet wird, wird Salzwasser in die Einflußöffnung des ersten Kupferbehälters eingeführt und mit einer langsamen Geschwindigkeit zur Ausflußöffnung des vierten Behälters geführt. Durch die Anodenelemente und Kathodenelemente wird ein elektrischer Strom erzeugte Seine Spannung beträgt annähernd 0,5 V„If such a device for the implementation of the invention Method is used, salt water is introduced into the inflow port of the first copper tank and with led at a slow speed to the outlet opening of the fourth container. Through the anode elements and cathode elements an electric current is generated Its voltage is approximately 0.5 V "

Seewasser enthält beispielsweise annähernd 36 000 Teile Salz je Million Teile Wasser. Wenn ein solches Wasser durch die beschriebene Vierzellenvorriehtung hindurch geführt wird, dann ist das aus der Ausflußöffnung der vierten Zelle auefliessende Wasser weitgehend entsalztf es enthält nur annähernd 370 Teile SaIzJe Million Teile Wasser. Periodisch werden die BodenstöpselFor example, seawater contains approximately 36,000 parts of salt per million parts of water. When such water through the four-cell device described is passed through, then is the one flowing out of the outflow opening of the fourth cell Water largely desalinatedf it contains only approximately 370 parts SaIzJe million parts of water. The floor plugs become periodic

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von den Kupferzellen abgenommen, um eine dichte Salzlösung abzuziehen, die ausgefallenes Salz enthält» Hierbei geht eine ziemlich geringe Wassermengej etwas weniger als 20 %t verloren«,removed from the copper cells in order to draw off a dense salt solution which contains precipitated salt "Here a fairly small amount of water is lost, a little less than 20 % t ",

Als Nebenprodukt des Entsalaungsverfahrens wird elektrischer Strom erzeugt, welcher zwar in einer kleinen Menge anfällt, aber ausreicht, gewisse Hilfsvorrichtungen, wie ZoB0 die Pumpen star Beförderung der Salzlösung, zu betreiben,,As a byproduct of Entsalaungsverfahrens electric current is generated, which, although is obtained in a small amount, but sufficient, some auxiliary devices such as ZOB 0 to operate the pumps star transportation of brine, ,,

Laborversuche haben gezeigt e daß die erfolgreiche Abtrennung von Saläs beim oben beschriebenen Verfahren nach den Prinzipien der Elektrogravitationfetrennung erfolgteLaboratory experiments have shown that the successful separation of e Saläs carried out in the above described method according to the principles of the Elektrogravitationfetrennung

Die Laborvorrichtung bestand aus einem Weithalsglasbehälter von 5r286 1 Fassungsvermögen,, der mit frischem Trinkwasser gefüllt ware Annähernd ein halbes Gramm gewöhnliches Tafelsalz war im Wasser aufgelöst· Als Elektroden dienten awei Metallplatte!?, von 1,59 mm Dicke, eine aus Aluminium und eine aus Kupfer, die auf eine Grosse von annähernd 50,8 χ 76,2 iam geschnitten waren. Zwei Löcher mit einem Durchmesser von 6,35 mm waren in die oberen Ecken der beiden Platten gebohrt, εο daß sie im Behälter durch Holzdübel von'6,35 mm vertikal auf gehängt werden .konnten. Ihr Abstand wurde durch Hin- und Herschieben der Platten auf den Dübeln eingestellte Kleine Verbindungsclips waren an beiden Enden eines 12,7 mm langen Stücks eines isolierten Drahts angelötet j dieser wurde aber noch nicht mit den Platten verbunden. The laboratory apparatus consisted of a wide-mouth glass jar of 5r286 1 Capacity ,, which was filled with fresh drinking water e Nearly half a gram of ordinary table salt was dissolved in water · awei metal plate were used as electrodes!?, 1.59 mm thickness, made of aluminum and a made of copper cut to a size of approximately 50.8 76.2 iam. Two holes with a diameter of 6.35 mm were drilled in the upper corners of the two plates, so that they could be hung vertically in the container using wooden dowels of 6.35 mm. The distance between them was adjusted by sliding the plates back and forth on the dowels. Small connecting clips were soldered to both ends of a 12.7 mm long piece of insulated wire, but this was not yet connected to the plates.

Es gibt verschiedene ehemische Färbstoff-Verbindungen, die als chemische Indikatoren bekannt sind, welche die Eigenschaft besitzen, daß sie ihre Farbe ändern, wenn eine den Indikator enthaltende Lösung eine gewisse Azidität oder AlkajLinität er-There are various former dye compounds known as chemical indicators , which have the property that they change their color when a solution containing the indicator has a certain acidity or alkalinity.

