DE1211595B

DE1211595B - Rahmen zum Zusammenbau einer Vielkammerzelle fuer die Elektrodialyse

Info

Publication number: DE1211595B
Application number: DEA36765A
Authority: DE
Inventors: Yoshio Tsunoda; Maomi Seko; Kazuyuki Fuzita; Masaaki Watanabe
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1960-08-25
Filing date: 1961-02-21
Publication date: 1966-03-03
Also published as: US3284335A; NL256379A; NL127288C; MY6400117A; GB921094A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL;

BOId

Deutsche Kl.: 12 d-1/05

Nummer: 1 211 595

Aktenzeichen: A 36765IV a/12 d

Anmeldetag: 21. Februar 1961

Auslegetag: 3. März 1966

Die Erfindung betrifft ein vielzelliges elektrodialytisches Gerät, das aus einer Anzahl von anionendurchlässigen Membranen, kationendurchlässigen Membranen und Rahmen besteht. Im besonderen befaßt sich die Erfindung mit dem Problem, in welcher Weise die Membranen und Rahmen zusammengesetzt werden, so daß Löcher der Membranen und Rahmen, die sich in deren Randteil befinden, Kanäle bilden, durch die eine Lösung in die miteinander abwechselnden Verdünnungs- und Konzentrationskammern eingelassen oder aus diesen abgelassen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rahmen zum Zusammenbau einer Vielkammerzelle für die Elektrodialyse mit Kanäle für die Leitungen der Verdünnungs- und Konzentrationslösungen ergebenden Löchern auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens auszugestalten, durch die diese dem zu den miteinander abwechselnden Verdünnungs- und Konzentrationskammern führenden Kanal zugeführt oder aus diesem abgeleitet wird.

Es sind Elektrodialyse vorrichtungen mit nicht formbeständigen Membranen und selbsttragenden gewellten und durchlochten Stützplatten aus elektrisch nichtleitendem Material bekannt, bei denen die Stützen an den Knickstellen Löcher aufweisen. Man hat auch schon an den Knickstellen kugelförmige Ausbuchtungen angebracht und die Anordnung so getroffen, daß die Stützen zwischen zwei Membranen so angeordnet sind, daß die Richtung der Knicke nicht parallel zu der durch die Lage von Zu- und Abfuhr bestimmten Strömungsrichtung der Flüssigkeit verläuft.

Es ist ferner bekannt, in Vielkammerapparaten mit abwechselnd angeordneten Anionen- und Kationenaustauschmembranen Separatoren bzw. Stützen aus zwei perforierten, wellenförmigen Platten herzustellen, zwischen denen eine Gaze oder ein Gewebe angeordnet ist.

Es ist ferner bekannt, die Wände der Elektrodenzellen in derartigen Vorrichtungen aus durch eine Oberflächenschicht elektrisch isolierenden, flachen Rahmen und die Wände der Mittelzellen aus einem isolierenden Werkstoff herzustellen. Man hat ferner schon vorgeschlagen, diese Rahmen zur Unter-Stützung der dazwischen ausgespannten Membran und zum Hervorrufen einer Richtungsänderung im Flüssigkeitsstrom als Gitter mit durchbohrten Gitterstäben auszubilden.

Bei einer anderen bekannten Rahmenanordnung werden Rippen benutzt, welche die Membran gegen ein Abstandsglied pressen, wobei die Möglichkeit Rahmen zum Zusammenbau einer
Vielkammerzelle für die Elektrodialyse

Anmelder:

Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha,

Osaka(Japan)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:

Yoshio Tsunoda. Tokio;

Maomi Seko,

Kazuyuki Fuzita,

Masaaki Watanabe, Nobeokashi (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 25. August 1960 (35 744)

besteht, daß ein Durchsickern zwischen der Konzentrationskammer und der Verdünnungskammer im Lösungspfad eintritt. Bei diesem Vorschlag wird im übrigen eine nicht gleichförmig ausgebildete Membran benutzt, die aus einem Ionenaustauscher-Harzpulver und Polystyrolen hergestellt ist. Die Membran haftet unmittelbar an dem Rahmen an, so daß keine Möglichkeit besteht, Membranen mit höherem elektrischem Widerstand zu verwenden.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Gegenstand der Erfindung ist ein Rahmen zum Zusammenbau einer Vielkammerzelle für die Elektrodialyse mit Kanäle für die Leitungen der Verdünnungs- und Konzentrationslösungen ergebenden Löchern auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens, wobei mindestens ein Loch auf jeder Seite über eine Ausnehmung im Rahmen mit dem von dem Rahmen umhüllten Raum verbunden und in dem Raum ein Stützgewebe aus einem wasserfesten Kunststoff angeordnet ist; sein wesentliches Merkmal besteht erfindungsgemäß darin, daß das gazeartige

