DE8433196U1

DE8433196U1 - Device for electrodialytic water desalination

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Publication number: DE8433196U1
Application number: DE19848433196
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-11-13
Filing date: 1984-11-13
Publication date: 1986-08-21

Description

12. November 1984-HS/H November 12, 1984-HS / H

Anmelder: Hanns-Heinz Eumann, Lerchenweg 1, 7034 GärtringenRegistrant: Hanns-Heinz Eumann, Lerchenweg 1, 7034 Gärtringen

Vertreter: Patentanwalt Dipl.-Ing. Hans Schiering, Westerwaldweg 4·, 7030 BöblingenRepresentative: Patent attorney Dipl.-Ing. Hans Schiering, Westerwaldweg 4, 7030 Boeblingen

Vorrichtung zur elektrodialytisehen WasserentsalzungDevice for electrodialytic water desalination

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur elektrodialytischen Wasserentsalzung, bei der in einem kreiszylindrischen Tank eine sich in der Tankachse erstreckende Zentralelektrode, ein die Zentralelektrode in Elektrolytlösung einbettender koaxialer Eloktrodenraum, ein Ionenaustauschharz enthaltender koaxialer Harzraum und ein koaxialer Soleraum vorgesehen sind und die Trennung aneinandergrenzender Räume durch jeweils eine kationendurchlässige oder anionendurchlässige Membran erfolgt.The invention relates to a device for electrodialytic Water desalination, in which a cylinder in a circular tank extends along the axis of the tank Central electrode, the central electrode in electrolyte solution embedding coaxial electrode space, a coaxial resin space containing ion exchange resin, and a coaxial brine room are provided and the separation of adjacent rooms by one cation-permeable in each case or anion-permeable membrane takes place.

Eine derartige Vorrichtung verkörpert die Kombination von Ionenaustauschmaterial mit einer Dialyseeinrichtung und einer Elektrolyseeinrichtung. Hervorstechend ist an dieser Kombination das kontinuierliche Regenerieren des Ionenaustauschmaterials durch die treibende Kraft des elektrischen Feldes und die Scheidewirkung der jeweilsSuch a device embodies the combination of ion exchange material with a dialysis device and an electrolyzer. What stands out about this combination is the continuous regeneration of the Ion exchange material by the driving force of the electric field and the separating effect of each

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angrenzenden Membran. Bei einem gewöhnlichen Ionenaustauscher dagegen schließen sich an eine Beladephase eine Regenerierphase und eine Waschphase an, werden erhebliche Mengen an Regenerierchemikalien benötigt, treten beträchtliche Abwasserverluste auf, ist zumeist der Wechselbetrieb mit einer Zweitanlage geboten und sind umfangreiche Steuerungseinrichtungen erforderlich.adjacent membrane. With an ordinary ion exchanger on the other hand, a regeneration phase and a washing phase follow a loading phase and become considerable Amounts of regeneration chemicals are required, considerable wastewater losses occur, which is usually the case Alternating operation with a second system is required and extensive control equipment is required.

Aus der US-PS 36 86 089 ist eine Vorrichtung zur elektro- : 10 dialytischen Wasserentsalzung bekannt, bei der in einem Gefäß durch jeweils eine kationendurchlässige oder anionendurchlässige Membran aufeinanderfolgende Räume für ) Kationenharz, Anionenharz, Sole, eine Anode und eineFrom US-PS 36 86 089 a device for electro-: 10 dialytic water desalination is known, in which in a vessel successive spaces for ) cation resin, anion resin, brine, an anode and a

, Kathode abgeteilt sind, sowohl der Anodenraum und der, Both the anode compartment and the cathode are partitioned

■; 15 Kathodenraum als auch der Kationenharzraum und der An- % ionenharzraum durch den Soleraum auf gegenseitige Dis-■; 15 cathode compartment and the cation resin chamber and the arrival% ion resin space through the brine chamber in mutual dis-

tanz gehalten sind und der Kationenharzraum und der An-are held in dance and the cation resin space and the

ί ionenharzraum durch eine Verbindungsleitung für das teil- ί ion resin chamber through a connection line for the partial

p entsalzte Wasser hintereinaniergeschaltet sind. Hierbeip desalinated water are connected in series. Here

sind sämtliche Membranen eben, von gleichem rechteckigen Zuschnitt und parallel zueinander angeordnet. Dasselbe gilt auch für die durch die Membranen abgeteilten Räume für Kationenharz, Anionenharz, Sole, eine Anode oder ;> eine Kathode. Es erscheint als nachteilig, daß für dieall membranes are flat, of the same rectangular shape and arranged parallel to one another. The same thing also applies to the spaces separated by the membranes for cation resin, anion resin, brine, an anode or ;> a cathode. It appears disadvantageous that for the

f 25 Vorrichtung viel Stellfläche benötigt wird, die Wartung eines Raumes häufig die Demontage der gesamten Vorrichtung erfordert, die Abdichtung auf einen höheren Betriebs-f 25 device requires a lot of floor space, maintenance of a room often involves dismantling the entire device requires the waterproofing to be carried out at a higher

druck Schwierigkeiten bereitet, keine gleichmäßige Verteilung der von oben einlaufenden zu behandelnden Flüssigkeit möglich ist, die Ableitung der sich bildenden Gase zu ungleichmäßig erfolgt, zu Ionendurchbrüchen tendierende zunehmende Unregelmäßigkeiten im Zustandsprofil eines Ionenaustauschbetts nicht auf einfache Weise zu korrigieren sind und den Durchflußwiderstand des Ionen-pressure causes difficulties, no even distribution of the liquid to be treated flowing in from above it is possible that the discharge of the gases that are formed is too uneven, tending to ion breakthroughs increasing irregularities in the state profile of an ion exchange bed cannot easily be attributed correct and the flow resistance of the ionic

austauschbetts erhöhende Ablagerungen sich allenfalls mit hohem Aufwand entfernen lassen.Deposits increasing the exchange bed can at best be removed with great effort.

