DE102015006797A1 - Construction and operation of a seawater or brackish water desalination plant using membranes and direct current with energy recovery - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft den Aufbau und den Betrieb einer Meerwasser- oder Brackwasserentsalzungsanlage mittels Membranen und Gleichstrom unter Energierückgewinnung. Ein bekanntes Verfahren bei der Meerwasser- oder Brackwasserentsalzung ist das Elektrodialyseverfahren. Das vorgestellte Erzeugnis arbeitet ähnlich, allerdings wird ein Teil der aufgewendeten elektrischen Energie zurückgewonnen, was den Gesamtenergiebedarf reduziert. Das Erzeugnis besteht aus mindestens 2 Modulen pro Teilerzeugnis, die wiederum aus je einer für Chloridanionen und einer für Natriumkationen selektiv permeablen Trennschichten bestehen, so angeordnet, dass je Modul Kammern oder Kanäle entstehen, wie aus 1 ersichtlich. Die Module sind je Teilerzeugnis elektrisch leitend verbunden. An das erste Teilerzeugnis wird eine Gleichstromquelle angeschlossen und dieser Teil verbraucht Gleichstrom, während das zweite Teilerzeugnis Gleichstrom produziert. Das Erzeugnis kann zu Reduzierung der Salzkonzentration oder Entsalzung von Meerwasser, Brackwasser oder sonstiger Salzlösungen eingesetzt werden.The invention relates to the construction and operation of a seawater or brackish water desalination plant by means of membranes and direct current with energy recovery. One known method in seawater or brackish water desalination is the electrodialysis process. The product presented works in a similar way, but some of the electrical energy used is recovered, which reduces the total energy requirement. The product consists of at least 2 modules per part, each consisting of one chloride anions and one separating layer selectively permeable to sodium cations, arranged so as to form chambers or channels per module, as shown in Figure 1. The modules are electrically connected per part product. A DC power source is connected to the first part product and this part consumes DC while the second part product produces DC power. The product may be used to reduce salt concentration or desalination of sea water, brackish water or other salt solutions.

Description

Anwendungsbereichscope of application

Die Erfindung betrifft den Aufbau und den Betrieb einer Meerwasser- oder Brackwasserentsalzungsanlage mittels Membranen und Gleichstrom unter Energierückgewinnung.The invention relates to the construction and operation of a seawater or brackish water desalination plant by means of membranes and direct current with energy recovery.

Stand der TechnikState of the art

Ein bekanntes Verfahren bei der Meerwasser- oder Brackwasserentsalzung ist das Elektrodialyseverfahren, welches aus mehren Kammern oder Kanälen abwechselnd abgeteilt durch selektiv permeable Membranen für Chloridanionen und Natriumkationen besteht. Quer zu diesen fließt ein elektrischer Gleichstrom, wodurch sich in jeder ungeraden Kammer oder Kanal ein Konzentrat anreichert und in jeder geraden Kammer oder Kanal das Duliat, also Trinkwasser. Das Patent US4171409 beschreibt die Möglichkeit mittels Umkehrelektrodialyse elektrischen Strom aus vorliegenden Lösungen mit Salzkonzentrationsunterschieden zu gewinnen. Bei diesem Prozess wird eine Salzlösung und Süßwasser durch einen Block sich abwechselnder Kathoden- und Anodenaustauschmembranen geleitet. Der Unterschied des chemischen Potentials zwischen Salz- und Süßwasser erzeugt einen Spannungsunterschied zwischen jeder Membranen.A known method in seawater or brackish water desalination is the electrodialysis process, which consists of several chambers or channels alternately partitioned by selectively permeable membranes for chloride anions and sodium cations. A DC electric current flows across them, which concentrates a concentrate in each odd chamber or channel and in each straight chamber or channel the duliat, ie drinking water. The patent US4171409 describes the possibility by means of reverse electrodialysis to obtain electric current from present solutions with salt concentration differences. In this process, saline and fresh water are passed through a block of alternating cathode and anode exchange membranes. The difference in chemical potential between salt and fresh water creates a voltage difference between each membrane.

Das Patent CA2649873C nennt ein Verfahren mit Anionen- und Kationenaustauschermembranen, die sich abwechseln und so aufeinander folgende Kammern bilden. Den Kammern werden Ionenlösungen mit unterschiedlichen Ionenkonzentrationen verteilt zugeleitet. Aufgrund der Ionenkonzentrationsunterschiede entsteht zwischen den Kammern eine elektrische Gleichspannung, die abgegriffen werden kann.The patent CA2649873C cites a process with anion and cation exchange membranes that alternate to form successive chambers. The chambers are fed with ion solutions distributed at different ion concentrations. Due to the ion concentration differences arises between the chambers, a DC electrical voltage that can be tapped.