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Stützgewebe zusammendrückbar und im entlasteten gung und Geschicklichkeit beim Zusammenbau und

Zustand etwas dicker als der Rahmen ist und sich Auseinandernehmen erforderlich, da zu viel verschie-

auch in die zu den Löchern führenden Ausnehmun- dene Teile für den Rahmen und den Lösungspfad

gen erstreckt. vorhanden sind. Als Begründung hierfür ist in der

Dadurch erhält man im Lösungspfad ein zusam- 5 genannten Patentschrift angegeben, daß ein genügend

mendrückbares Abstandsglied, und es wird die ge- kleiner Abstand zwischen den Membranen nicht ein-

samte Fläche der Membran gegen dieses Abstands- gehalten werden kann, wenn Rahmen mit Löchern

glied gedruckt. für den Lösungskanal benutzt werden. Bei der vor-

In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfin- liegenden Erfindung jedoch werden die Lösungspfade

dung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im io dadurch geschaffen, daß das Stützgewebe in den

einzelnen näher erläutert werden. In der Zeich- Raum eingesetzt wird, der durch Wegschneiden eines

nung ist Teiles des Rahmens gebildet wird, wodurch die vor-

Fig. 1 die Ansicht eines Schnitts durch eine liegende Erfindung sich wesentlich von der amerika-

schematisch dargestellte vielzellige elektrodialytische nischen Patentschrift 2 758 083 unterscheidet.

Apparatur, bei der die Erfindung mit Vorteil ange- 15 Da der erfindungsgemäße Rahmen nicht nur

wendet werden kann, Löcher für den Kanal zum Zu- oder Abführen der

Fig. 2 ein Schnitt nach der LinieΙ-Γ in der Lösung aufweist, sondern auch einen Lösungspfad,

Fig. 3 und H-H' in der Fig. 4, der mehrere mit der durch Wegschneiden eines Teiles des genannten

einander abwechselnde Konzentrations- und Verdün- Rahmens geschaffen wird, so kann eine Anordnung

nungskammern zeigt, die durch den Zusammenbau 20 ohne Schwierigkeit dadurch zusammengesetzt wer-

von für Ionen selektivdurchlässigen Harzmembra- den, daß abwechselnd Rahmen und Membran mit

nen, Rahmen und Stützgewebe zwischen Befesti- dazwischenliegendem Stützgewebe zusammengesetzt

gungsrahmen geschaffen werden, welches Ganze werden, wobei die komplizierte Arbeit des Zusam-

hiernach als Anordnung bezeichnet wird, mensetzens von vielen Sorten Zubehörteilen für den

Fig. 3 und 4 je eine Draufsicht auf je eine Aus- 25 Kanal, durch den die Lösung fließt, und denLösungs-

führungsform von erfindungsgemäßen Rahmen, wobei pfad vermieden wird, weshalb es möglich ist, eine

die Stützgewebe in Kreuzschraffur dargestellt sind, Anordnung mühelos und ohne besondere Geschick-

Fig. 5a und 5b je eine Darstellung von aus hoch- lichkeit zusammenzubauen.

porösem Gewebe bestehendem Stützgewebe, wobei Bei der vorliegenden Erfindung wird ferner verdei Fig.5a eine Draufsicht und die Fig.5b eine 30 hindert, daß die Lösungen aus den Konzentrations-Seitenansicht ist, und Verdünnungskammern heraussickern, und zwar

Fig. 6 bis 10 je eine Draufsicht, wobei Löcher dadurch, daß ein einziger Lösungspfad als Pfad

gezeigt werden, die durch die Rahmen an den Rän- zwischen der Verdünnungskammer und deren Kanal

dem gebohrt oder gestanzt sind, die Kanäle zum oder der Konzentrationskammer und deren Kanal

Zuführen oder Abführen einer konzentrierenden 35 verwendet wird.

oder verdünnenden Lösung bilden sowie Durchlässe Da die erfindungsgemäße Anordnung nur aus drei

zum Zu- oder Ableiten einer der Lösungen in die Elementen zusammengebaut wird, und zwar aus

oder aus der Kammer (welcher Durchlaß später als wahlweise ionendurchlässigen Membranen, Rahmen

