DE843543C - Elektrodialyseapparat - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 10. JULI 1952

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Elektrodialyseapparat

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektrodialyseapparat, bestehend aus einem Elektrodialyseraum, zwei oder mehreren Diaphragmen und zwei oder mehreren Elektrodenräumen, durch die die Spülflüssigkeiten geleitet werden können.

Es ist bekannt, durch einen hydrostatischen Überdruck im Elektrodialvseraum einen Teil der zu behandelnden Flüssigkeit mittels Überläufe, welche oberhalb des Bodens des benachbarten Elektrodenraumes einmünden, zur Spülung der Elektrodenräume zu benutzen. Ferner kennt man einen Elektrodialysator, bei dem der Elektrodialvseraum und die Elektrodenräume konzentrisch angeordnet sind. Die .Spülflüssigkeit wird am Boden der Elektrodenräume eingeführt und oben abgeführt.

Gemäß einem schon vorgeschlagenen Verfahren zur Dialyse von wäßrigen Flüssigkeiten wird die Wasserstoffionenkonzentration der zu elektrodialysierenden Flüssigkeit während der Elektrodialyse geregelt oder soviel wie möglich konstant gehalten, ao indem man eine bestimmte Konzentration an Elektrolyt enthaltende Spülflüssigkeiten mit kontrollierter Geschwindigkeit durch den Anoden- und Kathodenraum hindurchströmen läßt.

Auch kann man z. B. eine sauer reagierende as anodische SpülfLüssigkeit und eine alkalisch reagierende kathodische Spülflüssigkeit wählen. Im allgemeinen soll man dabei, wenn die anodische Spülflüssigkeit weniger sauer oder die kathodische Spülflüssigkeit weniger alkalisch reagiert, geringere

Geschwindigkeiten der respektiven Spülflüssigkeiten anwenden.

Wenn diese Verfahren in einem normalen Dialyseapparat der beim Anfang angegebenen Art ausgeführt werden, befriedigen sie völlig unter der Bedingung, daß mit nicht allzu hohen Stromdichten gearbeitet wird (bis io bis 15 mA/cm²). Bei höheren Stromdichten entsteht augenscheinlich so viel Säure und Alkali an der Anode bzw. Kathode, daß sich dies nicht durch geringere Konzentrationen in den Spülflüssigkeiten und durch Regelung der Spülgeschwindigkeiten genügend aufhalten läßt, wodurch eine Verschiebung der Wasserstoffionenkonzentration der zu elektrodialysierenden Flüssigkeit auftritt.

Es wurde jetzt gefunden, daß, wenn man durch eine besondere Methode zur Einführung und/oder Abführung der Spülflüssigkeit in die Elektrodenräume diese Spülflüssigkeit gleichmäßig über den Elektrodenr^ium verteilt, so daß die Flüssigkeit in den Elektrodenräumen gänzlich oder zum größten Teil homogener Zusammensetzung ist, auch bei höheren Stromdichten ein gutes Resultat erhalten werden kann.

Diese gleichmäßige Verteilung geschieht mittels t-ines Röhrensystems, dessen Röhren über einem Teil ihrer Länge oder über ihrer ganzen Länge mit Durchlöcherungen oder Schlitzen versehen sind, durch welche die Spülflüssigkeiten durch die Elektrodenräume geführt werden, vorzugsweise in einer Richtung, welche mit den Oberflächen der Elektrode und des Diaphragmas einen Winkel einschließt, der kleiner als 90° ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, die verschiedene Ausführungen darstellen, näher erläutert.