Die Firma Saltworks Technologies Inc. in Kanada hat ein Verfahren entwickelt, das im zweiten Prozess aus Meerwasser, aus Meerwasser mit Chloridanionenüberschuss und aus Meerwasser mit Natriumkationenüberschuss aufgeteilt in drei Becken, verbunden durch selektiv permeable Polystyrol-Brücken, dem Meerwasser in dem einen Becken die Chloridanionen und Natriumkationen entzieht und das ganz ohne Stromverbrauch, nur mit Innenkraft.Saltworks Technologies Inc. of Canada has developed a process consisting of the second process of seawater, seawater with excess chloride anion and seawater with sodium cation surplus divided into three pools connected by selectively permeable polystyrene bridges, the seawater in one basin the chloride anions and removes sodium cations without any power consumption, only with internal force.

Aufgabenstellungtask

Der weltweite Trinkwasserbedarf ist enorm und ist ansteigend, vor allem in Regionen, die kaum Grundwasser, Niederschläge und natürliche Gewässer mit Süßwasser haben. Hier kommt, wenn ein Meeranschluss gegeben ist, die Meerwasser- oder Brackwasserentsalzung zu Anwendung. Die mittels selektiv permeablen Membranen und Gleichstrom durchgeführten Entsalzungen verbrauchen allerdings enorme Mengen an Energie und werden umso unwirtschaftlicher je höher der Salzgehalt der Ausgangslösungen ist.The world's drinking water needs are enormous and rising, especially in regions that have very little groundwater, rainfall and freshwater natural waters. Here, when a sea connection is given, the seawater or brackish water desalination applies. However, the desalination carried out by means of selectively permeable membranes and direct current consumes enormous amounts of energy and becomes the less economical the higher the salt content of the starting solutions is.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine Möglichkeit der Meerwasser- und Brackwasserentsalzung zu sein, die weniger Strom verbraucht als gängige Anlagen.The invention is therefore the object of being a way of seawater and brackish water desalination, which consumes less power than conventional systems.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im gekennzeichneten Teil der Patentansprüche 1 bis 8 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention the object is achieved in the method of the type mentioned by the features indicated in the marked part of claims 1 to 8 features.

Das Erzeugnis gemäß der Erfindung hat den Vorteil, dass einerseits das Meer- oder Brackwasser im ersten Teilprozess nicht komplett entsalzt werden muss, was Energie spart. Außerdem kann mit dem zweiten Teilprozess sogar noch Energie in Form von Gleichstrom gewonnen werden.The product according to the invention has the advantage that, on the one hand, the seawater or brackish water does not have to be completely desalinated in the first partial process, which saves energy. In addition, with the second sub-process even energy can be obtained in the form of direct current.

Im Gesamtsystem wird durch die Erfindung der Strombedarf zur Meerwasser- oder Brackwasserentsalzung erheblich reduziert.In the overall system, the power requirement for seawater or brackish water desalination is considerably reduced by the invention.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Allgemeine Beschreibunggeneral description

Der hier beschriebene Reduzierungsprozess von Ionen in Lösungen bezieht sich auf korrelierende Ionen, wie zum Beispiel in Meer- oder Brackwasser, wo Natriumkationen und Chloridanionen in einer wässrigen Lösung vorliegen.The reduction process of ions in solutions described herein refers to correlating ions, such as in seawater or brackish water where sodium cations and chloride anions are present in an aqueous solution.

Das Erzeugnis besteht aus zwei Teilsystemen, die unterschiedliche Funktionen im Deionisierungprozess haben und können aneinander angeschlossen im Durchflussprinzip betrieben werden oder, auch nur ein Teilsystem, im Batchverfahren. Ein Teilsystem wiederum besteht aus mindestens zwei Modulen, die für beide Teilsysteme einen gleiche Grundstruktur haben, aber nicht baugleich sein müssen.The product consists of two subsystems, which have different functions in the deionization process and can be operated connected to each other in the flow principle or, even a subsystem, in a batch process. A subsystem, in turn, consists of at least two modules that have the same basic structure for both subsystems, but do not have to be identical.