Lösungspfad bezeichnet wird), und Stützgewebe, so können die Abstände zwischen

Fig. 11 ein Querschnitt nach der LinieΙΙΙ-ΙΙΓ in 40 den Membranen klein gehalten werden, wobei die der Fig. 10 (in den Fig. 6 bis 10 stellen die kreuz- gleichmäßige Verteilung der Lösung in jeder Kamschraffierten Teile den Bezirk dar, in dem das Stütz- mer dadurch erzielt wird, daß die Zu- und Abführung gewebe liegt). der Lösung durch die vielen Kanäle an den Rand-

Eine elektrodialytische Einrichtung zum Entsalzen teilen der Membran erfolgt.

oder Konzentrieren einer Elektrolytlösung oder zum 45 Dadurch wird eine Polarisation der Lösung und

Trennen von mehr als zwei Stoffen mit wahlweise die Bildung von Absetzungen oder Niederschlägen

anionendurchlässigen Harzmembranen und wahlweise während des Betriebes vermieden,

kationendurchlässigen Harzmembranen, die abwech- Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Fig. 1

selnd so zusammengestellt sind, daß miteinander ausführlich erläutert, die in schematischer Darstellung

abwechselnde Konzentrations- und Verdünnungs- 5° ein vielzelliges elektrodialytisches Gerät zeigt, bei

kammern gebildet werden, ist an sich bekannt. Diese dem die vorliegende Erfindung mit Vorteil ange-

bereits bekannte Einrichtung erfordert im allgemei- wendet werden kann. Die F i g. 1 ist eine schema-

nen jedoch wegen des komplizierten Aufbaus beim tische Seitenahsicht eines elektrodialytischen Gerätes

Zusammensetzen oder Auseinandernehmen einer nach der Erfindung und zeigt die Richtungen der

Anordnung große Geschicklichkeit und viel Zeit. Bei 55 Flüssigkeitsströmungen.

der in der amerikanischen Patentschrift 2 758 083 Wie aus der F i g. 1 zu ersehen ist, setzt sich eine beschriebenen Einrichtung erfolgt der Aufbau einer Kathodenkammer 26 aus einer Kathode 1, einem Anordnung durch Zusammensetzen von Ionenaus- Kathodenrahmen 3 mit einer Unterlage für die tausch-Harzmembranen mit Löchern für die Kanäle Kathode und aus einer wahlweise ionendurchlässigen für die Lösung, rechteckigen elastischen Rahmen 60 Membran, beispielsweise aus einer kationendurchzwischen den Membranen, die den Rand der Mem- lässigen Membran 7 zusammen, die vor der Kathode bran außerhalb der Löcher halten, und von Ab- angeordnet ist. Ferner ist eine Anodenkammer 27 Standsgliedern und einer Hartplatte um das Loch vorgesehen, die von einer Anode 2, einem Anodenherum, um den Strom der Lösung aus dem Kanal rahmen 4 mit einer Unterlage für die Anode und zu unterbrechen. Hierbei sind zum Aufbau einer 65 einer wahlweise ionendurchlässigen Membran, beiAnordnung zu viele Teile erforderlich. Ebenso ist bei spielsweise einer anionendurchlässigen Membran 8 der in der amerikanischen Patentschrift 2 758 083 gebildet wird, die vor der Anode angeordnet ist. beschriebenen Einrichtung eine erhebliche Anstren- Der Anoden- und der Kathodenrahmen ist aus elek-

trisch isolierenden Materialien hergestellt oder mit diesen überzogen. Zwischen den Anoden- und Kathodenkammern befindet sich eine oder mehrere Anordnungen, die von zwei Festhalterahmen 6 festgehalten werden, welche Rahmen zwischen Zuführungsrahmen angeordnet sind. Die Pfeile 15 und 16 zeigen die Strömungen der Flüssigkeit in der Kathoden- und der Anodenkammer zwecks Abführung von Materialien, die bei der betreffenden Elektrodenreaktion während der Dialyse erzeugt werden, beispielsweise Chlor, Wasserstoff, Natriumhydroxyd usw.