Eine Vorrichtung der eingangs umrissenen Gattung ist bereits der Anmeldung DE-P 34 18 102.4 zu entnehmen. Die Vorrichtung weist die Besonderheit auf, daß das Gefäß aus zwei kreiszylindrischen Tanks und zwei oder mehr zu beiden Tanks radialen Flanschübergängen besteht, in radialer Richtung im einen Tank ein kreiszylindrischer Anodenraum, ein hohlzylindrischer Kationenharzraum und ein hohlzylindrischer Soleteilraum und im anderen Tank ein kreiszylindrischer Kathodenraum, ein hohlzylindrischer Anionenharzraum und ein hohlzylindrischer Soleteilraum aufeinanderfolgen und der Soleraum durch den Innenraum der Flanschübergänge vervollständigt ist. Damit kann allerdings nicht wahlweise ein Tank für sich genommen als einfacher Ionenaustauscher, d.h. Kationenaustauscher oder Anionenaustauscher, verwendet werden. Dieser Mangel in der Vielseitigkeit verkompliziert die Angebotspalette für Vorrichtungen zur elektrodialytischen Wasserentsalzung und verhindert eine noch kostensparendere Serienfertigung. Daneben bestehen Hindernisse, durch Umwälzung im Soleraum eine größere Homogenität in der SvIekonzentration zu erzielen, die einem höheren Wirkungsgrad der Vorrichtung förderlich ist. Außerdem sind der Verkürzung der elektrischen Feldlinien im Bereich der Sole Grenzen gesetzt und damit auch der Absenkung des elektrischen Widerstandes und der Betriebskosten der Vorrichtung. A device of the type outlined at the beginning is already the application DE-P 34 18 102.4 can be found. The device has the special feature that the vessel consists of two circular cylindrical tanks and two or more radial flange transitions to both tanks, in radial ones Direction in a tank a circular cylindrical anode space, a hollow cylindrical cation resin space and a hollow cylindrical brine compartment and in the other tank a circular cylindrical cathode compartment, a hollow cylindrical one Anion resin chamber and a hollow cylindrical brine compartment successive and the brine space is completed by the interior of the flange transitions. In order to However, it cannot be used as a tank in itself as a simple ion exchanger, i.e. cation exchanger or anion exchangers. This lack of versatility complicates the range of offers for devices for electrodialytic water desalination and prevents even more cost-saving series production. There are also obstacles caused by upheaval a greater homogeneity in the SvIekonzentration in the brine room to achieve, which is conducive to a higher efficiency of the device. Also are the Shortening of the electric field lines in the area of the brine set limits and thus also the lowering of the electrical resistance and the cost of running the device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur elektrodialytischen Wasserentsalzung zu schaffen, die bei niedrigen Fertigungskosten und niedrigen Betriebskosten vielseitig verwendbar ist, in der Behand-The invention is based on the object of a device to create electrodialytic water desalination at low manufacturing costs and low Operating costs can be used in many ways, in the treatment

lung wäßriger Flüssigkeiten eine hohe Leistung erbringt, bequem zu transportieren ist, mit einer kleinen Stellfläche auskommt, wenig störungsanfällig ist und eine einfache Warini ag ermöglicht.treatment of aqueous liquids provides high performance, is easy to transport, has a small footprint, is not prone to failure and is simple Warini ag makes it possible.

Biese Aufgabe wird erfindungsgemäß dergestalt gelöst, daß dar Soleraum zwischen dem die Zentralelektrode enthaltenden Elektrodenraum und dem Harzraum angeordnet ist und zwischen dem Harzraum und der Tankwand ein hohlzylindrisch ausgebildeter und zur Aufnahme einer anderen Elektrolytlösung eingerichteter weiterer Elektrodenraum eingefügt ist.This object is achieved according to the invention in such a way that the brine space between the one containing the central electrode Electrode chamber and the resin chamber is arranged and a hollow cylinder between the resin chamber and the tank wall trained and set up for receiving another electrolyte solution further electrode space inserted is.

Eine solche Bauform der Vorrichtung zur elektrodialytisehen Wasserentsalzung macht es möglich, daß zwei durch ein Überleitungsrohr aneinandergereihte Tanks an ihren Zentralelektroden durch eine Stromschiene verbunden sind und sich im äußeren Elektrodenraum des als Kationenaustauscher eingerichteten einen Tanks die Anode und im äußeren Elektrodenraum des als Anionenaustauseher eingerichteten anderen Tanks die Kathode befindet. Damit haben die vom einen Tank zum anderen Tank führenden elektrischen Feldlinien in der Sole nur noch äußerst kurze Entfernungen zu überbrücken, was sich in einer die Betriebskosten der Vorrichtung mindernden Absenkung des elektrischen Widerstandes niederschlägt. Zudem läßt sich durch eine für beide Tanks gemeinsame Soleumwälzung eher eine größere Homogenität in der Solekonzentration erzielen, die einem höheren Wirkungsgrad der Vorrichtung ebenfalls förderlich ist. Der Wechsel von einem Gefäß mit zueinander parallelen Bäumen zu einem Tank mit zueinander koaxialen Räumen erleichtert die Abdichtung auf einen höheren Betriebsdruck, die gleichmäßige Verteilung der zu behandelnden Flüssigkeit über die QuerschnittsflächeSuch a design of the device for electrodialysis Water desalination makes it possible that two tanks lined up by a transfer pipe to their Central electrodes are connected by a busbar and are located in the outer electrode space as a cation exchanger set up a tank the anode and in the outer electrode space the set up as an anion exchanger the cathode is located in the other tanks. This means that those leading from one tank to the other have electric Field lines in the brine only have to bridge extremely short distances, which results in the operating costs the device is reflected in a lowering of the electrical resistance. In addition, can achieve greater homogeneity in the brine concentration by circulating brine common to both tanks, which is also conducive to a higher efficiency of the device. The change from a vessel with trees parallel to each other to a tank with mutually coaxial spaces facilitates sealing on one higher operating pressure, the even distribution of the liquid to be treated over the cross-sectional area