Fig. ι zeigt einen senkrechten Querschnitt durch einen Elektrodenraum in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Elektrode und des Diajjhragmas;

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Querschnitt nach der Linie H-II der Fig. 1 in einer Richtung parallel der Oberfläche der Elektrode und des Diaphragmas;

Fig. 3 und 4 zeigen ähnliche Querschnitte wie in Fig. 2, jedoch andere Ausführungen des mit Durchlöcherungen versehenen Röhrensystems;

Fig. 5 zeigt einen Elektrodenraum von geringeren Abmessungen, in welchen die Spülflüssigkeit durch eine Anzahl Durchlöcherungen in den senkrechten Seitenwänden verteilt wird;

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5;

Fig. 7 zeigt einen an der Oberseite geschlossenen Elektrodenraum, in welchen die Spülflüssigkeiten durch schmale senkrechte Schlitze in den hohlen senkrechten Seitemvänden zugeführt werden;

Fig. 8 zeigt einen Elektrodenraum, der mit einer hohlen Elektrode mit schmalen senkrechten Schlitzen zwecks Zuführung der Spülflüssigkeiten versehen ist;

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt an der Linie IX-IX der Fig. 8 entlang;

Fig. 10 ist ein senkrechter Querschnitt durch einen ähnlichen Elektrodenraum, wie er in Fig. 9 dargestellt ist, wobei jedoch die Schlitze durch Durchlöcherungen ersetzt worden sind;

Fig. 11 zeigt eine andere Ausführung, in welcher das Röhrensystem als Elektrode benutzt wird;

Fig. 12 ist ein Querschnitt an der Linie XII-XII der Ausführung nach Fig. 11 entlang.

In Fig. ι wird das Diaphragma mit 1, die Elektrode mit 2 angegeben. In dieser Ausführung bildet die Elektrode die Hinterwand des Elektrodenraumes. In diesem Raum sind drei mit kleinen Durchlöcherungen versehene Röhren 3, 4 und 5 angeordnet worden (vgl. auch Fig. 2). Die drei Röhren 3, 4 und 5 stehen in Verbindung mit einer Röhre 6, wodurch die Spülflüssigkeit zugeführt wird. In dieser Weise wird eine gute Verteilung der Spülflüssigkeit an der ganzen Oberfläche der Elektrode entlang erhalten.

Der senkrechte Stand der Röhren 3, 4 und 5 ermöglicht es, daß an der Elektrode entstandenes Gas flott nach oben entweichen und keine Unregelmäßigkeiten in der Spülung verursachen kann.

In der Ausführung nach Fig. 3 wird die Spülflüssigkeit ebenfalls von unten durch eine Röhre 9 zugeführt, und die Flüssigkeit strömt durch Durchlöcherungen in den Röhren 10 in den Elektrodenraum hinein. Im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 2 sind hier die Abfuhrröhren 11 und 12 der Flüssigkeiten und die Abfuhrröhren 13 für das entwickelte Gas getrennt. Dasselbe ist der Fall bei der Ausführung nach Fig. 4, wobei die Zufuhrröhre 9 an der Oberseite des Elektrodenraumes angeordnet ist.

In den Ausführungen nach Fig. \ bis 4 hat das in den schmalen Elektrodenräumen angeordnete Röhrensystem, insbesondere bei größeren Apparaten, den Vorteil, daß dieses starre System als Stütze für das nichtstarre Diaphragma dienlich sein kann.

Der Elektrodenraum nach Fig. 5 und 6 ist mit hohlen Seitenwänden 22 versehen, in welchen sich eine Anzahl Durchlöcherungen 15 befinden.

Die Spülflüssigkeiten fließen in die Vertiefungen bei 9 und werden in den Elektrodenraum durch die Durchlöcherungen 15 zugeführt. Da der Elektrodenraum an der Oberseite offen ist, können die Gase flott entweichen, während die Flüssigkeiten mittels der im Oberteil der Seitenwände angeordneten Röhren 12 abgeführt werden.

Die Zahl 2 stellt die Elektrode, Zahl 19 ihre Stromverbindung dar; dieselben Zahlen werden in den nachfolgenden beschriebenen Figuren benutzt. In Fig. 7 wird ein einigermaßen ähnlicher Elektrodenraum dargestellt, in welchem die Durchlöcherungen in den Seitenwänden durch senkrechte Schlitze 16 ersetzt worden sind. Bei dieser Ausführung befindet sich die Abfuhröffnung 13 an der Oberseite des geschlossenen Elektrodenraumes.