Die F i g. 1 zeigt in der Mitte eine Anordnung, die sich aus mehreren miteinander abwechselnden Verdünnungskammern 9 und Konzentrationskammern 10 zusammensetzt, welche Kammern voneinander durch wahlweise kationendurchlässige Harzmembranen 7 und wahlweise anionendurchlässige Harzmembranen 8 getrennt sind. Allen Verdünnungskammern 9 wird die Lösung gleichzeitig und üblicherweise vom unteren Teil der Kammern her durch einen oder mehrere Kanäle zugeführt, die die einzelnen Verdünnungskammern miteinander verbinden, während die Abführung der Lösung üblicherweise am oberen Teil der Kammer durch einen oder mehrere Kanäle 12 erfolgt. In ähnlicher Weise wird allen Konzentrationskammern 10 eine Lösung vom oberen Teil einer jeden Kammer aus durch einen oder mehrere Kanäle 13 zugeführt, die die einzelnen Konzentrationskammern miteinander verbinden, während die Abführung der Lösung vom unteren Teil der Kammern aus durch einen oder mehrere Kanäle 14 erfolgt, die die einzelnen Konzentrationskammern miteinander verbinden.

Die F i g. 3 und 4 zeigen zwei Rahmen von einander benachbarten Verdünnungs- und Konzentrationskammern. An den oberen und unteren Randteilen der wahlweise ionendurchlässigen Harzmembranen 7 und 8 und an den Rahmen sind mehr als vier Löcher vorgesehen, 23 und 24, die die Kanäle 11, 12, 13 und 14 bilden, die zum Zu- oder Abführen der Verdünnungs- oder der Konzentrationslösung dienen. Der Rahmen nach der Fig. 3 (später als Rahmen A bezeichnet) und der Rahmen nach der F i g. 4 (später als Rahmen B bezeichnet) sind an dn gegenseitig entsprechenden Stellen mit derselben Anzahl von Löchern versehen. Der in den F i g. 3 und 4 dargestellte Durchlaß 22 stellt eine Art von Lösungspfaden der Erfindung dar, die dadurch geschaffen werden, daß ein Teil des Rahmens zwischen dem Loch 23 und der Konzentrations- oder der Verdünnungskammer weggeschnitten wird, wobei mindestens ein Teil des Bezirks eingesetzt wird, der durch das Wegschneiden des Rahmens gebildet wird. Aus Gründen der Einfachheit sind in beiden Figuren beide Rahmen A und B mit gleich ausgebildeten Lösungspfaden dargestellt.

Daher weist, obwohl beide Löcher 23 und 24 vorgesehen sind, das Loch 24 keinen Lösungspfad 22 auf, jedoch das Loch 23. Der schraffierte Teil zeigt die eingesetzten Stützgewebe nach der Erfindung. Am Rahmen B sind die Löcher 24 und 23 an den gleichen Stellen vorgesehen wie am Rahmend. Ferner sind die wahlweise kationendurchlässigen Harzmembranen 7 und die wahlweise anionendurchlässigen Harzmembranen 8 mit Löchern versehen, die denselben oder ungefähr denselben Durchmesser aufweisen wie die Locher an den Rahmen und auch an den entsprechenden Stellen angeordnet sind.

Die F i g. 5 zeigt die Webart eines Stützgewebes YJ, das aus chemikalienfesten Monofilen locker gewebt ist (eine solche Faser enthält beispielsweise Polyvinylchlorid oder ein anderes organisches oder anorganisches Polymeres mit hohem Molekulargewicht). Die Anordnung der Stützgewebe läßt ein gleichmäßiges Strömen einer Lösung nach jeder Richtung zu, so daß eine örtliche Herabsetzung der Konzentration in einem elektrodialytischen Bezirk