des jeweiligen Ionenaustauschbetts und den Aiszug der sich in den Elektrodenräumen "bildenden Gase. In dem kreiszylindrischen Tank läßt sich die Unterbringung vergleichsweise großer Mengen an Ionenaustauschharz vorsehen, was zu einer höheren Speicherkapazität des Ionenaustauschbetts und zu einem größeren Spielraum in der Salzbelastung führt. Damit kann auch eher einmal durch Abschaltung oder Ausfall des elektrischen Feldes vorübergehend im gewöhnlichen Ionenaustauschbetrieb gearbeitet werden oder das Regenerieren des Ionenaustauschbetts auf Billigstromzeiten beschränkt werden. Ferner läßt sich ia. dem kreiszylindrischen Tank eine funktionstüchtige Rückspülmöglichkeit zur Beseitigung durchflußhemmender Ablagerungen und zur Homogenisierung des Ionenaustauschbetts vorsehen. Die mit der Erfindung, erzielten Vorteile bestehen aber insbesondere auch darin, daß der Tank im Rahmen einer Vorrichtung zur elektrodialytischen Wasserentsalzung sowohl für die Doppeltankkonfiguration einer Kationenaustauscher-Anionenaustauscher-Kombination als auch einzeln als einfacher Kationenaustauscher oder einfacher Anionenaustauscher verwendet werden kann und sich dementsprechend leichter eine kostensparende Serienfertigung verwirklichen läßt.of the respective ion exchange bed and the withdrawal of the gases forming in the electrode spaces Tank can be used to accommodate comparatively large amounts of ion exchange resin to a higher storage capacity of the ion exchange bed and to a greater leeway in the salt load leads. This can also be done temporarily by switching off or failure of the electrical field can be operated in the ordinary ion exchange operation or the regeneration of the ion exchange bed can be limited to low-cost electricity times. Furthermore, ia. to the circular cylindrical tank a fully functional backwash option to remove deposits that prevent flow and provide for homogenization of the ion exchange bed. The advantages achieved with the invention exist but in particular also in the fact that the tank is part of a device for electrodialytic water desalination both for the double tank configuration of a cation exchanger-anion exchanger combination as well as individually as a simple cation exchanger or simple anion exchanger and can be used accordingly can more easily realize a cost-saving series production.

Ein aufgrund der in den Unteransprüchen angegebenen Erfindungsausgestaltungen besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der teilweise schematischen Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.One based on the embodiments of the invention specified in the subclaims particularly preferred embodiment of the invention is in the partially schematic Drawing shown and is described in more detail below.

Die Zeichnung zeigt zwei baulich gleiche Tanks 10, wenn man von einem später erläuterten zusätzlichen Einbau in dem einen Tank 10 und von unterschiedlichen Bestückungsmaterialien einmal absieht. Jeder Tank 10 erhält durch The drawing shows two structurally identical tanks 10 if one considers an additional installation in the one tank 10 and disregards different assembly materials. Each tank 10 gets through

ein angeschweißtes Fußgestell 11 eine aufrechte Stellung. Dadurch, daß der Soleraum 12 die beiden Enden des kreis zylindrischen Tanks 10 in einem in Richtung der Tankachse 13 aus dem Tank 10 herausnehmbaren und im Membranaufnahmebereich perforierten Rohr 14 überragt, wird die Herstellung des Tanks 10 vereinfacht und die Wartung der Vorrichtung erleichtert. Nachdem der die Zentralelektrode 15 enthaltende Elektrodenraum 16 die beiden Enden des Soleraums 12 in einem in Richtung der Tankachse 15 aus dem Tank 10 herausnehmbaren und im Membranauflagebereich perforierten Innenrohr 17 überragt, wird die Herstellung des Tanks 10 noch weiter vereinfacht und die Wartung der Vorrichtung noch weiter erleichtert. Zudem lassen sich dicht vor den Enden des Rohres 14 und des Innenrohres 17 besonders behinderungsfrei radial abgehende Auslässe anbringen. Der Soleraum 12 erhält eine über seine volle Länge gleichbleibende Querschnittsfläche und gerät besonders langgestreckt, was die Soleumwälzung weiter verbessert. Trotz der geringen Querschnittsfläche des Soleraums 12 werden aber eine große Membranfläche gegenüber- dem sich nach außen anschließenden Harzraum 18 und letztlich auch eine große Membranfläche gegenüber dem sich nach innen anschließenden Elektrodenraum 16 erzielt, was für die Schaffung niedriger elektrischer Membranwiderstände wichtig ist. Vorzugsweise befindet sich an den Übergangsstellen zwischen der Tankwand und dem Rohr 14 je ein Dichtgewinde und an den Übergangsstellen zwischen dem Rohr 14 und dem Innenrohr 17 Je eine 0-Ring-Dichtung.a welded pedestal 11 has an upright position. By the fact that the brine space 12 is the two ends of the circular cylindrical Tanks 10 in a removable in the direction of the tank axis 13 from the tank 10 and in the membrane receiving area protruding perforated pipe 14, the manufacture of the tank 10 is simplified and the maintenance of the Device facilitated. After the electrode chamber 16 containing the central electrode 15, the two ends of the Brine room 12 in a direction of the tank axis 15 the inner tube 17, which can be removed from the tank 10 and is perforated in the membrane support area, is produced of the tank 10 is further simplified and the maintenance of the device is made even easier. In addition, close to the ends of the tube 14 and the inner tube 17 Attach radially outgoing outlets in a particularly unimpeded manner. The brine room 12 receives one over its full Length constant cross-sectional area and turns out special elongated, which further improves the circulation of brine. Despite the small cross-sectional area of the brine room 12, however, become a large membrane area opposite the resin space 18 and ultimately adjoining it to the outside also achieved a large membrane area compared to the inwardly adjoining electrode space 16, what for the creation of low electrical membrane resistances is important. It is preferably located at the transition points between the tank wall and the pipe 14 each have a sealing thread and at the transition points between the Tube 14 and the inner tube 17 each have an O-ring seal.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Vorrichtung zur elektrodialTtischen Wasserentsalzung weist nicht zuletzt die Besonderheit auf, daß sich in dem Tank 10 über dem äußeren Elektrodenraum 19 und dem Harzraum 18 ein gegenüber dem äußeren Elektrodenraum 19 verschlossener RückspülraumThe device shown in the drawing for electrodial tables Last but not least, water desalination has the peculiarity that in the tank 10 above the outer Electrode chamber 19 and the resin chamber 18 a closed backwashing chamber with respect to the outer electrode chamber 19

