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L'invention se rapporte aux installations et procc 's pour 1'alectrodia.lyse de liquides dans lesquels des ions d'une solution sont \lil:lin6s en faisant ¯7xss;ar cette solution au ".Oi±18 par une- ceijulc- des cellules adjacentes ')['1' U'le ;.e'21r'ne s81ecL:Lve, et en faisant passer un courani continu en f:(rie dans
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ces cellules.
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re telles installations pour la CI'ô J-'l.r['J5r::.1tt,)'1 électt clin.lytique el e' f'olutiol1f' ou non1' la concenbration de solutions sont connues et on!', (11ft <' 15 décrites va. plusieurs s rc ;, i?1 ;: <* s , CO'Î'lle par eX(3-!!Jle, (''ans le brevet n.Í.1(J'i('nin 11 l.1;.1n5 et dans un article de lli? r t n. ""6;ji e ;., Rt 1:\'. Strauss dans rrl'e7.vt: iv¯ca C1rt'.'.icn. Acta" 23 (19fi.o) p. 795-800.
Il est cr)[1rilli au'?, la ;"Llx'f'1.('C' (l"f ',(','11.t'nn(f; en con LRct
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avec des solutions électrolytiques, il se produit nar le passade de courant électrique continu, un. phénomène (le polarisation qui peut, entre autres, nodifier le PH et accroître ou décroître la concen- tration en électrolytes dans les solutions qui se trouvant à la surface de la membrane, de sorte que la tension sur la surface en question augmente ou diminue, respectivement. Ces phénomènes de polarisation sont amplement traites dans un article de Erich
Manegold & Karl Kalauch dans "Kolloid Zeitschrift" 86 (1939) p.313-329.
Suivant le procédé décrit dans le brevet principal n 495.100, le liquide est pour cette raison, conduit dans la cel- lule d'électrodialyse en un courant turbulent. De cette façon les phénomènes de polarisation sont fortement réduits. Cependant, dès que la configuration géométrique d'une cellule devient telle:nent compliquée, qu'il est impossible d'en calculer le nombre de Reynolds, on ne peut plus déterminer à priori la vitesse de courant à laquelle le liquide sera turbulent, et celle à laquelle il ne le sera nas.
On n'a pas pu faire plus que de reconnaître que le courant turbu- lent est souhaitable (voir Industrial Engineering Chemistry Vol. 47 (1955), p. 50-60 et en particulier p. 59).
Suivant l'invention, on diminue également considérablement la formation de pellicules polarisées, et les modifications locales du PH, en utilisant une vitesse minimum déterminée pour la solution traitée dans une cellule d'une installation d'électrodialyse, en contact avec deux membranes sélectives.
Le but de l'invention est de diriger, la solution à dessa- ler à travers une installation d'électrodialyse à une vitesse telle que le mélange intégral du liquide dans.la cellule d'électrodialyse, soit obtenu uniquement par le courant, afin de limiter au minimum les modifications du PH dans chaque partie des cellules, et surtout pour réduire dans les pellicules de liquide contre les membranes, la formation de couches superficielles à basse concentration électrolytique et à grande résistance.
La vitesse minimum requise à cet
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f''1w i: rwrr :ill' le'll '" l't-",) (.\:J()I1.l' "vi 1;.,;,'(, <':l'j 1:.1 (11](', de r ,'(7¯%T'l..'-"a tion".
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fa le i.'011V(;r'lcnt Chl 11(111'j (:() ert i: ':O :w'.: W,^'i- ni.rT:i.l''7 cette "vitesse ci?1 .1;1,1?.u.v de coo7.nri.sm(;'i¯rmf ro¯ ')(:1)t 1;J".:: {,t-h:l1"';. ont a ôààlii,t '-le baser tlv"()r1.(1l,lC', (lne 1 vitr.;::;;8 crj t1.(I1)(; de clÓPol[1l'if1ation ')ellt être d6±;inie nroif:t9.v.'rc:mt nirl.a formule
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Vcrit = K..t.;; .1¯.¯4'" n .1.2 . CI) (Î*-2.. iii-) e dans laquelle
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v crit la vitesse de courant à lar'uelle la tension car cellule Cr1.t (l'électrodialyse est de 125% <e la tension calculée 'sans polarisation ( #).
K = constante sans dimension.
# = rendement coulomb. i ='densité de courant.
F = Faraday D = constante de diffusion de l'électrolyte dans la solution.
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c = concentration de 7¯' lectrol.yte dans le licuidë d'apport.
L = longueur rnoyenne libre de parcours du liquide le long de 1. me. iMrane dans la cellule (:J'électroc1ie.lyse (1,5 cm).
Ú = épaisseur de la cellule d'éleetrorlia7¯Sse: n = viscosité du liquide à la température de travail. n = ca 1 (semblait être expérimentalement ca 0,8 pour le chlorme de sodium.