ίο vermieden wird. Das Stützgewebe ist am elektrodialytischen Bezirk 21 und an mindestens einem Teil des Lösungspfades sowie an einem Teil des Loches in den meisten Fällen angeordnet. Das Stützgewebe verhindert eine Berührung zwischen benachbarten Membranen und hält den Abstand zwischen den Membranen in jeder Verdünnungs- und Konzentrationskammer konstant, wobei ferner eine genügend turbulente Strömung erzeugt wird, die die Strömungen in allen Kammern soweit wie möglich stört. Die F i g. 5 zeigt die gazeartige Struktur des Stützgewebes. Die F i g. 5 a ist ein Schnitt längs der Richtung des elektrischen Stromes, während die Fig. 5b ein Schnitt längs der Richtung der Flüssigkeitsströmung und senkrecht zur erstgenannten Richtung ist. Wie aus der F i g. 5 zu ersehen ist, sind die Schußfäden 25 und die Kettenfäden 26 zwischen Ober- und Unterseite hin- und hergeführt, während die Schußfäden miteinander verschlungen und zusammengedreht sind, so daß sie sich auseinanderspreizen, im Innern genügend Raum hinterlassen und eine ausreichende Dicke schaffen. Infolge dieses Aufbaus ist das Stützgewebe elastisch und kann dem ausgeübten Druck entsprechend mehr oder weniger stark zusammengedrückt werden. Infolgedessen wird ein Stützgewebe, das dicker ist als der Rahmen, beim Zusammensetzen der Rahmen zu einem Stapel bis zur Dicke des Rahmens zusammengepreßt, wobei die Dicke des Stapels gleich der Dicke der ohne Stützgewebe zu einem Stapel zusammengesetzten Rahmen wird. Das in dieser Weise hergestellte Stützgewebe bildet denjenigen Teil, der in den F i g. 3 und 4 schraffiert dargestellt ist.

Werden der Rahmen A, der Rahmen B, die wahlweise anionendurchlässige Membran 8 und das Stützgewebe 17 in der Richtung von Anode zur Kathode abwechselnd in der Reihenfolge Teil 8, Rahmen A, Teil 17, Teil 7, Rahmen B und Teil 17 zusammengesetzt, so bilden die Löcher 23 und 24 die Kanäle 11, 12, 13 und 14 zum Zu- oder Abführen der Verdünnungs- oder der Konzentrationslösung. Wie bereits bei den F i g. 3 und 4 erwähnt, fließt der Verdünnungsstrom durch den Lösungspfad, der sich zwischen den Kanälen 11,12 und der Verdünnungskammer 9 erstreckt, während der Konzentrations- strom durch den Lösungspfad 22 zwischen den Kanälen 13,14 und der Konzentrationskammer 10 fließt. Dieser Lösungspfad 22 wird dadurch geschaffen, daß ein Teil des Rahmens 20 zwischen den Löchern 23 und dem Elektrodialysierungsbezirk 21 weggeschnitten und dort die Stützgewebe eingesetzt sind. Der in den F i g. 3 oder 4 dargestellte Lösungspfad 22 ist ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung und kann in verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden. Die F i g. 2 zeigt als Querschnitt nach der LinieΙ-Γ in der Fig. 3 und nach der Linie ΙΙ-ΙΓ in der F i g. 4 den Aufbau einer Anordnung im einzelnen. Der Halterahmen 6 ist mit derselben Anzahl Löchern an denselben Stellen ver-

sehen wie die wahlweise ionendurchlässigen Membranen 7 und 8 und die Rahmen A und B.

Zwischen den beiden Halterahmen 6 werden die wahlweise kationendurchlässige Harzmembran 7, die wahlweise anionendurchlässige Harzmembran 8, der Rahmend, der RahmenZ? und das Stützgewebe 17 in vorherbestimmter Reihenfolge so zusammengesetzt, daß sich abwechselnd eine Verdünnungskammer und eine Konzentrationskammer bildet, wobei alle Glieder von den Halterahmen zwischen zwei Zuführungsrahmen 5 fest zusammengehalten werden, von welchen letztgenannten Rahmen in der F i g. 5 nur ein Rahmen dargestellt ist. Alle Anordnungen werden von einer Presse unter einem von dem Material des Rahmens 20 abhängigen geeigneten Druck zusammengepreßt. Da das Stützgewebe 17, dessen Dicke im entlasteten Zustand etwas größer ist als die des Rahmens, nicht nur am elektrodialytischen Bezirk eingelegt wird, sondern auch am Lösungspfad, und die Membran gegen den benachbarten Rahmen preßt, wird die wahlweise ionendurchlässige Harzmembran am Teil des Lösungspfades nicht abgebogen und ordnungsgemäß an die Oberfläche des Rahmens der angrenzenden Kammer angedrückt, so daß sich zwischen Membran und Rahmen keine Öffnungen bilden, weshalb die aus den Kanälen durch den Lösungspfad 22 zu den einzelnen Kammern fließende Lösung sich in keinem Falle mit der Lösung der nächsten benachbarten Kammer vermischen kann, selbst wenn die Lösungspfade verhältnismäßig breit sind. Der Lösungspfad des Rahmens A oder B, der zwischen den wahlweise ionendurchlässigen Harzmembranen 7 und 8 liegt, bildet einen rechteckigen oder quadratischen Durchlaß, der an zwei Seiten von den ionendurchlässigen Harzmembranen 7 und 8 und an den anderen beiden Seiten vom Innenrand des Rahmens umgeben ist. Da weiterhin das Stützgewebe in den Lösungspfad eingelegt wird, so wird der Abstand zwischen den Membranen selbst im Verlauf des Lösungspfades stets gleichbleibend gehalten, und der Strömungswiderstand des Lösungspfades bleibt immer konstant vor allem dann, wenn am elektrodialytischen Bezirk ein aus einem Stück bestehendes Stützgewebe eingelegt wird. Selbst in einer Anordnung mit mehreren Dialysekammern wird in allen Teilen jeder Zelle eine gleichmäßige Strömung aufrechterhalten wie auch in jeder Kammer der Anordnung. Der Halterahmen 6 weist dieselbe Anzahl von Löchern an denselben Stellen auf wie die ionendurchlässigen Harzmembranen 7 und 8 und die Rahmen A und B, so daß nach dem Zusammenbau der Anordnung die genannten Kanäle gebildet werden.