20 zum fiückspülen von im Harzraum 18 befindlichem Ionenaustauschharz anschließt. Damit läßt sich durch Hückspülen von unten nach oben das im Harzraum 18 befindliche Ionenaustauschbett rasch und einfach rehomogenisieren und von durchflußhemmenden Ablagerungen befreien. Hierbei genügt eine Yolumensvergrößerung um etwa 60 bis 80 Prozent. Da der Rückspülraum 20 in radialer Richtung bis an die Tankwand heranreicht, kommt man für den Rückspülbetrieb mit einer geringfügigen Verlängerung des ^anks 10 nach oben aus.20 for back-flushing ion exchange resin located in the resin space 18 connects. In this way, that which is located in the resin chamber 18 can be flushed back from the bottom to the top Rehomogenize the ion exchange bed quickly and easily and free from deposits that prevent the flow. An increase in the volume of around 60 to 80 percent is sufficient. Since the backwashing space 20 extends in the radial direction up to the tank wall, one comes for the backwashing operation with a slight lengthening of the ^ anks 10 up from.

In dem Tank 10 schließt sich unter dem äußeren Elektrodenraum 19 und dem Harzraum 18 durch einen im Bereich des Harzraumes 18 mit harzundurchlässigen Düsen 21 versehenen ringförmigen Zwischenboden 22 getrennt ein ffassersammelraum 23 an. Die vorzugsweise als Schlitzkappendüsen ausgebildeten Düsen 21 gestatten den Durchtritt von Flüssigkeiten in beiden Eichtungen und halten zugleich die jeweiligen Harzpartikel im Harzraum 18 zurück. Dadurch, daß der Tank 10 zum öffnen mit einem unteren Planschpaar 24· in Höhe des unteren Endes des äußeren ElektrodenrauDS 19 und mit einem oberen Flanschpaar 25 in Höhe des oberen Endes des äußeren Elektrodenraoms 19 versehen ist, werden wiederum die Herstellung des Tanks 10 vereinfacht und die Wartung der Vorrichtung erleichtert .In the tank 10, the outer electrode space 19 and the resin space 18 are closed by an in the area of the resin chamber 18 provided with resin-impermeable nozzles 21, an annular intermediate floor 22 separated by a barrel collecting chamber 23 at. The nozzles 21, which are preferably designed as slotted cap nozzles, allow passage of liquids in both directions and at the same time hold back the respective resin particles in the resin space 18. Characterized in that the tank 10 to open with a lower pair of paddles 24 · at the level of the lower end of the outer Electrode chamber DS 19 and with an upper pair of flanges 25 at the level of the upper end of the outer electrode chamber 19 is provided, the manufacture of the tank 10 is again simplified and the maintenance of the device is facilitated .

Der äußere Elektrodenraum 19 endet an seiner inneren Mantelfläche mit einem als Membranauflage durchgehend perforierten Außenrohr 26, welches beiderseits über ein Dichtgewinde mit einem Haltering 27 verbunden ist. Der eine Haltering 27 steht in Höhe des unteren Flansches des oberen Flanschpaares 25 und der andere Haltering 27 in Höhe des oberen Flansches des unteren FlanschpaaresThe outer electrode space 19 ends at its inner jacket surface with a membrane that is continuously perforated as a membrane support Outer tube 26, which is connected to a retaining ring 27 on both sides via a sealing thread. Of the one retaining ring 27 is at the level of the lower flange of the upper flange pair 25 and the other retaining ring 27 at the level of the upper flange of the lower flange pair