Die jeweiligen Module eines Teilsystems sind entweder je Teilsystem in Reihe und/oder Parallel elektrisch leitende verbunden oder jedes vorhergehende Modul der jeweiligen Teilsysteme untereinander teilt sich mit dem nachfolgenden Modul eine elektrisch leitende, aber nicht ionendurchlässige Trennschicht.The respective modules of a subsystem are either connected per subsystem in series and / or parallel electrically conductive or each previous module of the respective subsystems with each other shares with the subsequent module an electrically conductive, but not ion-permeable separation layer.

Jedes Modul besteht aus drei Kanälen oder Kammern, durch die die um Ionen zu reduzierende Lösung fließt oder gepumpt wird. Die parallel zu den Kanälen oder Kammern liegenden Außenwände eines Moduls sind elektrisch leitfähig, wasserdicht und ionenundurchlässig, die senkrecht hierzu stehenden Außenwände, der Boden und eventuell verwendete Deckenschichten bei Kammern sind nicht elektrisch leitfähig, wasserdicht und ionenundurchlässig. Das so entstehende Volumen wird nun von zwei Trennschichten in drei Teilbereiche aufgeteilt. Die erste Trennschicht ist elektrisch leitfähig und selektiv permeabel für die zu reduzierenden Anionen, die zweite Trennschicht ist elektrisch leitfähig und selektiv permeabel für die zu reduzierenden Kationen. Die dadurch entstehenden Kanäle oder Kammern der zwei Teilsysteme sind derart miteinander Verbunden, dass ein Kanal oder eine Kammer, der/die im ersten Teilsystem Kontakt zu einer für Anionen selektiv permeablen Trennschicht hat, im zweiten Teil mit dem Kanal oder der Kammer verbunden ist, der/die Kontakt zu einer für Kationen selektiv permeablen Trennschicht hat, und umgekehrt. Nur die Kanäle oder Kammern, die auf beiden Seiten von selektiv permeablen Trennschichten umgeben sind, sind im zweiten Teilsystem wieder an die mittigen Kanäle oder Kammern angeschlossen.Each module consists of three channels or chambers through which the solution to be reduced by ions flows or is pumped. The outer walls of a module lying parallel to the channels or chambers are electrically conductive, waterproof and ion-impermeable, perpendicular to it standing outer walls, the floor and possibly used ceiling layers in chambers are not electrically conductive, waterproof and ion-impermeable. The resulting volume is now divided by two separating layers into three subregions. The first separation layer is electrically conductive and selectively permeable to the anions to be reduced, the second separation layer is electrically conductive and selectively permeable to the cations to be reduced. The resulting channels or chambers of the two subsystems are interconnected such that a channel or chamber in the first subsystem having contact with an anion selective permeable separation layer is connected in the second portion to the channel or chamber / which has contact with a cations selectively permeable separation layer, and vice versa. Only the channels or chambers, which are surrounded on both sides by selectively permeable separation layers, are again connected to the central channels or chambers in the second subsystem.

Wird das Durchstromverfahren bei dem Erzeugnis angewendet, kann die Strömungsrichtung, gegeben durch die Anschlüsse der zwei Teilsysteme und des Zustroms an zu reduzierender Ionenlösung, im Gleichstrom und/oder im Gegenstrom stattfinden.If the flow-through method is applied to the product, the flow direction, given by the connections of the two subsystems and the inflow of ion solution to be reduced, can take place in cocurrent and / or countercurrent.

Im Betrieb des Erzeugnisses wird in das erste Teilsystem die Lösung, deren Ionenkonzentration vermindert werden soll, in alle drei Kanäle oder Kammern aller Module eingebracht und an die elektrisch leitend verbundenen Module eine Gleichspannung angelegt. Diese erste Elektrodialyse lässt Anionen durch die anionendurchlässige Trennschicht wandern und Kationen durch die kationendurchlässige Trennschicht wandern. Während sich die Ionenkonzentration in den Mittelkanälen oder den Mittelkammern reduziert, erhöht sich auf der einen Seite jedes Moduls die Konzentration der Anionen und auf der anderen Seite jedes Moduls die Konzentration der Kationen. Im zweiten Teilsystem sind die Trennschichten der Module durch die Anschlüsse genau umgekehrt verteilt, so dass aus den Mittelkanälen oder Mittelkammern Anionen durch die anionendurchlässigen Trennschichten hin zur Lösung mit Kationenanreicherung wandern und so dass aus den Mittelkanälen oder Mittelkammern Kationen durch die kationendurchlässigen Trennschichten hin zur Lösung mit Anionenanreicherung wandern. Dies erzeugt zwischen den elektrisch leitfähig verbundenen Modulen des zweiten Teilsystems eine abgreifbare Gleichspannung.During operation of the product, the solution whose ion concentration is to be reduced is introduced into all three channels or chambers of all modules in the first subsystem and applied to the electrically conductive modules a DC voltage. This first electrodialysis causes anions to migrate through the anion-permeable separation layer and migrate cations through the cation-permeable separation layer. As the ion concentration in the center channels or central chambers decreases, the concentration of the anions increases on one side of each module and the concentration of cations on the other side of each module. In the second subsystem, the separating layers of the modules through the ports are distributed in exactly the opposite way, so that migrate from the central channels or middle chambers anions through the anion permeable separating layers towards the solution with cation enrichment and so that from the central channels or middle chambers cations through the cation permeable separating layers towards the solution Anionenanreicherung wander. This generates a tappable DC voltage between the electrically connected modules of the second subsystem.

