Einrichtung zur elektrolytischen Ausscheidung von Substanzen aus Flüssigkeiten, insbesondere aus Wasser. Zur elektrolytischen Ausscheidung von Substanzen aus Flüssigkeiten, zum Beispiel zur Entmineralisierung von Wasser, werden bisher die Elektrolytzellen durch feinporöse Scheidewände, sogenannte Diaphragmen, in mehrere voneinander flüssigkeitsdicht ge trennte Räume unterteilt.
Die zwei Hauptaufgaben dieser Diaphra- gmen sind: 1. zu verhindern, dass die Elek trolyten des Anoden- und Kathodenraumes sich durch Diffusion mischen oder, wenn ein neutraler Raum zwischen zwei Diaphragmen vorgesehen ist, sich mit der in diesem neu tralen Raume befindlichen Flüssigkeit mischen können; 2\. trotzdem aber den unter dem Einfluss des Stromes zu ihrer Entladung wandernden Ionen den Durchtritt durch die feinen Poren des Diaphragmas zu er möglichen.
Häufig wird eine Anzahl solcher Elek- trolytzellen hintereinander geschaltet, wobei die zu reinigende Flüssigkeit von dem neu- tralen Raume der ersten Zelle in den neu tralen Raum der zweiten Zelle usw. geleitet wird, um aus der letzten der vorgesehenen Zellen als Fertiggut abgenommen zu werden. Während dieses Vorganges werden sowohl die Anoden-, als auch die Kathodenräume sämtlicher Zellen ebenfalls unter leichter Strömung gehalten, indem diesen Räumen von unten frische Flüssigkeit zugeführt wird, wodurch deren späteres Überlaufen und da durch der Abtransport der Umsetzungspro dukte erreicht wird.
Die Diaphragmen können deshalb mit einem äusserst engmaschigen Sieb verglichen werden, weil die Poren desselben in Wirk lichkeit nichts anderes als hohle, mikro skopische, kanalartige, in ihrer Grösse unver- änderliche Zwischenräume in der Substanz des Diaphragmas selbst sind.
Die grollen Nachteile der Diaphragmen sind allgemein bekannt. Zunächst ist nicht zu vermeiden, dass sich dieselben sehr leicht verstopfen, besonders dann, wenn die zu be handelnde Flüssigkeit reich an Kolloidsub- stanzen ist, da diese gallertartige Massen bil den, welche Diaphragmen besonders rasch verlegen. Ausserdem müssen letztere je nach den verschiedenen Verhältnissen .der zu be handelnden Flüssigkeiten anders beschaffen sein, weil die elektrostatischen Eigenschaften der Diaphragmen von grossem Einfluss sind.
Ferner werden je nach Art des Behandlungs gutes in gewissen Fällen grosse Beanspruchun gen an die Diaphragmen gestellt. Würde zum Beispiel Meereswasser zur Entmineralisierung in einem mit Diaphragmen ausgerüsteten Elektrolytbehälter behandelt, so würden die Diaphragmen durch die grossen Mengen an Salzen und dergleichen nicht nur sehr rasch verstopft, sondern. zudem auch noch durch die freiwerdenden Chlormengen rasch zerstört werden.
Alle Versuche, die in vielen Fällen so nachteiligen Diaphragmen auszuschalten, sind bisher fehlgeschlagen.
Die Erfindung betrifft nun eine Ein richtung, mit welcher ohne Diaphragmen Flüssigkeiten von in ihnen enthaltenen Sub stanzen befreit, also auch Wasser, selbst Meereswasser, entmineralisiert werden kön nen.
Die Erfindung kennzeichnet sich durch im Flüssigkeitsbehälter vor den Elektroden angeordnete, aus undurchlässigem Material bestehende und verschliessbare Kanäle zwi schen sich freilassende Hindernisse, durch welche die Ionen zwangsweise auf bestimm ten Bahnen zu den Elektroden geleitet wer den, das Zurückdiffundieren der Umsetzungs produkte verhindert wird und ausserdem ein flüssigkeitsdichter, die Elektrolyse unterbre chender Abschluss gebildet werden kann.