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reichte Der Ausdruck "pHM wird zur Festlegung der Azidität ver~ wendet, wobei 0 eine starke Säure und 14 ein starkes Alkali "bezeichnete Dsr pH-Bereich eines typischen natürlichen Wassers beträgt 5 bis 9o Ein niedriger pH (sauer) zeigt eine hohe Wasserionenkonzentration im Wasser ano The expression "pH M is used to determine the acidity, where 0 is a strong acid and 14 is a strong alkali". The pH range of a typical natural water is 5 to 9o Water on o

Eine sehr kleine Menge eines Indikators, Thymolblau, wurde in. dem vorbereiteten Wasser aufgelöste Injektionsspritzen, die sehr verdünnte Lösungen von Essigsäure bzw« Watriumhydroxyd enthielten, wurden dazu verwendet, um kleine Mengen dieser Stoffe dem Wasser zuzusetzen, bis dessen Azidität einen Betrag erreichte, bei dem der Indikator ansprach» Bei diesem Punkt besaß das Wasser eine orange Farbe? Zusatz eines iEropfens Essigsäure ergab eine Erhöhung der Wasserionenkonzentration und verursachte einen Farbumschlag nach rot; Zusatz eines Tropfens Natriumhydroxyd ergab einen Farbumschlag in klares GeIb0 A very small amount of an indicator, thymol blue, was dissolved in the prepared water and containing very dilute solutions of acetic acid and sodium hydroxide, respectively, were used to add small amounts of these substances to the water until its acidity reached a level which the indicator addressed »At this point was the water orange in color? Addition of a drop of acetic acid increased the water ion concentration and caused the color to change to red; The addition of a drop of sodium hydroxide resulted in a color change to clear yellow 0

Die Aluminium- und Kupferplatten-Elektroden wurden ohne elektrische Verbindung auf den Holzdübeln in das vorbereitete Wasser eingehängt, wobei der Abstand zwischen den Platten 12,7 mm betrug. Nach 30 Minuten gab es keine sichtbare Änderung der orangen Farbe des Waeserso Dann wurden die Yerbiridungsclips des isolierten Drahts an den oberen Teil der Platten oberhalb des Wasserspiegels angeschlossen. Dies diente zur Errichtung einer galvanischen Zelle. Nach einigen Minuten wurden merkbare Änderungen in dem vorher -orangefarbenen Wasser beobachtete Die Kupferplatte war von einer dünnen Schicht rotem Wasser eingehüllt, was eine Erhöhung der Wasserstoffionenkonzentration anzeigte| d.h., die Kupferplatte hatte positive Ionen angezogen, wodurch der pH in der Nähe des Kupfers verringert wurde und der Indikator in diesem Bereich in Hot umschlug. Die Aluminiumplatte war mitThe aluminum and copper plate electrodes were without electrical Connection hung on the wooden dowels in the prepared water, whereby the distance between the plates was 12.7 mm. After 30 minutes there was no visible change in the orange Color of the Waeserso Then the Yerbiridungsclips were isolated Wire attached to the top of the panels above the water level. This served to establish a galvanic Cell. After a few minutes, noticeable changes were observed in the previously orange-colored water. The copper plate was wrapped in a thin layer of red water, indicating an increase in hydrogen ion concentration | i.e., the copper plate had attracted positive ions, which the pH near the copper was lowered and the indicator turned into hot in this area. The aluminum plate was with

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klarem gerben Wasser bedeckt, was anzeigte, daß negative Ionen angezogen worden waren.covered in clear tanned water, indicating negative ions had been attracted.

Nach 10 Minuten waren die gefärbten Zonen auf beiden Seiten der Metallplatten ungefähr 1,59 mm dick., 2u diesem Zeitpunkt wurden rote urid gelbe Wasserstraße bemerkt, die von den Unterseiten der Metallplatten ausgingen und zum Boden des Behälters wanderteno Ein fortlaufender Betrieb zeigte keine Änderung des Aussehens der Platten, aber die Grosse der gefärbten Zonen am Boden des Behälters wuchsen» Hach einem mehrstündigen Betrieb waren kleine Flecken von Alminiumhydroxyd an der Aluminiumplatte au sehen«After 10 minutes, the stained zones on both sides of the metal plates were approximately 1.59 mm thick. At this point, red and yellow waterways were noticed emanating from the undersides of the metal plates and migrating to the bottom of the container Appearance of the plates, but the size of the colored zones on the bottom of the container grew "After several hours of operation, small spots of aluminum hydroxide were visible on the aluminum plate"