An den drei Auslässen des zweiten Teilsystems entleeren sich zwei Kanäle oder Kammern je Modul mit einem Ionenkonzentrat und je Modul ein Kanal oder Kammer mit dem Duliat, also der um Anionen und Kationen reduzierte Lösung als Endprodukt.At the three outlets of the second subsystem, two channels or chambers each module emptied with an ionic concentrate and per module a channel or chamber with the Duliat, so reduced by anions and cations solution as the final product.

Beispielexample

1 zeigt den schematischen Aufbau der beschriebenen Methode zu Reduzierung von Innenkonzentrationen in Lösungen mit korrelierenden Ionen, wie Natriumkationen und Chloridanionen in Meer- oder Brackwasser. 1 shows the schematic structure of the described method for reducing internal concentrations in solutions with correlating ions, such as sodium cations and chloride anions in sea or brackish water.

Der oberen Teil der Figur zeigt das erste Teilsystem, dass im Prinzip eine Elektrodialyse darstellt, und im Gleichstromverfahren von der Ausgangslösung durchflossen wird. Der untere Teil der Figur zeigt das zweite Teilsystem des Erzeugnisses mit den Verbindungen der Teilsysteme (6) bis (8) dazwischen und wird im Gegenstromverfahren betrieben.The upper part of the figure shows the first subsystem, which is in principle an electrodialysis, and is flowed through in the DC method of the starting solution. The lower part of the figure shows the second subsystem of the product with the compounds of the subsystems ( 6 ) to ( 8th ) in between and is operated in countercurrent process.

Jedes Teilsystem besteht aus je 2 Modulen (20), die je elektrisch leitfähig, wasserdicht und ionenundurchlässig verbunden sind durch eine Trennschicht (19).Each subsystem consists of 2 modules each ( 20 ), which are each electrically conductive, waterproof and ion-impermeable connected by a release layer ( 19 ).

Jedes Modul (20) besteht aus drei Kanälen (3) bis (5) bzw. (9) bis (11). Der erste Kanal eines Moduls (3) bzw. (9) wird begrenzt durch eine elektrisch leitfähige, wasserundurchlässige und ionenundurchlässige Außenschicht (16) links bzw. oben und eine selektiv permeable Trennschicht für Chloridanionen (17). Der nach letztgenannter Trennschicht liegende Mittelkanal (4) bzw. (10) eines Moduls wird rechts bzw. unten getrennt durch eine selektiv permeable Trennschicht für Natriumkationen (18). Der dritte Kanal eines Moduls (5) bzw. (11) wird neben letztgenannter Trennschicht rechts bzw. unten begrenzt durch eine elektrisch leitfähige, wasserdichte und ionenundurchlässige Trennschicht (19).Each module ( 20 ) consists of three channels ( 3 ) to ( 5 ) respectively. ( 9 ) to ( 11 ). The first channel of a module ( 3 ) respectively. ( 9 ) is bounded by an electrically conductive, water-impermeable and ion-impermeable outer layer ( 16 ) left and top and a selectively permeable separation layer for chloride anions ( 17 ). The middle channel ( 4 ) respectively. ( 10 ) of a module is separated on the right or bottom by a selectively permeable separation layer for sodium cations ( 18 ). The third channel of a module ( 5 ) respectively. ( 11 ) is bordered by an electrically conductive, water-tight and ion-impermeable separating layer in addition to the last-mentioned separating layer on the right or below ( 19 ).