Ebenso ist der Zuführungsrahmen 5 an denselben Stellen mit derselben Anzahl von Löchern versehen wie die ionendurchlässigen Harzmembranen 7 und 8 und die Rahmen A und B. Der Rahmen 5 weist ferner je eine nach oben und nach unten gerichtete und mit dem Kanal 18 ein T bildende Bohrung 19 auf, durch welche Bohrungen die Konzentrationslösung bzw. die Verdünnungslösung zu- und abgeleitet wird. Eine Anordnung kann aus einer großen Anzahl von Membranenpaaren zusammengesetzt werden, wobei zwischen je einer Kathode und einer Anode und zwischen den Zuführungsrahmen eine Anordnung oder auch mehr vorgesehen werden kann. Diese Abwandlung der Erfindung wird später ausführlich beschrieben.

Erstens kann die Zu- oder Abführung der Konzentrations- oder der Verdünnungslösung zu den einzelnen zwischen je einer Kathode 1 und einer Anode 2 befindlichen Anordnungen, wie aus der F i g. 2 zu ersehen ist, gesondert durch die Bohrung 19 erfolgen, wobei das Ende der Bohrung 18 geschlossen wird, die durch die beiden Zuführungsrahmen S an beiden Seiten der Anordnung führt. Werden mehr als zwei Anordnungen miteinander

ίο vereinigt, so ist es andererseits auch möglich, die Zu- oder Abführung der Lösungen zu den Anordnungen von einem gemeinsamen Züführungsrahmen aus zu bewirken, und zwar durch verlängerte Kanäle, die durch Vereinigen der Bohrungen 18 und Schließen

is der Bohrungen 19 gebildet werden, so daß die Anordnung sehr lang wird. Nach der F i g. 1 strömt die Verdünnungslösung vom unteren Teil der Kammer 9 aus nach oben, während die Konzentrationslösung vom oberen Teil der Konzentrationskammer 10 aus nach unten strömt. Natürlich gibt es hierbei noch verschiedene andere Möglichkeiten. Die Strömung in der Verdünnungskammer kann nach unten und die Strömung in der Konzentrationskammer kann nach oben erfolgen sowie auch in beiden Kammern entweder nach oben oder nach unten. Wie aus der F i g. 1 zu ersehen ist, erfolgt die Zuführung der Konzentrations- und der Verdünnungslösung durch den Zuführungsrahmen an der Anodenseite und die Abführung der Lösungen durch den Zuführungsrahmen an der Kathodenseite. Es ist jedoch auch möglich, beide genannten Lösungen durch den Zuführungsrahmen an der Kathodenseite einzulassen und durch den Zuführungsrahmen an der Anodenseite abzulassen oder auch die eine Lösung an der Anodenseite einzulassen und an der Kathodenseite abzulassen, während die andere Lösung an der Kathodenseite eingelassen und an der Anodenseite abgelassen wird.