Auf den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung darge stellt.
Fig. 1 zeigt eine Elektrolytzelle im Hö henschnitt und Fig. 2 ist eine teilweise Drauf- sich auf Fig. 1 nach der Schnittlinie B-13; Fig. 3 ist ein vergrösserter Querschnitt durelC einen Einzelteil nach der Linie --A--4 in Fig. 1. Fig. 4 zeigt eine verkleinerte Dar stellung eines Einzelteils und Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines Teils der Einrichtung.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere Aus führungsform im Höhenschnitt und in Drauf sicht und Fig. 8 zeigt einen Einzelteil die ser Ausführungsform in grösserem Massstabe.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 ist 1 ein rechteckiger Behälter, dessen Boden ,2 in der Mitte stufenförmig abgesetzt ist und an beiden Seiten tiefer liegende, rinnenartige Sammelräume 3 bildet, die in Ablaufkanäle 4 münden und durch an diese angeschlossene Hähne 5 (Fig. 2) entleert wer den können. Über der Mitte des Bodens ist ein gleichartiger Entleerungskanal 4a mit Hahn 5a vorgesehen.
Im Behälter 1, beiderseits :seiner Mittel ebene, sind aus Hartgummi oder anderem ge eigneten Material bestehende Rahmen 6 an gebracht, die als Träger für schleusenartige Einbauten dienen. Letztere bestehen aus in den Rahmen 6 hintereinander stehend ange ordneten, elektrisch nicht leitenden, profi lierten Widerlagern 7, wie Platten, Stäben, Staugen, Röhren oder dergleichen, von ge eignetem Querschnitt und zwischen je zwei Widerlagern 7 vorgesehenenVerschlussgliedern, die in ihrer Form oder Stellung veränder lich sind.
Nach Fig. 1 bis 4 bestehen diese Verschlussglieder @ aus Gummischläuchen 8, die über in ihrem Innern befindliche Halte schienen oder dergleichen 9 (Fig. 3) gestülpt und mittelst einer Saug- und Druckluft pumpe ganz oder teilweise luftleer oder mehr oder weniger aufgepumpt bezw. prall ge macht werden können. Hierzu sind für die beiden Schlauchreihen Rohre 10 (Fig.1 und 4) vorgesehen, die an die Pumpenleitung 11 an geschlossen sind und in die von jedem Schlauch 8 Anschluss'röhrchen 12 münden, die auch direkt mit den Röhren 10 verbun den sein können.
In der Längsmitte des Be hälters 1 kann oben ein Wasserzulaufrohr 13 vorgesehen werden.
Auf der äussern Seite der Schlauchwider lager 7 sind untereinander liegend wag- rechte, nach aussen geöffnete U-Schienen 14 befestigt, deren Schenkel nahe aneinander stehen. An diese U-Schienen schliessen sich nach innen geöffnete Winkelschienen 15 an, die mit ihren Stirnenden, zum Beispiel mit- telst Laschen 16, an den Rahmen 6 befestigt sind und mit den Enden ihrer Schenkel in die U-Schiene 14 hineinragen. Zwischen je zwei Winkelschienen sind die Elektroden (Anode oder Kathode) angebracht.
Sie be stehen aus elektrisch leitenden Platten 17, Stäben, Schienen oder dergleichen, die wag recht verlaufend und untereinander liegend im Behälter 1 befestigt sind. Die Elektroden 17 sind in elektrisch nicht leitendeVerkleidun- gen 18 eingebettet, so dass die Entladung der Ionen zwangsweise auf der Aussenseite der Elektroden erfolgen muss, die, wie schema tisch durch die Drähte 19 angedeutet, mit einander elektrisch leitend verbunden sind. Der Stromanschluss erfolgt an den Klemmen 20, 21.
