DE1115715B

DE1115715B - Elektrolytische Zelle zum Regenerieren von Ionenaustauschern

Info

Publication number: DE1115715B
Application number: DEP23372A
Authority: DE
Inventors: Dr Rudolf Auerbach
Original assignee: Pintsch Bamag AG
Current assignee: Pintsch Bamag AG
Priority date: 1959-08-17
Filing date: 1959-08-17
Publication date: 1961-10-26

Description

Elektrolytische Zelle zum Regenerieren von Ionenaustauschern Bekannt sind Verfahren zur elektrolytischen Regeneration von Ionenaustauschern. Diese arbeiten entweder chargenweise oder beispielsweise in Kombination mit Ionenaustauschermembranen kontinuierlich. In allen Fällen ist die im Endeffekt entstehende Regeneratlösung mengenmäßig groß im Vergleich zum Volumen der Austauscher. Das ist besonders unangenehm, wenn es sich um radioaktiv beladene Ionenaustauscher handelt, weil die erfolgreiche Konzentrierung damit zum Teil wiederaufgehoben wird.
Erfindungsgemäß wird eine Anordnung vorgeschlagen, welche die elektrische Regenerierung oder den Betrieb und die Regenerierung von Ionenaustauschern gestattet, derart, daß eine Mindestmenge an Regeneratvolumen anfällt. Gegenstand der Erfindung ist eine elektrolytische Zelle, bei der ein zwischen Kathoden- und Anodenraum befindliches Netz von geeigneter Maschenweite ein Vermischen von Kationen- und Anionenaustauscher verhindert, ohne jedoch den elektrischen Kontakt zwischen den Austauschern zu unterbinden oder zu beeinträchtigen.
Dabei sind den Elektroden erfindungsgemäß gelochte Vorelektroden zugeordnet, die einerseits den Austritt und die getrennte Abführung entstehender Gase und andererseits eine gleichmäßige Verteilung der durchströmenden Flüssigkeit über den gesamten Querschnitt der Austauscherschicht ermöglichen bzw. begünstigen.
Auf diese Weise wird erreicht, daß zwangläufig an den Elektroden entstehende Gase den Strom ganz oder teilweise unterbrechen. Dadurch wird der Energiebedarf der Zelle beträchtlich herabgesetzt.
Weitere Merkmale der Zelle ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer elektrolytischen Zellenanordnung nach der Erfindung im Schnitt dargestellt ist. Diese entspricht in ihrem äußeren Aufbau der bei Elektrolyseuren üblichen Anordnung, bei der eine Anzahl Zellen zu einem Paket vereinigt sind, indem eine entsprechende Anzahl Elektroden mit dazwischenliegenden Kammern durch Zuganker usw. nach Art einer Filterpresse zusammengehalten werden.
Die einzelnen Zellen enthalten folgende Bestandteile: Die Hauptelektroden 1 bestehen aus Blechen von beispielsweise 5 bis 10 mm Dicke und 0,5 bis 2 m2 Fläche. Durchlochte Vorelektroden 2 sind mit diesen durch Schrauben, Niete, Bolzen 3 usw. leitend verbunden, wobei ein Zwischenraum 4 von beispielsweise 10 bis 30mm im Lichten bestehenbleibt. Die Vorelektroden sind mit Drahtnetzen S überzogen, welche verhindern, daß die in der Elektrodenkammer befindlichen körnigen Ionenaustau- scher durch die gelochten Vorelektroden gelangen können. Der Zellenrahmen 6 besteht aus Kunststoff, z. B Polyvinylchlorid, oder aus gummiertem Eisen usw. Seine Breite beträgt 100 bis 200mm. Er ist Träger des Diaphragmas 7, welches die elektrolytische Zelle in Anoden- und Kathodenraum 8 bzw. 9 trennt. Das Diaphragma 7 besteht aus einem dünnen Netz, z. B. aus Kunstfasern, dessen Maschenweite so beschaffen ist, daß es die im Anodenraum 8 befindlichen Kationenaustauscher von den im Kathodenraum 9 befindlichen Anionenaustauschern trennt, dabei aber einen elektrischen Kontakt zwischen beiden zuläßt. An der Oberseite der Zellenrahmen befinden sich über den Räumen 4 Kanäle 10, welche die etwa bei der Elektrolyse entstehenden Gase (Wasserstoff und Sauerstoff) ins Freie leiten.
Die Anodenräume 8 werden mit Kationenaustauschern, die Kathodenräume 9 mit Anionenaustauschern angefüllt. Werden die Zellen zum Austauschbetrieb benutzt, so wird das zu reinigende Wasser durch die Kanäle 11 zugeleitet und durch die Kanäle 12 abgeleitet. Der geringe hydrodynamische Widerstand in den Räumen 4 im Vergleich zu den Räumen 8 und 9 ergibt ein gleichmäßiges Durchströmen der beiden Betten über den gesamten Querschnitt. Die einzelnen Zellen der Anordnung können parallel oder in Serie betrieben werden. Sind die Ionenaustauscher erschöpft, so regeneriert man mit Gleichstrom, wobei die Kationen aus dem Kationenaustauscher in die Zwischenräume des Anionenaustauschers wandern und umgekehrt die Anionen aus dem Anionenaustauscher in die Zwischenräume des Kationenaustauschers. Nach Beendigung der elektrolytischen Regenerierung wird der Inhalt der Zellen, eventuell unter Belassung des Gleichstromes, abgelassen.
Man kann auch in bekannten Anordnungen die Ionenaustauscher als Misch- oder Einzelbett arbeiten lassen und nach erfolgter Erschöpfung nur die Regenerierung in der erfindungsgemäßen Zelle durchführen. Zu diesem Zweck werden die Harze unter Benutzung der Leitungen 13 in den Anoden- bzw.
Kathodenraum geschlämmt und dort in der oben beschriebenen Weise elektrolytisch regeneriert.
Die elektrische Spannung führt man an den Enden des Zellenpaketes in der üblichen Weise zu.
Durch vorgeschaltete Filter oder vorgeschaltete elektrolytische Zellen beseitigt man in bekannter Weise alle elektrolytisch abscheidbaren Ionen, wie Kupfer, Blei usw., um zu vermeiden, daß sich diese auf der Kathode der beschriebenen Zelle abscheiden und auf diese Weise eventuell Kurzschlüsse zur Folge haben können. Man kann auch die Kathoden der erfindungsgemäßen Anordnung mit Überzügen versehen, welche eine Metallabscheidung erschweren bzw. unmöglich machen. Derartige Überzüge sind z. B. Ruß oder arsenige Säure.

Claims

PATENTANSPRUCH: Elektrolytische Zelle zum Regenerieren von Ionenaustauschern, bei der Kationen- und Anionenaustauscher durch ein zwischen Anoden- und Kathodenräumen befindliches Netz getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Hauptelektrode (1) eine mit ihr elektrisch verbundene, an sich bekannte gelochte Vorelektrode (2) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 947 066; USA.-Patentschrift Nr. 1 901 652.