Die die Kanäle in den Rahmen und Membranen bildenden Löcher können an jedem Randteil der Rahmen vorgesehen werden, beispielsweise an dem oberen und unteren oder dem linken und rechten Teil; jedoch ist die Anordnung am oberen und unteren Teil vorzuziehen. Üblicherweise werden die Löcher, die die Kanäle zum Zuführen oder Abführen der Verdünnungslösung und die Löcher, die die Kanäle zum Zuführen und Abführen der Konzentrationslösung bilden, miteinander abwechselnd am Randteil des Rahmens angeordnet. Die Löcher zum Zu- oder Abführen der Verdünnungslösung und die Löcher zum Zu- oder Abführen der Konzentrationslösung können die gleichen oder verschieden große Durchmesser aufweisen. Weiterhin kann die Anzahl der Löcher zum Zu- oder Abführen der Verdünnungslösung an der einen Seite des Rahmens gleich der Anzahl der Löcher zum Zu- oder Abführen der Konzentrationslösung an der anderen Seite des Rahmens oder von dieser verschieden sein.

Der Abstand benachbarter Löcher voneinander beträgt vorzugsweise weniger als 30 cm. Weiterhin kann eine Linie, die die Mitten der einzelnen Löcher zum Zu- oder Abführen der Konzentrationslösung miteinander verbindet, gleich derjenigen Linie sein oder von dieser abweichen, die die Mitten der einzelnen Löcher zum Zu- oder Abführen der Verdünnungslösung miteinander verbindet. Ferner liegen die Löcher der Membranen konzentrisch zu den Löchern an den entsprechenden Stellen des

Rahmens, welche Löcher den gleichen oder verschiedene Durchmesser aufweisen können. Die Löcher der Membranen sollen an denjenigen Stellen liegen, die den Stellen entsprechen, an denen die Löcher der Rahmen liegen.

Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Rahmen sind aus einem elastischen Material hergestellt, beispielsweise aus Naturgummi, Kunstgummi verschiedener Zusammensetzung, Polyäthylen, Polystyrolharz, Polyesterharz, Harnstoff und Melaminharz, Polyvinylchloridharz, Polyacrylharz, Polyamidharz, Polyurethanharz usw. Angesichts der geringeren permanenten Deformation durch Druck sind jedoch Naturgummi und die verschiedenen Kunstgummisorten vorzuziehen.

Die Gestalt des Lösungspfades ist einfach und wird dadurch erzeugt, daß ein Teil des Rahmens in der entsprechenden Breite zwischen den Löchern und der Kammer weggeschnitten wird. Es ist jedoch eine solche Gestalt vorzuziehen, bei der die Projektionslinie des Lösungspfades im Rahmen A nicht mit der Projektionslinie des Lösungspfades im Rahmen B zusammenfällt, wenn beide Rahmen zusammengelegt werden.

Die F i g. 6 bis 10 zeigen verschieden ausgebildete Lösungspfade, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Die Fig. 11 ist eine Schnittzeichnung nach der Linie IH-III' in der Fig. 10.

Der in den F i g. 6 bis 10 schraffiert dargestellte Bezirk zeigt die Lage des Stützgewebes. Üblicherweise verläuft der Lösungspfad im Rahmen zwischen mindestens einem Teil der Kante des Loches und der Kammer, in einigen Fällen jedoch zwischen dem Loch und der Kammer, das heißt, das Loch befindet sich gänzlich im Lösungspfad. Die Weite des Lösungspfades kann konstant oder veränderlich sein; im allgemeinen wird jedoch eine gleichbleibende Weite verwendet. Die Weite des Lösungspfades liegt üblicherweise im Bereich von 5 bis 60 mm.

Die für die Verdünnungs- und die Konzentrationskammern verwendeten Stützgewebe können die gleiche oder verschiedene Ausführungen aufweisen. Selbst in derselben Kammer kann das Stützgewebe im elektrodialytischen Bezirk 21 und im Lösungspfad 22 von derselben oder verschiedener Art sein. In einigen Fällen können zwei oder mehr Stützgewebe zugleich benutzt werden, deren Webverlauf voneinander verschieden ist.

Das Stüizgewebe des elektrodialytischen Bezirks und im Lösungspfad kann aus einem Stück oder aus getrennten Stücken bestehen.

Diese als Beispiele für die Erfindung dargestellten Lösungspfade können als Lösungspfad für mindestens einen Rahmen der Konzentrations- oder der Verdünnungskammer verwendet werden. Wie aus den F i g. 3 und 4 zu ersehen ist, weisen die Rahmen der Verdünnungs- und der Konzentrationskammer dieselbe Art von Lösungspfad auf, können jedoch auch verschiedene Arten von Lösungspfaden besitzen. In denjenigen Fällen, in denen verschieden ausgebildete Lösungspfade verwendet werden, wird der Lösungspfad, der von der kleineren Menge Lösung durchströmt wird, enger bemessen.

