DE2757383A1 - Verfahren zum abtrennen von ionen aus einem stroemenden fluid und vorrichtung zur durchfuehrung desselben - Google Patents
Verfahren zum abtrennen von ionen aus einem stroemenden fluid und vorrichtung zur durchfuehrung desselbenInfo
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Description
- Verfahren zum Abtrennen
- von Ionen aus einem strömenden Fluid :und Vorrichtung zur Durchführung desselben Verfahren zum Abtrennen von Ionen aus einem strömenden Fluid und Vorrichtung zur Durchführung desselben Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Ionen aus einem strömenden Fluid.
- Die an sich naheliegende Möglichkeit, Trink- und Süßwasser durch eine Entsalzung von Meerwasser zu gewinnen, hat bislang noch nicht zu Anlagen geführt, die hinsichtlich der Entstehungs- und/oder Unterhaltskosten wirtschaftlich befriedigen können. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind im wesentlichen in Forschung und im Anlagenbau zwei konkurrierende Verfahren vertreten: Die Entsalzung durch Destillation und die Entsalzung durch Membranprozesse. Das Fehlen von preiswerten Energiequellen verhindert zum einen an vielen Orten einen wirtschaftlichen Einsatz von Destillationsverfahren, zum anderen ergeben sich durch die korrodierenden Eigenschaften des erhitzten Salzwassers Werkstoffprobleme. Auch das Problem einer Verkrustung von Wärmetauschern ist noch nicht hinreichend gelöst.
- Bei den Membranprozessen entstehen hohe Energiekosten zur Erzeugung des Drucks, der notwendig ist, um das Wasser durch die Membranen pressen. Diese Energiekosten sind jedoch geringer als bei den Destillationsverfahren. Die bisherige Erfahrung zeigt jedoch, dass die Membranen alle zwei bis drei Jahre ausgetauscht werden müssen. Die Verwendung von Membranen bei Salzkonzentrationen von mehr als 1% ist zudem problematisch, so dass einstufige Membranprozesse bislang im wesentlichen nur zur Entsalzung von Brackwasser verwendbar sind.
- Aus der DT-OS 1 811 114 ist schliesslich ein Verfahren zum Entsalzen von Meerttasser bekannt, bei dem das Meerwasser durch nichtleitende Röhren gepumpt wird, welche auer zur Pumprichtung des Wassers von einem Magnetfeld durchsetzt sind, wobei die an Stellen normal zur Flussrichtuna des Meerwassers und zur Richtung des Maqnetfelds eine höhere Ionenkonzentration aufweisenden Wassermengen durch in Strömungsrichtung angeordnete Rohre von dem in der Mitte fliessenden Strom gereinigten Wassers getrennt werden sollen. Mit Permanentmagneten ist eine derartige Stofftrennung aufgrund der erforderlichen hohen Feldstärken im industriellen Maßstab nicht durchführbar, so dass Elektromagnete verwendet werden müssen. Dies erfordert hohe Investitionskosten für die Elektromagnete, die Eisenkerne, die Starkstromgleichrichter etc. Bei einem Betrieb dieser bekannten Anlage ergeben sich zudem hohe Energiekosten durch die VerlustwMrme der Magnete und die bei den benötigten Stromst#rken grossen elektrischen Leistungsverluste. Die Verlustwc9rme der Elektromagnete bedingt zudem eine ungleichmbssige Erwärmung des durch die Anlage strömenden Fluids, wodurch Turbulenzen in der Strom mung entstehen, welche eine bereits eingetretene Entmischung der zu trennenden Stoffe teilweise wieder rückgSngJg machen. Auch die in den Eisenteilen der tragenden Struktur der Anlage induzierten magnetischen Wirbelfelder und die dadurch bedingten Feldverluste wirken sich nachteilig aus.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen von Ionen aus einem strömenden Fluid zu schaffen, das in den Investitions- und in den Betriebskosten wesentlich günstiger ist als die bislang bekannten Verfahren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man das Fluid eine nichtleitende Kammer so durchfliessen lässt, dass es diese vollstHndig ausfüllt, dass man das Fluid dabei ein quer zur Strömungsrichtung anliegendes elektrisches Feld über eine derartige Strecke durchlaufen lässt, dass zumindest in einem Teil des StrEimungsquerschnitts eine Entmischung zwischen Ionen und Fluid stattgefunden hat, und dass man die Strömung des Fluids anschliessend in zumindest zwei Teilströmungen unterteilt, von denen die eine das an Ionen verarmte oder befreite Fluid und die zumindest eine andere ein mit Ionen angereichertes Fluid enthält.