Der je erste Kanal des ersten und zweiten Moduls des ersten Teilsystems (3) ist mit je dem untersten Kanal (11) des ersten und zweiten Moduls des zweite Teilsystems verbunden.The first channel of each of the first and second modules of the first subsystem ( 3 ) is with the lowest channel ( 11 ) of the first and second modules of the second subsystem.

Der je mittlere Kanal des ersten und zweiten Moduls des ersten Teilsystems (4) ist mit je dem mittleren Kanal (10) des ersten und zweiten Moduls des zweite Teilsystems verbunden.The per center channel of the first and second module of the first subsystem ( 4 ) is each with the middle channel ( 10 ) of the first and second modules of the second subsystem.

Der je dritte Kanal des ersten und zweiten Moduls des ersten Teilsystems (5) ist mit je dem obersten Kanal (9) des ersten und zweiten Moduls des zweite Teilsystems verbunden.The third channel of each of the first and second modules of the first subsystem ( 5 ) is with each of the top channel ( 9 ) of the first and second modules of the second subsystem.

Die 6 Kanäle des ersten Teilsystems (3) bis (5) sind elektrisch leitend verbunden und an eine Gleichspannungsquelle (1) angeschlossen und hier wird Strom verbraucht. Die 6 Kanäle des zweiten Teilsystems (9) bis (11) sind elektrisch leitend miteinander verbunden und liefern eine extern abgreifbare Gleichspannung am Abgabepunkt (12) und hier wird Strom produziert.The 6 channels of the first subsystem ( 3 ) to ( 5 ) are electrically conductively connected and to a DC voltage source ( 1 ) and power is consumed here. The 6 channels of the second subsystem ( 9 ) to ( 11 ) are electrically conductively connected to each other and provide an externally tapped DC voltage at the delivery point ( 12 ) and electricity is produced here.

In das erste Teilsystem wird im Betrieb des Erzeugnisses eine Meer- oder Brackwasserlösung mit ausgeglichenem Chloridanionen- und Natriumkationenverhältnis in alle 6 Kanäle eingeleitet (2). Durch die angelegte elektrische Gleichspannung (1) wandern Chloridanionen von den beiden Mittelkanälen der 2 Module (4) des ersten Teilsystems durch die eine für Chloridanionen selektiv permeable Trennschicht (17) in den linken Kanal (3), wodurch hier ein Chloridanionenüberschuss entsteht. In the first subsystem, during operation of the product, a seawater or brackish water solution with balanced chloride anion and sodium cation ratio is introduced into all 6 channels ( 2 ). Due to the applied electrical DC voltage ( 1 ) chloride anions migrate from the two central channels of the 2 modules ( 4 ) of the first subsystem by a chloride anion selectively permeable separation layer ( 17 ) in the left channel ( 3 ), whereby an excess of chloride anion is formed here.

Durch die angelegte elektrische Gleichspannung (1) wandern Natriumkationen von den beiden Mittelkanälen der 2 Module (4) des ersten Teilsystems durch die andere für Natriumkationen selektiv permeable Trennschicht (18) in den rechten Kanal (5), wodurch hier ein Natriumkationenüberschuss entsteht.Due to the applied electrical DC voltage ( 1 ) migrate sodium cations from the two central channels of the 2 modules ( 4 ) of the first subsystem by the other sodium cations selectively permeable separation layer ( 18 ) in the right channel ( 5 ), resulting in a sodium cation excess here.

Durch das Abwandern der Ionen während des Durchflusses durch das erste Teilsystem reduziert sich die Ionenkonzentration in den mittleren Kanälen (4).The migration of the ions during the flow through the first subsystem reduces the ion concentration in the middle channels ( 4 ).

Über die Verbindungen der beiden Teilsysteme (6) bis (8) fließen die Zwischenlösungen zum zweiten Teilsystem. In den beiden Modulen des zweiten Teilsystems fließen die Zwischenlösungen im Gegenstromverfahren.About the connections of the two subsystems ( 6 ) to ( 8th ), the intermediate solutions flow to the second subsystem. In the two modules of the second subsystem, the intermediate solutions flow countercurrently.

Die Natriumkationen im Überschuss in den oberen Kanälen (9) der zwei Module des zweiten Teilsystems veranlassen die Chloridanionen in der Zwischenlösung der mittleren Kanäle (10) durch die für Chloridanionen selektiv permeablen Trennschichten (17) zu wandern.The sodium cations in excess in the upper channels ( 9 ) of the two modules of the second subsystem cause the chloride anions in the intermediate solution of the middle channels ( 10 ) by the chloride layers selectively permeable separation layers ( 17 ) to hike.