24 von der Tankwand nach innen ab. In ähnlicher Weise wird auch die als kreiszylindrisches Gitter ausgebildete Elektrode 28 des äußeren Elektrodenraums 19 gehalten. Durch den oberen Flansch des unteren Flanschpaares 24 hindurch erhält die Elektrode 28 ihren elektrischen Anschluß und durch den verbreiterten und mit einer inneren Ringnut versehenen unteren Flansch des oberen Flanschpaares 25 hindurch erhält der äußere Elektrodenraum 19 eine Verbindung zu einem als Gasauslaß und Nachfüllstelle dienenden Schwimmerbehälter 29· Ein weiterer Schwimmerbehälter 30 ist am oberen Ende des die Zentralelektrode 15 enthaltenden Elektrodenraums 16 angeschlossen.24 from the tank wall inwards. In a similar way the electrode 28 of the outer electrode space 19, which is designed as a circular cylindrical grid, is also held. The electrode 28 receives its electrical connection through the upper flange of the lower flange pair 24 and through the widened and provided with an inner annular groove lower flange of the upper flange pair 25 through the outer electrode chamber 19 receives a connection to a gas outlet and refill point Serving float tank 29 · Another float tank 30 is connected to the upper end of the electrode space 16 containing the central electrode 15.

Das Anbringen der kationendurchlässigen oder anionendurchlässigen Membran erfolgt beim durchgehend perforierten Außenrohr 26 und beim im Membranauflagebereich perforierten Innenro.hr 17 jeweils innen und beim im Membranauflagebereich perforierten Rohr 14 außen. An dieser Stelle sei zur Begriffserläuterung festgehalten, daß mit der Durchlässigkeit einer Membran für Ionen der einen Polarität die Undurchlässigkeit der Membran für Ionen der anderen Polarität und für ladungsneutrale Moleküle verbunden ist. Vorzugsweise werden riemenartige Membranbefestiger verwendet, die lediglich die Stirnenden der schlauchartigen Membranen rundum festlegen. Zum Auswechseln einer einzelnen Membran braucht nicht die ganze Vorrichtiing auseinandergenommen zu werden. Vielmehr kommt man dazu mit einer geringfügigen und auch sonst wartungsfreundlichen Teildemontage aus.The cation-permeable or anion-permeable membrane is attached to the continuously perforated membrane Outer tube 26 and in the case of the inner tube 17 perforated in the membrane support area, in each case on the inside and in the case of the membrane support area perforated tube 14 outside. At this point it should be noted for an explanation of the term that with the permeability of a membrane for ions of one polarity the impermeability of the membrane for ions of the other polarity and for charge-neutral molecules. Belt-type membrane fasteners are preferred used, which merely define the ends of the hose-like membranes all around. To change a single membrane does not need the entire device to be taken apart. Rather, you get to it with a minor and otherwise maintenance-friendly Partial dismantling.

Insgesamt zeigt die Zeichnung eine Vorrichtung zur elektrodialytischen Wasserentsalzung dergestalt, daß zwei durch ein Überleitungsrohr 31 aneinandergereihte Tanks 10 an ihren Zentralelektroden 15 durch eine StromschieneOverall, the drawing shows an electrodialytic device Water desalination in such a way that two tanks lined up by a transfer pipe 31 10 at their central electrodes 15 by a busbar

32 verbunden sind und sich im äußeren Elektrodenraum des als Kationenaustauscher 33 eingerichteten einen Tanks 10 die Anode 34- und im äußeren Elektrodenraum 19 des als Anionenaustauseher 35 eingerichteten anderen Tanks 10 die Kathode 36 befindet. In diesem Fall besteht die Anode 34· aus Titanstahl mit Platinüberzug, die die Anode 34 umgebende Elektrolytlösung aus verdünnter Schwefelsäure, die Kathode 36 aus V4A-Stahl, die die Kathode 36 umgebende Elektrolytlösung aus verdünnter Natronlauge und die Elektrolytlösung in den beiden je eine Zentralelektrode 15 enthaltenden Elektrodenräumen 16 aus Natriumsulfatlösung. Die Harzfüllung ist beim Kationenaustauscher 33 Kationenharz und beim Anionenaustauseher Anionenharz. Von außen nach innen folgen beim Kationenaustauscher 33 zwei kationendurchlässige Membranen und eine anionendurchlässige Membran aufeinander und beim Anionenaustauscher 35 zwei anionendurchlässige Membranen und eine kationendurchlässige Membran.32 are connected and located in the outer electrode space of a tank 10 set up as a cation exchanger 33, the anode 34 and in the outer electrode space 19 of the other set up as anion exchanger 35 Tanks 10 the cathode 36 is located. In this case, the anode 34 is made of titanium steel with a platinum coating, which the Anode 34 surrounding electrolyte solution of dilute sulfuric acid, the cathode 36 made of V4A steel, the electrolyte solution surrounding the cathode 36 made of dilute sodium hydroxide solution and the electrolyte solution in each of the two central electrodes 15 containing electrode spaces 16 made of sodium sulfate solution. The resin filling is cation resin in the case of the cation exchanger 33 and in the case of the anion exchanger Anion resin. From the outside to the inside of the cation exchanger 33, two cation-permeable membranes and follow an anion-permeable membrane on top of one another and, in the case of the anion exchanger 35, two anion-permeable membranes and a cation permeable membrane.