- Das erfindungsgemässe Verfahrenlbedingt zum einen geringe Investitionskosten, da eine entsprechende Anlage einfach ist und zu ihrer Herstellung weder aufwendige Werkstoffe noch Präzisionsteile benötigt werden. Auch die Kosten für den Unterhalt bzw. die Wartung der Anlage sind bescheiden, da keine Teile verwendet sind, die einem Verschleiss unterliegen und deshalb regelmässig überprüft und ausgetauscht oder gereinigt werden messen. Da auch der zur Durchführung des Verfahrens benötigte Energiebedarf gering ist, wird es möglich, auch im qrosstechnischen Maßstab eine wirtschaftliche Abtrennung von Ionen aus strömenden Fluiden durchzuführen.
- Bei dem erfindungsgemflssen Verfahren wird das Fluid hevorzugt in laminarer Strömung durch das elektrische Feld geleitet. Als elektrisches Feld wird dabei vorzugsweise ein über weite Bereiche homogenes elektrisches Feld verwendet. Aus Energiegründen ist es günstig, wenn das Fluid aufeinanderfolgend durch mehrere elektrische Felder hindurchgeführt wird, wobei die in Strnmunosrichtuno aufeinander folgenden Felder gegenüber den jeweils zuvor liegenden eine erhöhte Feldstärke aufweisen.
- Fiir die Wirksamkeit der Trennung ist es giinstig, wenn die elektrischen Feldlinien im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids verlaufen, weil in diesem Fall auf die in Strömungsrichtung bewegten Ionen die grösste Kraftwirkung senkrecht zur Bewegungsrichtung ausgeübt wird.
- Das Verfahren eignet sich zur Trennung von jeglichen Fluiden, besonders jedoch zur Reinigung von Flfissiqkeiten, wobei bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer derartigen Verfahrensführuna für das Verhältnis zwischen dem Strömungsweg 1L der Flijssigkeit im elektrischen Feld und der Erstreckung d des Stromungsauerschnitts in Feldrichtung folgende Beziehung gilt: wenn mit vL die mittlere, dh. integrierte bzw. durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit der Flfissiqkelt, mit y deren Viskosität, mit r der Radius der geladenen Partikel in der Flüssigkeit, mit z. die Zahl der Flementarladungen der einzelnen Partikel, mit eO die Elementarladung, mit E der Betrag der angelegten wirksamen Feldstärke und mit g r die r Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit bezeichnet ist. Die zur Trennung verwendeten elektrischen Felder werden vorzugsweise durch Spannungen von etwa 1 kV bis etwa loo kV erzeugt, die von aussen an zwei einander gegenüberliegende Seiten des strömenden Fluids angelegt werden.
- Die Spannungen sollen möglichst nahe an der Durchschlagsgrenze liegen, wobei die so erzeugte Feldstärke mbglichst nahe an der Durchschlagsgrenze des jeweiligen Bereichs der Kammer liegen soll.
- Zweckmässigerweise werden, abgesehen von dem an Ionen verarmten Teil des Fluids, zwei getrennte, mit Ionen unterschiedlichen Vorzeichens angereicherte Teilströmungen aus der Kammer herausgeführt, von denen zumindest die eine zur Aufladung eines Kondensators verwendet wird, der zur Erzeugung des elektrischen Ablenkfeldes dient oder beiträgt.