Die Chloridanionen im Überschuss in den unteren Kanälen (11) der zwei Module des zweiten Teilsystems veranlassen die Natriumkationen in der Zwischenlösung der mittleren Kanäle (10) durch die für Natriumkationen selektiv permeablen Trennschichten (18) zu wandern.The chloride anions in excess in the lower channels ( 11 ) of the two modules of the second subsystem cause the sodium cations in the intermediate solution of the middle channels ( 10 ) by the selectively permeable for sodium cations separation layers ( 18 ) to hike.

Durch diesen Ionenfluss wird zwischen den elektrisch leitenden, wasserdichten und ionenundurchlässigen Außenbegrenzung (16) des zweiten Teilsystems eine elektrische Gleichspannung erzeugt, die am Abnahmepunkt (12) entnommen werden kann.This ion flow creates a barrier between the electrically conductive, watertight and ion-impermeable outer boundary ( 16 ) of the second subsystem generates an electrical DC voltage which at the pickup point ( 12 ) can be removed.

Nach dem Durchfluss des zweiten Teilsystems fließt an den Auslässen (13) das Konzentrat des Erzeugnisses heraus und es fließt an den anderen Auslässen (14) das Duliat, als um Chloridanionen und Natriumkationen reduzierte Lösung, heraus.After the flow through the second subsystem, the outlets ( 13 ) the concentrate of the product and it flows at the other outlets ( fourteen ), the duliat, as to chloride anions and sodium cations reduced solution, out.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Gleichspannung aus StromquelleDC voltage from power source

22

Einspeiselösung mit zu reduzierenden Anionen und KationenFeed solution with anions and cations to be reduced

33

Kanal mit Lösung unter Anreicherung von AnionenChannel with solution with accumulation of anions

44

Kanal mit Lösung unter Reduzierung von Anionen und KationenChannel with solution with reduction of anions and cations

55

Kanal mit Lösung unter Anreicherung von KationenChannel with solution under accumulation of cations

66

Verbindung der zwei Teilsysteme mit ChloridanionenüberschussConnection of the two partial systems with chloride anion excess

77

Verbindung der zwei Teilsysteme mit NatriumkationenüberschussConnection of the two subsystems with sodium cation excess

88th

Verbindung der zwei Teilsysteme mit verminderter IonenkonzentrationConnection of the two subsystems with reduced ion concentration

99

Kanal mit Lösung mit mehr Natriumkationen als Chloridanionen unter Aufnahme von ChloridanionenChannel with solution with more sodium cations than chloride anions with absorption of chloride anions

1010

Kanal mit Lösung mit verminderter Ionenkonzentration unter Abgabe von Chloridanionen und NatriumkationenChannel with solution with reduced ion concentration giving off chloride anions and sodium cations

1111

Kanal mit Lösung mit mehr Chloridanionen als Natriumkationen unter Aufnahme von NatriumkationenChannel with solution containing more chloride anions than sodium cations with uptake of sodium cations

1212

Abgabepunkt des produzierten Stroms im zweiten TeilsystemDelivery point of the electricity produced in the second subsystem

1313

Duliat mit reduzierter IonenkonzentrationDuliat with reduced ion concentration

1414

Konzentrat mit erhöhter IonenkonzentrationConcentrate with increased ion concentration

1515

Nicht elektrisch leitfähige, wasserdichte und ionenundurchlässige Umwandungen der beidem Teilsysteme als Außenbegrenzung der KanäleNon-electrically conductive, watertight and ion-impermeable transformations of the two subsystems as the outer boundary of the channels

1616

Elektrisch leitfähige, wasserdichte und ionenundurchlässige Trennschicht mit Gleichstromanschluss oder Verbindung zum StromabgabepunktElectrically conductive, waterproof and ion-impermeable separation layer with DC connection or connection to the current output point

1717

Selektiv permeable Trennschicht für ChloridanionenSelective permeable separation layer for chloride anions

1818

Selektiv permeable Trennschicht für NatriumkationenSelective permeable separation layer for sodium cations

1919

Elektrisch leitfähige, wasserdichte und ionenundurchlässige TrennschichtElectrically conductive, waterproof and ion-impermeable separating layer

2020

Einzelmodule mit gleicher GrundaufbaustrukturSingle modules with the same basic structure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• US 4171409 [0002] US 4171409 [0002]
• CA 2649873 C [0003] CA 2649873 C [0003]