Die von den<B>U-</B> und Winkelschienen gebildeten Kammern oder Räume sind mit 2'2, 28 und 24 und die schmalen Durchlass- schlitze zwischen den Elektrodenverkleidun- gen 18 und den Spitzen der Winkelschienen 15 mit 25 bezeichnet.
Mit der Einrichtung wird wie folgt ge arbeitet: Man füllt zunächst den Behälter 1 von oben her mit Hilfe des Zulaufrohres 13 mit dem zu behandelnden Gut, zum Beispiel Meereswasser. Die schleusenartigen Abschluss'- glieder, hier die Gummischläuche 8, sind durch Luftentzug ganz zusammengeklappt, so dass sie die in Fig. 3 unten eingezeich nete Lage haben und freien Durchgang in den Zwischenräumen 37 geben, so dass der ganze Behälter 1 mit dem. Reinigungsgut ge füllt wird. Die Ablasshähne 5, 5a sind ge schlossen.
Nun wird der Strom eingeschal tet und das zu reinigende Wasser der Ein wirkung des Gleichstrom-Spannungsgefälles ausgesetzt, das die Zersetzung der Säuren, Basen und Salze des Behandlungsgutes in Ionen herbeiführt, die nun durch die offenen Schleusen 7, 8, also zwangläufig, auf vor geschriebenen Bahnen, über die<B>U-</B> und Win kelschienen 14, 15 hinweg zu den Elektroden 17 wandern und sich auf ihrer Aussenseite entladen. Der Ionenweg ist in Fig. 1 ge strichelt eingezeichnet.
Da die Entladeräume nicht durchspült werden, vollzieht sich die Ionenentladung in vollkommen ruhigen, strö mungslosen Räumen, so dass jede mechani sche Durchwirbelung der sich bildenden Zer- setzungs- und Umsetzungsprodukte vermieden ist. Mit der fortschreitenden Reinigung des Wassers oder irgend eines andern Behand lungsgutes schliesst man die Schleusen mehr und mehr, wozu man die Schläuche 8 mittelst der Luftpumpe unter Druck setzt.
In der Mitte der Fig. 3 sind zum Beispiel die Schläuche 8 bei schwachem Überdruck dar gestellt, so dass sie nur noch einen schmalen Durchlass zwischen ihren Widerlagern 7 freigeben; die Schleusen sind also nahezu ge schlossen. Die Ionen können aber nicht durch die Schläuche B. hindurch, wie dies bei Dia phragmen der Fall wäre, sondern sie müssen diese aussen umwandern. Ist das Gut genügend gereinigt, so schliesst man die Schleusen durch starkes Aufpumpen der Schläuche 8 ganz, wie in Fig. 3 oben dargestellt ist.
Da mit ist die Ionenwanderung auf mechanische Weise unterbunden und der Stromdurchgang unterbrochen.
Die sehr einfach herzustellenden, schlauch artigen Schleusen ermöglichen somit eine rasche und genaue Regelung der Ionen- durchlässe in den feinsten Abstufungen, ohne dass\ das Behandlungsgut eine merk bare Bewegung erfährt, somit nahezu völlig ruhig bleibt.
Dem Zurückströmen der in den Entlade räumen befindlichen Zersetzungs- bezw. Um setzungsprodukte in das Behandlungsgut ist durch die vorgesehenen Hindernisse vorge beugt. Zunächst bieten die engen Schlitze 25 zwischen den Elektrodenfassungen 18 ein beträchtliches Hindernis gegen das Zurück strömen.
Die dennoch hinter die Elektroden schirme 18 gelangenden Ausscheidungen sammeln sich zunächst in den strömungslosen, mit ruhendem Behandlungsgut gefüllten Kammern 22, später in 23 und zuletzt in 24, .die als Stau- und Aufenthaltsräume wirken und nach und nach von den Ausscheidungen aufgefüllt werden müssen, ehe diese durch die Öffnungen der ,Schleusen in das Zellen innere gelangen können. Durch Einlassen des atmosphärischen oder eines leichten Über druckes in die Schläuche (Fig. 3,
Mitte) kann dem Einströmen der auszuscheidenden Produkte in das Zelleninnere vollkommen be gegnet werden, ohne die Ionenwanderung zu unterbinden. Die Schläuche können mit der fortschreitenden Behandlung sanft mehr und mehr aufgepumpt werden, um schliesslich, wie schon erwähnt, bei beendeter Behandlung ganz geschlossen zu sein. Damit bilden die Schleusen dicht geschlossene, für Ionen un durchlässige Trennwände.
