DE1952422A1 - Verfahren zur Entsalzung von Salzwasser - Google Patents

Description

GENERAL MMlIHE TECHNOLOGY COBPORATIOST San Bernardino, Calif» / USA

Verfahren zur Entsalzung von Salzwasser.

Die Erfindung bezieht sich auf die Entsalzung von Wasser und insbesondere auf die Umwandlung von Seewasser in Trinkwasser und Wasser für landwirtschaftliche Zwecke.

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

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines einfachen und billigen Wasserentsalzungsverfahrens, welches alia Nebenprodukt brauchbaren elektrischen Strom lieferte

Kur.« gesagt wird beim erfindungsgemässen Verfahren Salzwasser langsam durch eine galvanische Zelle oder durch eine Reihe von

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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*

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»

Verschiedene galvanische Zellen, einfache oder komplizierte_? können für die Durchführung des Verfahrens verwendet werden_o 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,, - -. .

Vier zylindrische Kupferbehälter, von denen ^eder einen wegnehmbaren Bodenstöpsel aufweist, werden durch Rohre miteinander verbunden ο Eine Einflußöffnung ist bei federn Behälter etwa 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»

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

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„

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 Bodenstöpsel

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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«,

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,,

Laborversuche haben gezeigt _e daß die erfolgreiche Abtrennung von Saläs beim oben beschriebenen Verfahren nach den Prinzipien der Elektrogravitationfetrennung erfolgte

Die Laborvorrichtung bestand aus einem Weithalsglasbehälter von 5r286 1 Fassungsvermögen,, der mit frischem Trinkwasser gefüllt war_e 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.

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-

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reichte Der Ausdruck "pH^M 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 an_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

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 mit

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klarem gerben Wasser bedeckt, was anzeigte, daß negative Ionen angezogen worden waren.

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«

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 aufstiege

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-

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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 werden_o

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Claims (1)

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 abziehtο

   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»

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