Claims (8)

Erzeugnis und Betrieb einer Anlage zur Reduzierung des Salzgehaltes oder Entsalzung von Meer- oder Brackwasser, unter Vorhandensein von 3 Ionenlösungen, nämlich a) eine Lösung Meer- oder Brackwasser oder einer sonstigen Salzlösung b) einer Lösung mit Chloritdanionenüberschuss c) einer Lösung mit Natriumkationenüberschuss dadurch gekennzeichnet, dass d) mindestens 2 nebeneinanderliegende Module mit gleichem Grundaufbau vorliegen e) diese links, rechts, oben, unten, an der Grundplatte und optional an der Deckenplatte aus einem nicht elektrisch leitenden, wasserdichten und ionenundurchlässigem Material bestehen und so ein definiertes Volumen bilden f) dieses Volumen je Modul bündig von links nach rechts erst durch eine für Chloridanionen selektiv permeable Trennschicht und dann durch eine für Natriumkationen selektiv permeable Trennschicht, oder umgekehrt, in 3 Kanäle oder Kammern unterteilt wird g) der/die dritte Kanal oder Kammer des jeweils vorhergehende Moduls mit dem/der ersten Kanal oder Kammer des nachfolgenden Moduls mittels einer oder mehrerer Elektroden elektrisch leitend in Reihe und/oder Parallel verbunden sind h) den Kanälen oder Kammern mit Kontakt zu beiden Trennschichten pro Modul die in der Salzkonzentration zu reduzierende oder zu entsalzende Lösung aus 1 a) eingeleitet wird i) in die einen der verbleibenden Kanäle oder Kammern, die auf der einen Seite Kontakt mit der für Natriumkationen selektiv permeablen Trennschicht hat, die Lösung mit Chloridanionenüberschuss aus 1 b) eingeleitet wird j) in die einen der verbleibenden Kanäle oder Kammern, die auf der einen Seite Kontakt mit der für Chloridanionen selektiv permeablen Trennschicht hat, die Lösung mit Natriumkationenüberschuss aus 1 c) eingeleitet wird k) zwischen den äußeren Modulen eine Gleichspannung abgegriffen wirdProduct and operation of a plant for reducing the salt content or desalination of seawater or brackish water, in the presence of 3 ion solutions, namely a) a solution of sea or brackish water or other salt solution b) a solution containing Chloritdanionenüberschuss c) a solution containing sodium cation excess characterized in that d) at least 2 adjacent modules of the same basic construction are present e) these on the left, right, top, bottom, on the base plate and optionally on the ceiling plate consist of a non-electrically conductive, waterproof and ion-impermeable material and thus form a defined volume f) this volume per module flush from left to right first by a chloride anion selectively permeable separation layer and then by a sodium cations selectively permeable separation layer, or vice versa, divided into 3 channels or chambers g) the / the third channel or chamber of the previous module with the The first channel or chamber of the subsequent module by means of one or more electrodes are electrically connected in series and / or parallel h) the channels or chambers with contact to two separation layers per module in the salt concentration to be reduced or to be desalinated solution of 1 a) initiated i) is introduced into one of the remaining channels or chambers which on the one hand has contact with the separation layer selectively permeable to sodium cations, the solution with excess chloride anion from 1 b) is introduced into one of the remaining channels or chambers one side has contact with the chloride anion selectively permeable separation layer, the solution with sodium cation excess from 1 c) is introduced k) a DC voltage is tapped between the outer modules Ein Erzeugnis nach dem Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass l) anstatt der elektrisch leitenden Verbindung der Module aus Anspruch 1 g) die linke und rechte Außenschicht der einzelnen Module aus einem elektrisch leitende, wasserundurchlässigen und ionenundurchlässigen Material sind und diese elektrisch leitend in Reihe oder Parallel angeschlossen sindA product according to claim 1, characterized in that l) instead of the electrically conductive connection of the modules of claim 1 g) the left and right outer layer of the individual modules of an electrically conductive, impermeable and ion-impermeable material and these are electrically connected in series or parallel Ein Erzeugnis nach dem Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass m) anstatt der elektrisch leitenden Verbindung der Module aus Anspruch 1 g) die linke und rechte Außenschicht der einzelnen Module sich eine einzige Trennschicht teilen aus einem elektrisch leitende, wasserundurchlässigen und ionenundurchlässigen Material sind und die einzelnen Module so elektrisch leitend in Reihe oder Parallel angeschlossen sindA product according to claim 1, characterized in that m) instead of the electrically conductive connection of the modules of claim 1 g) the left and right outer layer of the individual modules share a single separation layer of an electrically