- Vorzugsweise werden hiermit die nahe dem Eingang der Kammer liegenden Kondensatornlatten aufgeladen, zwischen denen eine geringere Spannung herrscht als an den Ablenkplatten, die, in Strömungsrichtung gesehen, näher am Ende der Kammer liegen.
- Die mit Ionen angereicherten Teilströmungen werden am Ende der Kammer von deren Wandungsbereich bevorzugt in Strömungsrichtung abgezogen. Es ist jedoch auch möglich, die mit Ionen angereicherten Teilströmungen in beliebiger Richtung abzuziehen, wenn ein Unterdruck angelegt ist.
- Wenn das zu trennende Fluid eine leitende Fliissigkeit ist, wird diese bei der Durchführung des 5terfahrens bevorzugt geerdet, da sich hierdurch beim Eintritt in die Anlage und bei deren Austritt aus derselben keine Sicherheitsprobleme ergeben.
- Gemäss einer Weiterbildung des erfindunosgemsse Verfahrens lässt man das Fluid vor Durchlaufen des neuer zur Strömungsrichtung anliegenden elektrischen Feldes ein inhomogenes elektrisches oder magnetisches Feld durchlaufen, das auf die gleichnamig geladenen Partikel der einen Ladungssorte eine sammelnde Linsenwirkung ausübt, welche diesen Partikeln eine, der Kraftwirkung des quer zur StrKmungsrichtung anliegenden elektrischen Feldes gleichgerichtete Bewegungskomponente erteilt. Dies ist ffir die Energiebilanz des Trennungsvorganges vorteilhaft.
- Das Verfahren kann nicht nur, wie vorstehend beschrieben, einstufig, sondern auch mehrstufig, gegebenenfalls im Kreislauf durchgeführt werden, wobei man dem Fluid zur Vermeidung von Turbulenzen, die durch Wärmestau auftreten können, mittels Wä.rmeaustauschern die während der Ionentrennung aufgenommene Wärme entzieht. Die Wärmetauscher sind bevorzugt zwischen den einzelnen Stufen angeordnet oder bei sehr langen Stufen zwischen verschiedenen Elektrodenpaaren.
- Das erfindungsgemNsse Verfahren eignet sich besonders zur Abtrennung von Ionen dissoziierter Salze aus geringer dissoziierten Lösungsmitteln, insbesondere zum Entsalzen von Meerwasser und/oder industriellen Abwässern. Eine weitere bevorzugte Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht im Reduzieren des SSuregehalts von Fruchtsäften oder Weinen.
- Zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens eignet sich besonders eine Vorrichtung, die aus einer rohrartigen Kammer besteht, in die eine Zuführung filr das Fluid mündet, sowie zumindest zwei voneinander getrennte aus der Kammer herausführende Auslässe, von denen der eine für das an Ionen verarmte Fluid, der zumindest eine andere für das mit Ionen angereicherte Fluid dient. Eine geeignete Vorrichtung, beispielsweise eine Pumpe, fördert das Fluid in kontinuierlicher Strömung durch die Kammer.
- Hohe Förderdrücke der Pumpe sind hierbei nicht notwendig, da sie lediglich die Strömungsverluste in der Anlage ausgleichen müssen. An der Kammer sind erfindungsgemäss zumindest zwei einander gegenüberliegende, auf unterschiedliches elektrisches Potential bringbare und qegenfiber dem Fluid isolierte Elektroden derart angeordnet, dass das Fluid zwischen ihnen hindurchströmt. Durch die Isolation der Elektroden wird verhindert, dass bei leitenden Fluiden ein Strom zwischen ihnen fliesen kann, der zu einer elektrolytischen Zersetzung sowie zu durch Erwärmung des Fluids bedingten Energieverlusten und zu Ritekmischungserscheinungen führen wird. Mit dieser Maßnahme ist zugleich die Korrosionsgefahr der Elektroden gebannt.