C = densité du liquide.
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Suivant 1¯'i¯iwewtion, on 6vitn des modifications localep du PII, et on empêche la forr,mtln1'1 de l')e11 i 11ler "")o10rirccf sur jr. surface des ^c,;,rranor dans une inrtnilation ri'f.J,cctro(l LF1J.;rse, en utilisant un courant turbulent dO1 la vitfr^o est snp/ri "111'e à la vitesce crj +,},nlJ8 de Cl(:'()JJ)ri.'FItl0n, t(11,lJJ (1l1.'iw1:1..c'u/(' ')[11' la for- #:tule ci-dès eus.
T3'j r"t r'ue 1,? (l':'1'n'lrq' "1 '01101": t?i,'n.rj r;u<> do la formule 1 ni, r.'..F3'i¯7-irr"nnni; fr"""l'.(1]l(J l'i.llf1,'F:nr: r101" 7j Î(',:h,,l: teT"')':1" r(" r¯'L':Î'.( ')r'''111n 1';1; w1r"i ;f'in1,". TJ) va dn 'j.r,j (,1l'111'r' : rl r :) '' :] C'Vt0 rc cmi-
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rpiit favoriserait le d"lr)c'..:'':nt'. t 11'to'lf' '0f' ':01][''''-::' ,1,' !-fer '1r.f' des nenbranes et, 1I' t'ptL i C'll'Y1 , 1:; ' ¯¯r717-i7.n ':0 1 c0nc':ntr:t;:f#I dans ces couches.
Le 1X!'lc1cl!'(.m l:; ('ol1',o":h 7 r<<; ; <- .>:fit C,:t1:C: irfJJ1r'r:.r; : un faible rendement CaulO'11) f'J r:-'11 fir; r'ue 1-F, anionp t 1 (.:f' nFsi.rï'v:.' des cellules de ri.nqap:e rC'r7f?Ctj¯'(rf?S '1P;;ent ,. 111' la :. ","h1'é'De r1T1B les cellules de Cl';8ltr'S? '1J:1:; ]o3 '1ellic:l)1(f. ,101 2ri8'ê:S (1'3 F',i.1)ln concentration, ce qui 'ontrrie 11" ,1 ;¯!"i1;.1J.tton de e 18. CO'lC'-l1 t1':"';10n dans les nellicules [:uijerfictel1cf'. t'j. 1;"1 (:0(:rlt1'."d1')n QM sel t plus élev0e, l'[11ort datons verf lr:s coLichs limites 1"121'-"'-7 "81' suite cle la. d3ffusio:l., plus grand que tour une faible concE:nt1'p"tioD; c'ert pour cela oue des concentrations élevées de sel e=oep4cln<nt l'a¯:narition de phénomènes de polarisation.
L'influence de 1 ' 6 j¯o 1 -e.=zept de la membrane, peut être eXDliqu0e nar l'influence de cette i2tanc0 sur l'état du nouvement du licuide dans la. cellule; la longueur libre du parcours du liquide le long 0¯e la !:'!e'r,Drp.n8 ept ir!'ortTntn, du fait que les couches limites contre les membranes sent ;;'''''1.i3eS
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davantage en effectuant le parcours à travers la cellule et cela
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certainernent,si le courant n'est pas totalement turbulent.
L'influence des autres facteurs (ix, D, F,tt.., ') est de ::oin('1'e iplportance, puisque ceux-ci sont constants dans chaque CES détermine. De plus, leur valeur dans les différents cas, ne varie é!1.'E' peu. Ces ouantités sont reprises principalement ;'our obtenir une constante K sans di;ieneion.
Il faut enfin r8'''a.w.uer que l.a valeur 1 dtcr"1in6e ejr:,<ril;ental(I'1ent, n'ef't nas absolument constante t0-L-Lr el; ff-5re:otec instalirtions et des densités de f'Ot1rFènt et de c'o'ICrr¯tra'(ion r,):r't divergentes. Les valeurs calculées 1';lnZ':.'S les exnri#ICGS di#crt environ clo 10'!: de la valeur rro=ren'Ze. n est W,)(1Drl"'Ht imllol'b"1J1t ëI'l1t.Jli p,-'r 1.111'" vitesse 011' 11,-"' soit I)8f' beaucoup 1117.:. .. '1.l'V"¯j nue la Vlf:S >reev Cl'tti.r'1lt' t'0 (;;''Î,.1y:>'i.<;:'ti.on, % 1.à' f'i.,":t1i.finnt utlC' ")r-rte (1'/'1r'rr:ie.