Nachstehend wird ein Beispiel für die Konzentration von Meerwasser bei Verwendung einer elektrodialytischen Einrichtung nach der Erfindung gegeben.

250 wahlweise kationendurchlässige Harzmembranen 7 mit einer elektrodialytisch wirksamen Fläche von 100 dm², 250 wahlweise anionendurchlässige Harzmembranen 8, 249 Rahmen A nach der F i g. 3, 250 Rahmen B nach der Fig.4 und 499 Stützgewebe 17, die so zurechtgeschnitten sind, daß sie den durch den schraffierten Teil in der F i g. 3 und 4 dargestellten Bezirk einnehmen, werden zu einer Anordnung zusammengesetzt, die 249 Konzentrationskammern und 250 Verdünnungskammern aufweist, wobei der Abstand der Membranen voneinander 0,75 mm beträgt. Wie aus der F i g. 1 zu ersehen ist, wird diese Anordnung zwischen zwei Zuführungsrahmen 5 und dann zwischen zwei Elektroden, und zwar eine Kathode und eine Anode, gesetzt. Die aus Meerwasser bestehende Verdünnungsströmung (Cl-: 0,535 N; SO₄-: 0,054 N; Ca⁺⁺:0,020N; Mg++: 0,106 N; K⁺: 0,0095 N; Na⁺: 0,4535 N) strömt in einer Menge von 180 Liter pro Minute für 250 Kammern nach oben vom unteren Teil der Dialyseeinrichtung aus, während die aus konzentriertem Meerwasser bestehende Konzentrationslösung mit einer Chloridkonzentration von 3,90 N in einer Menge von 25 Liter pro Minute durch die 249 Kammern geleitet wird. Zugleich wird durch die Anordnung ein Gleichstrom mit einer Stärke von 350 Amp. geleitet. Das auf diese Weise entsalzte Wasser mit einer Chloridkonzentration von 0,27 N wird vom oberen Teil der Verdünnungskammern aus gesammelt und durch den Kanal 12 abgelassen. Die konzentrierte Lösung mit einer Chloridkonzentration von 3,90 N wird aus der Konzentrationskammer 10 in einer Menge von 37 Liter pro Minute durch den Kanal 14 abgeführt. Daher werden pro Stunde bei einem elektrischen Wirkungsgrad von 86% 720 Liter Flüssigkeit mit einer Konzentration von 3,90N erzeugt, und es entstehen keine Schwierigkeiten während des beständigen, sich über drei Monate erstreckenden Betriebes.

Bei der vorliegenden Erfindung bestehen die für Kationen selektiv durchlässigen Harzmembranen aus Kationenaustausch- Harzmembranen mit der Ionenaustauschgruppe von -SO₃H und/oder -COOH und aus für Kationen durchlässige amphoterische Ionenaustausch-Harzmembranen mit der Ionenaustauschgruppe von —SO₃H und/oder —COOH und -NR₃ (R ist H oder ein Alkylradikal), und die für Anionen selektiv durchlässigen Membranen bestehen aus Anionenaustausch-Harzmembranen mit der Ionenaustauschgruppe von NR₃ (R ist H oder ein Alkylradikal) und aus für Anionen durchlässige amphoterische Ionenaustausch-Harzmembranen mit der Ionenaustauschgruppe von NR₃ (R ist H oder ein Alkylradikal) und -SO₃H und/oder -COOH.

Claims

Patentanspruch:

Rahmen zum Zusammenbau einer Vielkammerzelle für die Elektrodialyse mit Kanäle für die Leitungen der Verdünnungs- und Konzentrationslösungen ergebenden Löchern auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens, wobei mindestens ein Loch auf jeder Seite über eine Ausnehmung im Rahmen mit dem von dem Rahmen umhüllten Raum verbunden und in dem Raum ein Stützgewebe aus einem wasserfesten Kunststoff angeordnet ist, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß das gazeartige Stützgewebe (17) zusammendrückbar und im entlasteten Zustand etwas dicker als der Rahmen ist und sich auch in die zu den Löchern führenden Ausnehmungen erstreckt.

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In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 769 307, 861693; deutsche Auslegeschrift Nr. 1032221; USA.-Patentschriften Nr. 2 894 894, 2 948 668.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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