Dieser Laborversuch zeigt, daß das Prinzip der Erfindung auf einer Slektrogravitätstrennung beruht« Durch die ,Konzentrierung der Ionen der gelosten Salze in der Mhe der Platten wurde die Dichte der Flüssigkeit in der Nähe der Platten erhöhto Diese Dichteerhöhung rief eine Gravitätionskonvektionsströmung hervor, wobei sich die dichtere -Flüssigkeit.am Boden des Behälters absetzte, während das'an gelösten Salzen teilweise verarmte Wasser zum oberen !Seil des Behälters aufstiegeThis laboratory test shows that the principle of the invention is based on a slectrogravity separation is based «through the, concentration the ions of the dissolved salts in the trouble of the plates became the Density of the liquid in the vicinity of the plates increases o this The increase in density caused a gravitational convection flow, the denser liquid settling at the bottom of the container, while the water, partially depleted of dissolved salts, rose to the upper rope of the container

Ein Fluß durch die einzelnen galvanischen Zellen der unten erwähnten Vorrichtung mit vier Behältern, ergibt eine allmähliche Wasserentsalzungo Der gleiche Effekt kann in einer einzigen sich in horizontaler Richtung erstreckenden Zelle erreicht werden, in der das Wasser langsam von einem Ende der Zelle zum anderen strömtο In einer solchen Vorrichtung werden, wenn ein Strom zwischen den ungleichen Metallelektroden fließt, Teile der gelösten Salze au den einzelnen Elektroden gezogen5 wodurch die Dichte der Flüssigkeit in der Kähe der Elektrode erhöht wird«, Aufgrund der Gravität setzt sich das dichtere Wasser, wel-A flow through the individual galvanic cells of the four-tank device mentioned below results in gradual desalination of water o The same effect can be achieved in a single horizontally extending cell in which the water flows slowly from one end of the cell to the other o in one such a device, when a current between the dissimilar metal electrodes flows, part of the dissolved salts au pulled the individual electrodes 5 thereby increasing the density of the liquid in the Kähe the electrode "Due to the gravity of the denser water releases, WEL

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ones mit den gelösten Salzen angereichert ist, am Boden ab, wobei das darüberstehende Wasser in beträchtlichem Ausmaß entsalz wirdο Wenn ein solches bereits ziemlich stark entsalztes Wasser in einer ähnlichen galvanischen Zelle oder in einem horizontalen Fortsatz der gleichen Zelle behandelt wird* dann schreitet die Entsalzung soweit fort, daß das Wasser für landwirtschaftliche Verwendung geeignet wird. Vorausgesetzt, daß keine ernsthaften Konzentrationen anderer Verunreinigungen vorliegen, kann das entsalzte Wasser auch getrunken werdeno ones enriched with the dissolved salts, from the bottom, whereby the water above is desalinated to a considerable extent o If such already fairly strongly desalinated water is treated in a similar galvanic cell or in a horizontal extension of the same cell * then the desalination proceeds so far continued to make the water suitable for agricultural use. Provided that there are no serious concentrations of other contaminants, the desalinated water can also be drunk, etc.

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Claims (1)

Io Verfahren zur Entsalzung von Salzwasser, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasser zwischen im wesentlichen vertikal angeordneten und einen Abstand voneinander aufweisenden ungleichen Metallelektroden in einer Zelle hindurchflieeeen.- laßt, wobei die Elektroden durch einen elektrischen Leiter ausserhalb dee Wassere miteinander verbunden sind, wodurch ein elektrischer Strom zwischen denselben fließt, welcher ieile der Salze au den Elektroden zieht, und wodurch eine Erhöhung der Dichte des Wassere in der Nähe der beiden Elektroden stattfindet, was ein Absinken des Wassers in der Nachbarschaft der Elektroden zum Boden der Zelle zur Folge hat, und daß man vom Boden eine Salzlösung mit einer grösseren Konsentration wie das darüber liegende Wasser abziehtοIo method for desalination of salt water, characterized in that one water between substantially vertically arranged and spaced apart unequal Let metal electrodes flow through in a cell, whereby the electrodes through an electrical conductor outside the dee Waters are interconnected, creating an electric Current flows between them, whichever part of the salts is charged Electrode pulls, and thereby increasing the density of the water near the two electrodes takes place what a Sinking of the water in the vicinity of the electrodes Bottom of the cell entails, and that you get a saline solution from the bottom with a greater consentration than the one above Water drains ο 2o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die oberen Seile des Wassere zwischen die Elektroden einer weiteren Zelle hindurchführt, wodurch eine weitere Entsalzung bewerkstelligt wird»2o method according to claim 1, characterized in that the upper ropes of water are passed between the electrodes of another cell, thereby further desalination is accomplished » - ■ : -ν:-- ■■-. ORIGfMAL- ■: -ν: - ■■ -. ORIGfMAL 109828/ 1619109828/1619
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