conductive, impermeable and ion-impermeable material and the individual modules are electrically connected in series or parallel Ein Erzeugnis nach den Patentansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass n) die vorliegenden Lösungen nach den Ansprüchen 1 a) bis 1 c) durch ein vorgeschaltetes Erzeugnis im Aufbau ähnliche oder gleiche nach den Ansprüchen 1. oder 2. oder 3. mit mindestens 2 Module hergestellt werden, indem in alle deren Kanäle oder Kammern das in der Salzkonzentration zu reduzierenden oder zu entsalzenden Meerwasser, Brackwasser oder sonstiger Salzlösung eingeleitet wird und entgegen Anspruch 1 k) zwischen den äußeren Modulen eine Gleichspannung angelegt wird o) die beiden Erzeugnisse derart aneinander angeschlossen sind, dass die Kammern oder Kanäle des vorgeschalteten Erzeugnisses mit Kontakt zu beiden selektiv permeablen Trennschichten im nachgeschaltet Erzeugnis wieder Kontakt zu beiden Trennschichten hat p) die beiden Erzeugnisse derart aneinander angeschlossen sind, dass die Kammern oder Kanäle des vorgeschalteten Erzeugnisses mit Kontakt zu den für Chloridanionen selektiv permeablen Trennschichten im nachgeschaltet Erzeugnis in die Kanäle oder Kammern eingeleitet werden, die Kontakt zu den für Natriumkationen selektiv permeablen Trennschichten hat q) die beiden Erzeugnisse derart aneinander angeschlossen sind, dass die Kammern oder Kanäle des vorgeschalteten Erzeugnisses mit Kontakt zu den für Natriumkationen selektiv permeablen Trennschichten im nachgeschaltet Erzeugnis in die Kanäle oder Kammern eingeleitet werden, die Kontakt zu den für Chloridanionen selektiv permeablen Trennschichten hatA product according to claims 1 to 3, characterized in that n) the present solutions according to claims 1 a) to 1 c) are made by an upstream product in the construction similar or the same according to claims 1 or 2 or 3 with at least 2 modules by the channels in all their channels or chambers in the salt concentration to be reduced or to be desalinated sea water, brackish water or other saline solution is introduced and contrary to claim 1 k) a DC voltage is applied between the outer modules o) the two products are connected to each other in such a way that the chambers or channels of the upstream product with contact to both selectively permeable separation layers in the downstream product again has contact with both separating layers p) the two products are connected to each other in such a way that the chambers or channels of the upstream product are brought into contact with the chloride anion selectively permeable separation layers in the downstream product in the channels or chambers having contact with the sodium cations selectively permeable separation layers q) the two products are connected to each other in such a way that the chambers or channels of the upstream product are brought into contact with the separating layers selectively permeable to sodium cations in the downstream product into the channels or chambers which are in contact with the separating layers which are selectively permeable to chloride anions Ein Erzeugnisse nach den Patentansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass r) in dem die äußeren beiden Kanäle oder Kammern je Modul des vorgelagerten und/oder nachgelagerten Erzeugnisses gegenüber den je mittleren Kanälen oder Kammern je Modul im Gegenstromverfahren oder Gleichstromverfahren betrieben werdenA product according to claims 1 to 4, characterized in that r) in which the outer two channels or chambers per module of the upstream and / or downstream product relative to the respective middle channels or chambers per module are operated in countercurrent or DC method Ein Erzeugnisse nach den Patentansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass s) in dem als selektiv permeable Trennschichten Membranen oder Polystyrol-Brücken verwendet werdenA product according to claims 1 to 5, characterized in that s) in which membranes or polystyrene bridges are used as selectively permeable separating layers Ein Erzeugnisse nach den Patentansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass t) anstatt zwei Teilerzeugnisse im Durchlaufverfahren ein Erzeugnis im Batchverfahren verwendet wirdA product according to claims 1 to 6, characterized in that (t) a product is used in a batch process instead of two by-products Ein Erzeugnisse nach den Patentansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass u) bei dem je Teilerzeugnis ein Anschluss einer in der Polarität entgegengesetzter Gleichstromquelle gegeben ist, die in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen zugeschaltet wirdA product according to claims 1 to 7, characterized in that u) in which there is a connection for each partial product of a polarity of opposite direct current source, which is switched on at regular or irregular intervals

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