Im elektrodialytischen Betrieb der Vorrichtung werden aus der in beiden Tanks 10 von oben nach unten strömenden wäßrigen Flüssigkeit unter der treibenden Kraft des elektrischen Feldes zunächst Kationen, beispielsweise Natriumionen, in den Soleraum 12 des Kationenaustauschers 33 abgedrängt, während Wasserstoffionen aus dem äußeren Elektrodenraum 19 des Kationenaustauschers 33 nachwandern, und danach Anionen, beispielsweise Chlorionen, in den Soleraum 12 des Anionenaustauschers 35 abgedrängt, während Hydroxylionen aus dem äußeren Elektrodenraum 19 des Anionenaustauschers 35 nachwandern. Aufgrund der dort wesentlich höheren Ionenkonzentration erfolgen die Ionentransporte jedoch überwiegend über die Ionenaustauschharze, womit eine starke Reduzierung der elektrischen Widerstände verbunden ist und sich die engen Membranab-In the electrodialytic operation of the device, the two tanks 10 flow from top to bottom aqueous liquid under the driving force of the electric field initially cations, for example sodium ions, displaced into the brine space 12 of the cation exchanger 33, while hydrogen ions from the outer electrode space 19 of the cation exchanger 33 migrate, and then anions, such as chlorine ions, in the Sol space 12 of the anion exchanger 35 displaced while Hydroxyl ions from the outer electrode space 19 des Anion exchanger 35 migrate afterwards. Because of the significantly higher ion concentration there, the ion transports take place however predominantly over the ion exchange resins, thus a strong reduction of the electrical Resistance is connected and the narrow membrane gap

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stände einer gewöhnlichen Elektrodialyse mit einer entsprechend bescheidenen Durchflußleistung vermeiden lassen. Die Reduzierung des elektrischen Widerstandes durch die Zwischenfügung von Ionenaustauschharz wirkt sich insbesondere bei einem geringen Salzgehalt der zu behandelnden wäßrigen Flüssigkeit bzw. bei einer niedrigen Ionenkonzentration dieser Flüssigkeit im Endbereich der Wasserentsalzung aus. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß die Scheidewirkung der Membranen auf der Einlagerung von Ionenaustauschsubstansen in einem Gerüstmaterial beruht. Die sich in den beiden Soleräumen 12 beim elektrodialytischen Betrieb der Vorrichtung anreichernde Salzsole wird von Zeit zu Zeit unter Nachführung von abgezweigtem Reinwasser teilweise abgelassen und damit rückverdünnt. Das Rückverdünnungsventil 37 befindet sich am unteren Leitungsanschluß 38 des Anionenaustauschers 35 und das Soleablaßventil 39 an der oberen Zusammenführung der beiden Soleräume 12 und noch vor der für beide Soleräume 12 gemeinsamen Umwälzpumpe 40.Avoid conventional electrodialysis with a correspondingly modest flow rate. The reduction in electrical resistance through the interposition of ion exchange resin has a particular effect with a low salt content of the aqueous liquid to be treated or with a low ion concentration this liquid in the end area of the water desalination. In this context it should be noted that that the separating effect of the membranes is based on the incorporation of ion exchange substances in a framework material. The brine accumulating in the two brine spaces 12 during electrodialytic operation of the device is partially drained from time to time with the addition of branched off pure water and thus rediluted. The back dilution valve 37 is located at the lower line connection 38 of the anion exchanger 35 and the brine drain valve 39 at the upper junction of the two brine spaces 12 and before that for both brine spaces 12 common circulation pump 40.

Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung zur elektrodialytischen Wasserentsalzung besteht darin, daß ein anteilsmäßig kleiner unterer Abschnitt des Harzraumes 18 des als Kationenaustauscher 33 eingerichteten einen Tanks 10 durch eine an ihrer Zwischenkammerdecke 41 mit harzundurchlässigen Düsen 21 versehene ringförmige Zwischenkammer 42 als Sicherheitsfilter abgeteilt ist und ein aus dem Tank 10 herausführender Zwischenkammerauslaß 43 und ein dicht unter dem Zwischenkammerboden 44 zurückführender Sicherheitsfiltereinlaß 45 durch den als Anionenaus tauscher 35 eingerichteten anderen Tank 10 überbrückt sind. Auf diese Weise spart man für den Sicherheitsfilter einen kleineren zusätzlichen Tank ein und benutzt insbesondere den Soleraum 12, die ZentralelektrodeAnother embodiment of the device for electrodialytic Water desalination consists in the fact that a proportionately smaller lower section of the resin space 18 of a tank 10 set up as a cation exchanger 33 by a resin-impermeable tank on its intermediate chamber cover 41 Nozzles 21 provided annular intermediate chamber 42 is divided as a safety filter and a Intermediate chamber outlet 43 leading out of the tank 10 and an outlet 43 leading back just below the intermediate chamber floor 44 Safety filter inlet 45 through the anions exchanger 35 set up other tank 10 are bridged. In this way you save for the safety filter a smaller additional tank and in particular uses the brine room 12, the central electrode

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im äußeren Elektrodenraum 19 befindliche Elektrode 28, die die Elektrode 28 umgebende eine Elektrolytlösung und die die Zentralelektrode 15 umgebende andere Elektrolytlösung für zwei elektrodialytische filter gemeinsam. In the outer electrode space 19 located electrode 28, the electrode 28 surrounding an electrolyte solution and the other electrolyte solution surrounding the central electrode 15 for two electrodialytic filters together.

Bei einem vorübergehenden Ausfall oder einer zeitweiligen Abschaltung des elektrischen Stromes kann die Wasserent-■jalzung ohne Unterbrechung im gewöhnlichen Filterbettverfahren fortgesetzt werden, da die im Harzraum 18 untergebrachte Menge an Ionenaustauschharz dazu eine genügend große Beladekapazität hat. Ohne die permanente Regeneration des Ionenaustauschharzes durch die Kraft des elektrischen Feldes ändert sich allerdings im von der jeweiligen wäßrigen Flüssigkeit von oben nach unten durchströmten Harzraum 18 das Ionenprofil. Wird der elektrische Strom wieder eingeschaltet, so dauert es eine Weile, bis sich quer zur Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit entlang der Feldlinien des elektrischen FeI-des die alten Gleichgewichte in der Konzer.tr at ion dar sich gegenseitig verdrängenden Ionen eingestellt haben.In the event of a temporary failure or a temporary shutdown of the electrical current, the de-jaling ■ can can be continued without interruption in the usual filter bed process, since the accommodated in the resin chamber 18 Amount of ion exchange resin has a sufficiently large loading capacity. Without permanent regeneration of the ion exchange resin due to the force of the electric field changes in from the respective aqueous liquid from top to bottom resin chamber 18 flowed through the ion profile. Will the electric Power on again, so it takes a while, until it extends across the direction of flow of the liquid to be treated along the field lines of the electrical field the old equilibria in the concertation of ions that displace one another have set.