Die Ausführungsformen nach Fig. 5 bis 7 sind besonders geeignet für kleine Einheiten, da keine Unterstützungsmittel für die Diaphragmen vorgesehen sind.

Der Elektrodenraum nach Fig. 8 und 9 ist zur Anwendung in größeren Einheiten bestimmt. Der Rahmen 24 ist mit Rippen 17 zur« Unterstützung des Diaphragmas versehen. Bei dieser Ausführung werden die Spülflüssigkeiten durch die Röhre 9 in die hohle Elektrode 2 zugeführt und fließen durch schmale senkrechte Schlitze 16, welche in der Vorderwand der Elektrode angeordnet sind, in den Elektrodenraum. Die Abfuhröffnungen 12 befinden

sich am Oberende der Seitenwände des Elektrodenraumes.

Der Elektrodenraum nach Fig. 10 hat eine mit Durchlöcherungen 15 versehene Elektrode 2. Die Hinterfläche der Elektrode ist an einem dosenförmigen Glied 25 angelötet. Die Spülflüssigkeiten fließen in den Hohlraum 18 mittels Röhren 9 und werden durch die Durchlöcherungen 15 in den Elektrodenraum zugeführt. Gase und Flüssigkeiten entweichen durch die Röhre 13.

In Fig. Ii und 12 werden die Spülflüssigkeiten durch die Durchlöcherungen 15, welche in dem gleichzeitig als Elektrode dienenden Röhrensystem 20 angeordnet sind, in den Elektrodenraum zugeführt.

Das Diaphragma wird von an den Röhren 20 befindlichen senkrechten Streifen 21 unterstützt.

Die Abfuhr der Gase und Flüssigkeiten findet

in derselben Weise statt, wie in Fig. 10 dargestellt.

Wenn man nach dem eingangs erwähnten Verfahren mit dem erfindungsgemäßen Apparat arbeitet, können Stromdichten von der Größenordnung von 100 mA/cm^ä benutzt werden, ohne daß im Elektrodialyseraum eine Abnahme der Wasserstoffionenkonzentration auftritt.

Das Röhrensystem kann aus jedem beliebigen, vorzugsweise aus schwerem Material hergestellt sein. Da die Elektrodenräume möglichst schmal sind, befinden sich die Röhren bei den Ausführungen nach Fig. ι bis 4 praktisch an den Elektroden entlang, weshalb es erwünscht ist, daß das Material, aus dem die Röhren hergestellt sind, nichtleitend ist, z. B. Kunstharz oder Kautschuck. Selbstredend können die Rahmen 22, 23, 24 und 26 vorteilhaft aus ähnlichem Material hergestellt werden.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mehrzellenelektrodialyseapparat mit Elektrodenräumen, durch die die Spülflüssigkeiten geleitet werden können, gekennzeichnet durch Mittel zur gleichmäßigen Verteilung der Spülflüssigkeit, wie ein Röhrensystem, dessen Röhren (3, 4, 5, 10 und 20) über ihre ganze, untergetauchte Länge mit einer Mehrzahl von öffnungen (15) oder schlitzförmigen öffnungen (16) od. dgl. versehen sind.

2. Elektrodialyseapparat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung der öffnungen in den Röhren, derart, daß die Spülflüssigkeiten in einer Richtung ausströmen, welche mit den Oberflächen der Elektrode (2) und des Diaphragmas (1) einen Winkel einschließt, der kleiner als 90 ° ist.

3. Elektrodialyseapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verteilung der Spülflüssigkeiten aus einer oder mehreren Elektroden bestehen, welche mit einer Mehrzahl von Durchlöcherungen (15) oder mit Schlitzen (16) versehen sind, durch welche die Spülflüssigkeiten in den Elektrodenraum fließen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

3221 6.