- Aus diesen Gründen empfiehlt es sich, auch zumindest das Innere der gesamten Kammer aus einem elektrisch nicht leitenden Material zu fertigen oder mit einer Schicht aus einem elektrisch nicht leitenden Material zu überziehen. Hierdurch lässt sich ein preiswertes Elektrodenmaterial verwenden, zB ein dünner Film aus aufgedampftem Aluminium, da keine Korrosionsgefahr besteht.
- Zweckmässigerweise werden die Elektroden auf ihrer dem Innern der Kammer zugekehrten Seite mit einer Isolierschicht überzogen, wonach sie unmittelbar zwei einander gegenüberliegende Wandungen der Kammer bilden. Die Elektroden werden vorzugsweise parallel zueinander in Paaren angeordnet, welche bevorzugt die gleiche Fläche und Gestalt aufweisen.
- Günstigerweise nehmen die einander eenherliegenden Elektroden eines Elektrodenpaares gegenüber dem Fluid eine dem Betrag nach gleiche, dem Vorzeichen nach entgegengesetzte Potentialdifferenz ein.
- Die Ausdehnung der Kammer in Feldrichtung ist wesentlich kleiner als quer zur Feld- und quer zur Str(imungqrichtut Zumindest in der mit den Elektroden versehenen Bereich ist der Strömungsquerschnitt der Kammer bevorzugt konstant.
- Besonders günstig scheint ein im wesentlichen rechteckförmiger Querschnitt zu sein.
- Gemäss einer besonders bevorzugten Ausfiihrungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung gilt für die Längserstreckung 1L der Elektroden und den Abstand d zwischen diesen die folgende Beziehung: wenn mit vL die Stromungsgeschwindigkeit der Fltissigkeit, mit'# deren Viskosität, mit r der Radius der geladenen Partikel in dem Fluid, mit zi die Zahl der Elementarladungen der einzelnen Partikel, mit eO die Elementarladung, mit E der Betrag der angelegten wirksamen Feldstärke und mit #r die Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit ber zeichnet ist.
- Durch die vorgenannte Beziehung wird sichergestellt, dass am Ende der Anlage die erwfinschte Entmischung zwischen dem Fluid und den in ihm befindlichen Ionen stattgefunden hat.
- Die folgenden rechnerischen ttberlegungen erläutern den vorstehenden Sachverhalt: Die von dem elektrischen Feld eines Elektrodenpaares auf die mit dem Fluid zwischen dem Elektrodenpaar hindurchströmenden Ionen ausgeiibten Kräfte lassen sich durch folgende Beziehung wiedergeben: F =q ~ E (1) wobei Q die Ladung der Partikel, E die wirksame elektrische Feldstärke bedeuten.
- Auf die in dem Fluid enthaltenen Ionen - im Falle der Meerwasserentsalzung im wesentlichen die in Wasser dissoziierten Na+ und Cl#-Ionen - wirkt neben der in Formel (1) angegebenen Coulomb'schen Anziehungskraft, welche die genannten Partikel in Richtung auf die Elektroden zu beschleunigen versucht, eine retardierende Reibungskraft, welche die Bewegung der Partikel in Richtung auf die Elektroden bremst.
- Diese Reibungskraft lMsst sich nach dem Stokes'schen Widerstandsgesetz durch folgende Formel ausdrücken: FW 5 6T t-r-vT (2) In Anbetracht der geringen Wanderungsgeschwindigkeit der Ladungsträger sei hier modellm#ssig davon ausgegangen, dass die geladenen Partikel in Form einer Kugel mit dem Radius r vorliegen und laminar umströmt seien. v bezeichnet die Wanderungsgeschwindigkeit der geladenen Partikel. Mitt ist die Viskosität des Fluids bezeichnet, im Falle der Meerwasserentsalzung diejenige von Wasser.