Das innerhalb dieser mechanischen Trenn wände sich befindende gereinigte Gut kann nun durch :den Hahn 5a abgezapft und die Entladeräume können durch die Hähne 5 ent leert und sodann durch Ausspülen und der gleichen gereinigt werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind die schlauchartigen Schleusen durch Schiebeschleusen ersetzt. Hierzu ist zwischen zwei im Behälter 1 befestigten Platten 26, 27, die einander deckende Unterbrechungen <B>28</B> haben, eine mittelst eines Hebels 29 auf- und aUbewegliche Schieberplatte 30 einge baut, die ebenfalls .geeignet verteilte Unter brechungen besitzt. Zwischen den Schiebe schleusen und .den Elektroden befinden sich die Hindernisse 14 und 15.
Durch entsprechen des Verstellen der Schieber 30 können die Schleusendurchlässe 28 mehr oder weniger geöffnet bezw. ganz oder teilweise verschlos sen werden.
Die Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 zeigt einen gasten 1 mit mehreren Elektroden. Als Schleusen sind hier wieder Gummischläuche 8 vorgesehen, die mittelst Röhrchen 12 an die Druckluftleitung 10 an geschlossen und über innere Haltestäbe 36 gestülpt sind. Die Widerlager zum Abdich ten der Durchflusswege bestehen -aus senk rechten isolierenden Stäben 31 oder derglei chen, die im Viereck oder in einer andern beliebigen Art um jeden Schlauch 8 ange ordnet sind.
Die Hindernisse zwischen letz teren und den Elektroden 17 werden hier durch isolierende, glatte Leisten oder Schie nen .32 gebildet, die in zwei .Schichten auf einander folgend angeordnet sind. Die eine Schicht dieser zum Beispiel aus Glas beste henden Schienen 32 liegt wagrecht, während die andere Schicht senkrecht steht. Die Schienen 32 lassen zwischen sich enge Spalten frei, so dass ein Netzwerk von sich kreuzen den Durchflusskanälen entsteht.
Zweckmässig ist vor den Gummischlauchschleusen 8 eben falls eine solche Hinderniswand aus Glas oder dergleichen Leisten 3'2 angebracht. Hier reicht aber eine einzige Schicht aus.
Fig. 8 zeigt die Arbeitsweise der druck losen und unter Druck gesetzten Schleusen. Im obern Teile können die Ionen abströmen, während im untern Teile durch die aufgebla senen Gummischläuche, die sich an die Wi- derlager 31 anlegen, der Weg zuverlässig verschlossen -wird.
Die Entladeräume sind bei der Ausfüh rungsform nach Fig. 6 und 7 durch Kap pen 33 abgedeckt, innerhalb welchen sich Auslassventile 34 befinden. Der so beschaf fene gasten kann nach Aufsetzen eines luft dicht abscbliess'enden Deckels 35 luftleer ge macht werden, um im Bedarfsfalle die elektrolytische Behandlung der Flüssigkeit im Vakuum vorzunehmen, was für manche Spezialzwecke vorteilhaft ist. Sammeln sich dabei Gase unter Druck in den Entlade räumen an, so können sie ohne weiteres durch die Ventile 34 abblasen.
Im Rahmen der Erfindung sind auch weitere Ausführungsmöglichkeiten gegeben; es lassen ,sich die Schleusen und die andern Hindernisse vor den Elektroden auch noch in anderer Weise herstellen, als in den Ausfüh rungsbeispielen angegeben und dargestellt ist.