Durch die an der Vorrichtung vorgesehene Rückspülmöglichkeit können durchflußhemmende und damit leistungsmindernde Ablagerungen zwischen den Harzpartikeln von Zeit zu Zeit auf einfache Weise wieder beseitigt werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn die Behandlung trüber wäßriger Flüssigkeiten wie junger Wein oder Fruchtsaft ansteht. Nachdem sich in Richtung des elektrischen Feldes allmählich fingerförmige Unregelmäßigkeiten in der Ionenverteilung auszubilden pflegen, findet mit dem Rückspülen zugleich eine äußerst vorteilhafte Rehomogenisierung der beiden Ionenaustauschbetten statt. Dazu werden das Rohwasserventil 46 am oberen Leitungsanschluß 4-7 des Katio-Due to the backwash facility provided on the device, flow-inhibiting and thus performance-reducing Deposits between the resin particles can be removed again in a simple manner from time to time. this is of particular concern when treating cloudy aqueous liquids such as young wine or fruit juice pending. After moving in the direction of the electric field gradually finger-shaped irregularities in the ion distribution train, finds with the backwashing at the same time an extremely advantageous re-homogenization of the two ion exchange beds instead. For this purpose, the raw water valve 46 on the upper line connection 4-7 of the Katio-

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nenaustauschers 331 die Überleitungsventile 48, die Rückleitungsventile 49 und das Reinwasserventil 50 geschlossen und die zwei Spülwasserventile 51 ajn unteren Leitungsanschluß 38 des Anionenaustausehers 35 und an der ringförmigen Zwischenkammer 42 und die zwei Abwasserventile 52 an den beiden oberen Leitungsanschlüssen 47 der beiden Tanks 10 geöffnet. Der Spülwasserdruck läßt sich so bemessen, daß der Pegel des Ionenaustauschharzes nur bis knapp unter den vom Tank 10 achsparallel abstehenden oberen Leitungsanschluß 47 ansteigt und ein Rückhaltesieb entbehrlich ist.nenaustauschers 331 the transfer valves 48, the return valves 49 and the pure water valve 50 are closed and the two flushing water valves 51 are connected to the lower line connection 38 of the anion exchanger 35 and to the annular Intermediate chamber 42 and the two waste water valves 52 at the two upper line connections 47 of the two Tanks 10 open. The rinse water pressure can be adjusted so that the level of the ion exchange resin is only up to rises just below the upper line connection 47 projecting axially parallel from the tank 10 and a retaining screen is dispensable.

8 Ansprüche8 claims

1 Blatt Bezugszeichenliste1 sheet of reference symbol list

1 Blatt Zeichnung1 sheet of drawing

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BezuRszeichenlisteReference list

10 Tank10 tank

11 Fußgestell11 base frame

12 Soleraum12 brine room

13 Tankach.se13 Tankach.se

14 Hohr14 Hohr

15 Zentralelektrode15 central electrode

16 Elektrodenraum16 electrode compartment

17 Innenrohr17 inner tube

18 Harzraum18 resin room

19 Elektrodenraum19 Electrode compartment

20 Bückspülraum20 rear rinsing area

21 Düse21 nozzle

22 Zwischenboden22 intermediate shelf

23 WassersammeIraum 2A- Flanschpaar23 water collection room 2A- pair of flanges

25 Flanschpaar25 pair of flanges

26 Außenrohr26 outer tube

27 Haltering27 retaining ring

28 Elektrode28 electrode

29 Schwimmerbehälter29 float tanks

30 Schwimmerbehälter30 float tanks

31 Überleitungsrohr31 transfer tube

32 Stromschiene32 busbar

33 Kationenaustauscher33 cation exchanger

34 Anode34 anode

35 Anionenaustauseher35 anion exchangers

36 Kathode36 cathode

37 Rückverdünnungsventil37 Back dilution valve

38 Leitungsanschluß38 Line connection

39 Soleablaßventil39 Brine drain valve

40 Umwälzpumpe40 circulation pump

41 Zwischenkammerdecke41 Inter-chamber ceiling

42 Zwischenkammer42 intermediate chamber

43 Zwischenkammerauslaß43 Inter-chamber outlet

44 ZwiscLenkammerboden44 Intermediate chamber floor

45 Sicherheitsfiltereinlaß45 Safety filter inlet

46 Rohwasserventil46 Raw water valve

47 Leitungsanschluß47 Line connection

48 Überleitungsventil48 Transfer valve

49 Rückleitungsventil49 Return valve

50 Reinwasserventil50 pure water valve

51 Spülwasserventil51 flush water valve

52 Abwasserventil52 waste water valve

Claims

- -B-^fe Irnsprüche- -B- ^ fe inconsistencies

1. Vorrichtung zur elektrodialytischen Wasserentsalzung, bei der in einem kreiszylindrischen Tank eine sich in der Tankachse erstreckende Zentralelektrode, ein die Zentralelektrode in Elektrolytlösung einbettender koaxialer Elektrodenraum, ein Ionenaustauschharz enthaltender koaxialer Harzraum und ein koaxialer SoIeraum vorgesehen sind und die Trennung aneinandergrenzender Räume durch jeweils eine kationendurchlässige oder anionendurchiaasige Membran erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Soleraum (12) zwischen Λβπι die Zentralelektrode (15) enthaltenden Elektrodenraum (16)1. Device for electrodialytic water desalination, in the case of a central electrode extending in the tank axis in a circular cylindrical tank Coaxial electrode space, which embeds the central electrode in electrolyte solution and contains an ion exchange resin coaxial resin room and a coaxial floor room are provided and the separation of adjacent rooms by one cation-permeable each or anion-permeable membrane, characterized in that that the brine room (12) between Λβπι the Central electrode (15) containing electrode space (16)