- Durch Gleichsetzen der obigen Gleichungen (1) und (2) ergibt sich im Kräftegleichgewicht für die geladenen Partikel deren Wanderungsgeschwindigkeit v durch folgende Beziehung: Hierin bedeuten Er ie die Dielektrizitätskonstante des in das r Feld E eingebrachten Fluids, zi die Zahl der Elementarladungen der einzelnen Partikel und eo die Elementarladung.
- Aus der konstruktiv vorgegebenen, zur Entmischung des Fluids erforderlichen Ablenkung der geladenen Partikel 1T und deren Wanderungsgeschwindigkeit v im elektrischen Feld ergibt sich die mittlere Verweilzeit r eines geladenen Partikels in der Trennvorrichtuna durch folgende Beziehung: Aus der Verweilzeit ~ der geladenen Partikel im Ablenkfeld lässt sich bei gegebener mittlerer Durchstrmungsaeschwindigkeit v des Fluids zwischen den Elektroden die zur Durchführung einer Entmischung notwendige Bau länge 1 des L Elektrodenbereichs gemäss folgender Beziehung berechnen: Durch Einsetzen der Formel (3) erhält man das für die Geometrie der Trennvorrichtung wichtige Verhältnis von Strömungsweg 1L zur Ablenkstrecke l: Die Kammer ist am Austrittsende des Fluids durch zumindest zwei mit ihren Enden parallel zu den Elektroden ausgerichtete Wandungen in zwei Rand- und einen Mittelbereich unterteilt, in welche die verschiedenen Ausltisse aus der Kammer münden.
- Durch diese Maßnahne wird verhindert, dass sich am Ende der Kammer die in Nachbarschaft zu den Elektroden mit Ionen angereicherten Teilströmungen wieder mit der in der Mitte der Kammer befindlichen, an Ionen verarmten Teilströmung des Fluids vermischen. Die Wandungen reichen in der Kammer bis in den Elektrodenbereich hinein, vorzugsweise eine Strecke die bis zu zwei Elektrodenabständen entspricht.
- In einer Weiterbildung der Erfindung enthält die Vorrichtung im Bereich der Zuführung des Fluids in die Kammer zumindest eine für die gleichnamig geladenen Partikel der einen Ladungssorte eine Sammelwirkung ausWibende elektrische oder magnetische Linse, deren Achse in Richtung auf diejenige der einander gegenüberliegenden Elektroden geneigt ist, welche die genannten geladenen Partikel anzieht. Im Falle einer elektrischen Linse liegt die erste der zumindest drei Lochelektroden am Miindungsbereich des Fluids in die Kammer und die letzte im Bereich des ersten Ablenkplattenpaares.
- Die beiliegende Zeichnung dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung: Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm von einer erfindungsgemässen Meerwasser-Entsalzungsanlage; Fig. 2 zeigt einen Ouerschnitt durch eine Trennkammer; Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die in Fig.2 gezeigte Trennkammer.
- Die in Fig.1 gezeigte Meerwasser-Entsalzungsanlage besteht aus einer Kammer K, der Meerwasser M mittels einer Pulse P zugeleitet wird. In der Kammer K wird durch ein senkrecht zur Durchflussrichtung des Meerwassers angelegtes elektrisches Feld eine zunehmende Trennung zwischen den im Meerwasser dissoziierten Salzionen und dem Reinazasser bewirkt.
- Die Ionen konzentrieren sich dabei zunehmend im Bereich der Kammerwandung, so dass aln rechten Ende der Kammer eine mit t Ionen angereicherte Sole S abgezogen wurden kann. Von der Mitte der Kammer wird das Reinwasser R aus der Kammer herausgeführt. In der Salzwasserzuleituncj und in der Reinwasserableitung ist zur Überwachung des #7erfahrens je ein Leitfähigkeitsmeßgerät L angebracht. Der Aufbau der Kammer K ist in den Fig.2 und 3 nhcr darqestellt.
- Der Querschnitt von Fig.2 zeigt die sich über die gesamte Querseite der Kammer erstreckenden, einander gegenilberliegenden Elektroden 1 und 1' , die mit Isolationsschichten 2 von dem Innern der Kammer getrennt sind. Die Elektroden und die Isolation sind im Innern einer tragenden Struktur 3 aufgebracht, welche die im Querschnitt rechteckförmige Kammer bildet. Mit dem Bezugszeichen 4 sind zwei parallel zu den Elektroden 1,1' ausgerichtete Wandungen bezeichnet, die das Innere der Kammer in zwei Rand- und einen Mittelbereich unterteilen, in welche die Auslässe 6 und 6' fiir die Sole und der Aus lass 5 für das Reinwasser R munden.
- Die Anlegung der Spannung an die Elektroden 1,1' erfolgt mittels Zuleitungen 7,7'. Das Meerwasser wird in die Kammer durch eine Zuleitung 8 eingeführt.
Claims (29)
- Patentansprüche 1. Verfahren zum Abtrennen von Ionen aus einem strömenden Fluid, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass man das Fluid eine nichtleitende Kammer so durchfliessen lässt, dass es diese vollständig ausfüllt, dass man das Fluid dabei ein quer zur Strbmungsrichtung anliegendes elektrisches Feld über eine derartige Strecke durchlaufen lässt, dass zumindest in einem Teil des Strt>mungsauerschnitts eine Entmischung zwischen Ionen und Fluid stattgefunden hat, und dass man die Strömung des Fluids anschliessend in zumindest zwei Teilströmungen unterteilt, von denen die eine das an Ionen verarmte oder befreite Fluid und die zumindest eine andere ein mit Ionen angereichertes Fluid enthält.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid in laminarer Strömung durch das elektrische Feld geleitet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein homogenen elektrisches Feld verwendet wird.
- 4. Verfahren nach einer. der vorstehenden Ansrriiche, dadurch gekennzeichnet, dass man das Fluid aufeinanderfolgend durch mehrere elektrische Felder hindurchffihrt, wobei die in Str~imungsrichtung aufeinanderfolgenden Felder gegenüber den jeweils zuvor liegenden ei.ne erhöhte Feldstärke aufweisen.
- 5. Verfahren nach einen der vorstehenden Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Feldlinien im wesentlichen senkrecht zur Strörnungsrichtung des Fluids verlaufen.
- 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus Fluid eine Flüssigkeit verwendet wird, und dass fijr das VerhXltnis zwischen dem Strömungsweg 1L der Flüssigkeit im elektrischen Feld und der Erstreckung d des Strömungsauerscbnitts in Feldrichtung folgende Beziehung gilt: wenn mit # vL die mittlere Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, mit @ deren Viskosität, mit r der Radius der geladenen Partikel in der Flfissiqkeit, mit z die Zahl der Elementarladunaen der einzelnen Partikel, mit eg die Elementarladung, mit E der Betrag der angelegten wirksamen Feldstärke und mit £ rdie Dielektriziteitskonstante der r Flüssigkeit bezeichnet ist.
- 7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Felder durch eine von aussen an zwei einander gegenüberliegende Seiten des strömenden Fluids angelegte Spannung von etwa 1 bis etwa loo kV erzeugt werden.
- 8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansnrfiche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei getrennte, mit Ionen angereicherte Teilstro#mungen aus der Kammer herausgeführt werden, von denen die eine die positiven Ionen und die andere die negativen Ionen enthalt.
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Ladungstr#ger der Ionen aus zumindest einem der mit diesen angereicherten Teilströmungen zur Aufladung zumindest eines Kondensators verwendet werden, der zur Erzeugung des elektrischen Ablenkfeldes dient oder beiträgt.
- 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Ionen angereicherten Teilströmungen am Ende der Kammer von deren Wandungsbereich in Strömungsrichtung abgezogen werden.
- 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 mit 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Ionen angereicherten Teilströmungen am Ende der Kammer von deren Wandungsbereich durch Unterdruck in beliebiger Richtung abgezogen werden.