und dem Harzraum (18) angeordnet ist und zwischen dem Harzraum (18) und der Tankwand ein hohlzylindrisch ausgebildeter und zur Aufnahme einer anderen Elektrolytlösung eingerichteter weiterer Elektrodenraum (19) eingefügt ist.and the resin space (18) is arranged and a hollow cylinder between the resin space (18) and the tank wall further electrode space (19) designed and set up to accommodate another electrolyte solution is inserted.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Soleraum (12) die beiden Enden des kreiszylindrischen Tanks (10) in einem in Richtung der Tankachse (13) aus dem Tank (10) herausnehmbaren und im Membranaufnahmebereich perforierten Rohr (14) überragt. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the brine space (12) the two ends of the circular cylindrical Tanks (10) in one in the direction of the tank axis (13) from the tank (10) removable and in Membrane receiving area protrudes beyond perforated tube (14).

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zentralelektrode (15) enthaltende Elektrodenraum (16) die "beiden Enden des Soleraums (12) in einem in Richtung der Tankachse (13) aus dem Tank (10) herausnehmbaren und im Membranauflagebereich perforierten Innenrohr (17) überragt.3. Device according to claim 2, characterized in that the electrode space containing the central electrode (15) (16) the "two ends of the brine space (12) in one in the direction of the tank axis (13) from the tank (10) removable and in the membrane support area perforated inner tube (17) protrudes.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Tank (10) über dem äußeren Elektrodenraum (19) und dem Harzraum (18) ein gegenüber dem äußeren Elektrodenraum (19) verschlossener Rückspülraum (20) zum Rückspülen von im Harzraum (18) befindlichem Ionenaustauschharz anschließt.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that in the tank (10) above the outer electrode space (19) and the resin space (18) backwashing space (20) closed off from the outer electrode space (19) for backwashing in the resin space (18) located ion exchange resin connects.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Tank (10) unter dem äußeren Elektrodenraum (19) und dem Harzraum (18) durch einen im Bereich des Harzraumes (18) mit harzundurchlässigen Düsen (21) versehenen ringförmigen Zwischenboden (22) getrennt ein Wassersammeiraum (23) anschließt.5. Device according to claim 4, characterized in that that in the tank (10) under the outer electrode space (19) and the resin space (18) through one in the area of the resin space (18) provided with resin-impermeable nozzles (21) annular intermediate floor (22) a water collection space (23) is connected separately.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (10) zum öffnen mit einem unteren Flanschpaar (24) in Höhe des unteren Endea des äußeren Elektrodenraumes (19) und mit einem oberen Flanschpaar (25) in Höhe des oberen Endes des äußeren Elektrodenraumes (19) versehen ist.6. Apparatus according to claim 5 »characterized in that that the tank (10) can be opened with a lower pair of flanges (24) at the level of the lower endea of the outer electrode space (19) and with an upper pair of flanges (25) at the level of the upper end of the outer electrode space (19) is provided.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch ein Uberleitungsrohr (31) aneinandergereihte Tanks (10) an ihren Zentralelektroden (15) durch eine Stromschiene (32) verbunden sind und sich im äußeren Elektrodenraum (19) des als Kationenaustauscher (33) eingerichteten einen Tanks (10) die Anode (34) und im äußeren Elektrodenraum (19) des als Anionenaustauscher (35) eingerichteten anderen Tanks (10) die Kathode (36) befindet.7 · Device according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that two tanks (10) lined up by a transfer pipe (31) at their central electrodes (15) are connected by a busbar (32) and are located in the outer electrode space (19) of the a tank (10) set up as a cation exchanger (33), the anode (34) and in the outer electrode space (19) of the other tank (10) set up as an anion exchanger (35), the cathode (36) is located.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein anteilsmäßig kleiner unterer Abschnitt des Harzraumes (18) des als Kationenaustauscher (33) eingerichteten einen Tanks (10) durch eine an ihrer Zwischenkammerdecke (4-1) mit harzundurchlässiger Düsen (21) versehene ringförmige Zwischenkammer (42) als Sicherheitsfilter abgeteilt ist und ein aus dem Tank (10) herausführender Zwischenkammerauslaß (43) und ein dicht unter dem Zwischenkammerboden (44) zurückführender Sicherheitsfiltereinlaß (45) durch den als Anionenaustauscher (35) eingerichteten anderen Tank (10) überbrückt sind.8. Apparatus according to claim 7, characterized in that a proportionately smaller lower portion of the Resin space (18) of a tank (10) set up as a cation exchanger (33) through an intermediate chamber cover (4-1) provided with resin-impermeable nozzles (21) annular intermediate chamber (42) as Safety filter is separated and an intermediate chamber outlet (43) and leading out of the tank (10) one that leads back just below the intermediate chamber floor (44) Safety filter inlet (45) through the other tank set up as an anion exchanger (35) (10) are bridged.

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