- 12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid eine leitende Flüssigkeit verwendet wird, die bei der Durchführung des Verfahrens geerdet ist.
- 13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Fluid bei seinen Durchgang durch das quer zur Strömungsrichtung anliegende elektrische Feld und den jeweiligen beiden Elektroden der dieses Feld erzeugenden Elektrodenpaare eine Potentialdifferenz erzeugt wird, die dem Betrag nach gleich, dem Vorzeichen nach entgegengesetzt ist.
- 14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man das Fluid vor Durchlaufen des quer zur Strömungsrichtung anliegenden elektrischen Feldes ein inhomogenes elektrisches oder magnetisches Feld durchlaufen lässt, das auf die gleichnamig geladenen Partikel der einen Ladungssorte eine sammelnde Linsenwirkung ausübt, welche diesen Partikeln eine der Kraftwirkung des quer zur Strömungsrichtung anliegenden elektrischen Feldes gleichgerichtete Bewegungskomponente erteilt.
- 15. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Abtrennung der Ionen dissoziierter Salze aus geringer dissoziierten Lösungsmitteln.
- 16. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14 zur Entsalzung von Meerwasser und/oder industriellen Abwässern.
- 17. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Reduzieren des Säuregehalts in Fruchtsäften oder Weinen.
- 18. Vorrichtung zum Abtrennen von Ionen aus strdmenden Fluiden, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 12, mit einer rohrartigen Kammer, einer in die Kammer milndenden Zuführung für das Fluid und mit zumindest zwei voneinander getrennten, aus der Kammer herausführenden Auslässen, von denen der eine fr das an Ionen verarmte Fluid, der zumindest eine andere für das mit Ionen angereicherte Fluid dient, und mit einer Einrichtung, um das Fluid in kontinuierlicher Strömung durch die Kammer zu fördern, gekennzeichnet durch zumindest zwei einander gegenüberliegende, auf unterschiedliches elektrisches Potential bringbare und gegenüber dem Fluid isolierte Elektroden, die derart an oder in der Kammer angeordnet sind, dass das Fluid zwischen ihnen hindurchströmt.
- 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Innere der Kammer aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht oder mit einer Schicht aus einem elektrisch nicht leitenden Material überzogen ist.
- 20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch nekennzeichnet, dass die Elektroden auf ihrer dem Innern der Kammer zugekehrten Seite mit einer Isolierschicht überzogen sind und zwei einander gegenfiberliegende Wandungen der Kammer bilden.
- 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 ff., dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden parallel zueinander verlaufen und/oder die gleiche Fläche und Gestalt aufweisen.
- 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 ff., dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüberliegenden Elektroden eines Elektrodenpaares gegenüber dem Fluid eine dem Betrag nach gleiche, dem Vorzeichen nach entgegengesetzte Potentialdifferenz aufweisen.
- 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 ff., dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der Kammer in Feldrichtung wesentlich kleiner ist als quer zur Feld-und quer zur Strömungsrichtung.
- 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 ff., dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt der Kammer zumindest in dem mit den Elektroden versehenen Bereich konstant ist.
- 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 ff., dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer in Strömungsrichtung einen rechteckförmigen Ouerschnitt aufweist.
- 26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 ff., dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der L8ngserstreckun(, 1L der Elektroden und dem Abstand d zwischen diesen die Beziehung gilt: wenn mit vL die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, mit 1 deren Viskosität, mit r der Radius der geladenen Partikel in dem Fluid, mit zi die Zahl der Elementarladungen der einzelnen Partikel, mit eO die Elementarladung, mit E der Betrag der angelegten wirksamen Feldstärke und mit E die Dielektrizitätskonstante der Fltissiakelt bezeichnet ist.
- 27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 ff., dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer an dem Austrittsende des Fluids durch zumindest zwei mit ihren Enden parallel zu den Elektroden ausgerichtete Wandungen in zwei Rand- und einen Mittelbereich unterteilt ist, in welche die verschiedenen Auslässe aus der Kammer münden.
- 28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen bevorzugt eine Strecke, die bis zu zwei Elektrodenabst#nden entspricht, in den Elektrodenbereich hineinreichen.
- 29. Vorrichtung nach einem der AnsPruche 18 ff., dadurch gekennzeichnet, dass iin Bereich der Zuführung des Fluids in die Kammer zumindest eine für die gleichnamig geladenen Partikel der einen Ladungssorte eine Sanmelwirkung ausübende elektrische oder magnetische Linse angebracht ist, deren Achse in Richtung auf diejenige der einander gegenüberliegenden Elektroden geneigt ist, welche die genannten geladenen Partikel anzieht.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE7614597 | 1976-12-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2757383A1 true DE2757383A1 (de) | 1978-06-29 |
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ID=20329859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19772757383 Withdrawn DE2757383A1 (de) | 1976-12-28 | 1977-12-22 | Verfahren zum abtrennen von ionen aus einem stroemenden fluid und vorrichtung zur durchfuehrung desselben |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2757383A1 (de) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0065489A1 (de) * | 1981-05-20 | 1982-11-24 | Jenoptik Jena G.m.b.H. | Anordnung zur Veränderung der Salzkonzentration von Flüssigkeiten |
| EP0065490A1 (de) * | 1981-05-20 | 1982-11-24 | Jenoptik Jena G.m.b.H. | Anordnung zur Veränderung der Salzkonzentration von Flüssigkeiten |
| WO1990012758A1 (de) * | 1989-04-19 | 1990-11-01 | Dombaj Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur meerwasserentsalzung und zur gewinnung von energie und der im meerwasser enthaltenen rohstoffe |
| US5128043A (en) * | 1991-02-13 | 1992-07-07 | Wildermuth Glen W | Method and apparatus for purifying liquids |
| GR900100389A (el) * | 1990-05-21 | 1992-07-30 | Dombaj Gmbh | Μεθοδος και διαταξις δια την αφαλατωση θαλασσιου υδατος και για την παραγωγη ηλεκτρικης ενεργειας και πρωτων υλων εκ του θαλασσιου υδατος |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE314171C (de) * | ||||
| US3883412A (en) * | 1974-01-30 | 1975-05-13 | Us Navy | Desalination process |
-
1977
- 1977-12-22 DE DE19772757383 patent/DE2757383A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE314171C (de) * | ||||
| US3883412A (en) * | 1974-01-30 | 1975-05-13 | Us Navy | Desalination process |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ANN: Encyklopädie d. techn. Chemie, Bd. 3, S.283-284, 1973 * |
| BUDI?KA: Grundlagen d. physik. Chemie, 8. Aufl., 1969, S.656 |
| BUDICKA: Grundlagen d. physik. Chemie, 8. Aufl., 1969, S.656 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0065489A1 (de) * | 1981-05-20 | 1982-11-24 | Jenoptik Jena G.m.b.H. | Anordnung zur Veränderung der Salzkonzentration von Flüssigkeiten |
| EP0065490A1 (de) * | 1981-05-20 | 1982-11-24 | Jenoptik Jena G.m.b.H. | Anordnung zur Veränderung der Salzkonzentration von Flüssigkeiten |
| WO1990012758A1 (de) * | 1989-04-19 | 1990-11-01 | Dombaj Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur meerwasserentsalzung und zur gewinnung von energie und der im meerwasser enthaltenen rohstoffe |
| GR900100389A (el) * | 1990-05-21 | 1992-07-30 | Dombaj Gmbh | Μεθοδος και διαταξις δια την αφαλατωση θαλασσιου υδατος και για την παραγωγη ηλεκτρικης ενεργειας και πρωτων υλων εκ του θαλασσιου υδατος |
| US5128043A (en) * | 1991-02-13 | 1992-07-07 | Wildermuth Glen W | Method and apparatus for purifying liquids |
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