--Cc-ci ry.-t f'11rt(JUt t"[101"';:'I' r-i n1[ tl i i?.'Î cr ,1,, ("J 11.,1 i3';r¯ " " (' 'n.rie l.iT",F) t r 7 1. ' "' nii,. . l.,r,< 1 C"""Il. 11 es U'" t!10VVeJ1\E>P"
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turbulent complet du liquide ne peut être' obtenu qu'avec une grande énergie de po'npage.
Théoriquement, un courant de'liquide est complètement turbulent lorsque la diminution de tension -6 p dans le sens d'écoulement d'un liquide, est proportionnelle au carré de la vi-. tesse du liquide V, donc si /, p # v2. Pour un courant purement laminaire on écrira; ¯ p # V.
En pratique, cette proportion quadratiquepeut à peine être réalisée et, on appelle turbulent tout courant dont l'exposant de V est supérieur à I. Pour un tube rond à paroi lisse, on obtient une turbulence totale, si le nombre de Reynolds est supérieur à 4.000, ce qui correspond plus ou moins à un exposant de V compris entre 1,8 et 2.
;
Si l'on utilise comme cellule d'électrodialyse une cel- lule très étroite et plate"avec un écartement de membrane de par exemple 1 mm, la vitesse V doit être très élevée pour dépasser le nombre de Reynolds critique.
Cependant, il n'est pas possible de calculer le nombre de Reynolds critique si, dans une telle cellule on introduit des corps qui influencent fortement le courant. '
Dans une cellule plate pourvue d'organes d'appui pour les membranes qui influencent le courant de liquide dans la cellule, la vitesse du liquide est dans chaque cas directement proportionnelle à la différence de pression, donc ¯ p # V, aussi longtemps que la vitesse du liquide est très faible, Si l'on augmente cette vitesse on a atteint rapidement un état dans lequel le rapport entre la vi- tesse et la diminution de pression dans la cellule, n'est plus tout à fait linéaire, et, à des vitesses très élevées, le rapport atteint le carré, donc ¯ p # V2.
Si le-liquide à déminéraliser est dirigé comme .courant laminaire pur dans une cellule de dessalage, il se produit toujours des phénomènes de polarisation sur la membrane. Ces phénomènes de polarisation élèvent la pression de la cellule et odifient le PH
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dGF couches limiter et. ,,y>,jir,< v,,iJ w;t7j'yj "';f ri ")!) 1." . FI]-.: (l': "'; r18tj 'r0S (,(\R.n;11.1:mt"s, rur 1.a;. w-atlrnoc.r.. C'-f ,'tu:' .' :r r. - ol = T' 7.. tison n'D'1ppr:l:i.8Sent nar du tout, ou f' '11] "',]('Ot ;>>rE4.,;1-1;;> ¯1t, t:-1. 1 dialyrrrnt est en pleine ce (111 <1 ..ir u!(, c-v1,7-. (lr" fol""c f:00r(tric!uc si]1l1)l., d.ut C'hro 'jAr-IJJI ('f) l' ( (-j-r-.n+ l7je vri. t c> si r <= supérieure au nor.tb1'.:-; de Iieynol<.1s crittrl1w.
Tout-f'o-I r, ci 1- f-r:r=.de la cellule est couJ3rlz?e, on ne ncat dire rue chaque rouar::rt turbulent provoque par une vitesse (le courant 4mnt i e 1'e-',')l)r-r, entre la vitesse du liquide et la diminution de nresrion n'0f:t opus 1,in±=-.i,re, soit en 11le8Ure de diminuer effectivement ces oh±non4#es ce polymérisation, nais la vitesse doitêtre au r-oins (.;:o-ale 2 a vitesse
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critique de dépolarisation indiquée dans la formule. Le Tableau 1
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montre la valeur de Il détemninée eX'9érimentaler:ent, dans une f0rie d'ssais avec des solutions aqueuses de chlorure de sodiupi de concentration, de densité de courant et de largeurs de cellules diffé-
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rentes.
Le Tableau II indique la consommation d'énergie dater-
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f1in:<e expérimentalement 1]our le des salage dans les conditions des expériences n 1, 1., 6 et 10 du Tableau I, et la consomption correspondante d'énergie Dour d'autres valeurs de vitesse de cour8D nais dans des conditions sinon icent3.rues. Il ressort de ces donniez que pour un accroissement considérable ('e la vitesse de courant audessus de la valeur Vcrit il n'y a nas, ou presaue nes, d'avantages ruant à la consommation d'énergie, tandis nu'une dininution consi-. dérable de la vitesre en-deçà de cette limite, éH10"!Y1en-r,e fort0''1t la corsf)1!'.r.1ation d'Óner;;¯8. Une augmentation inutile due J 8 v:i.tE'se è"C011! ,it provoque cependant une nerte CI ('E1DS les o-nes.
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J.LBIJ':.0-U 1-
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Cotrtion Denpifp Distrncp cr.i/sec. K C l ('1) 1 n c'e courant entrp les en volts (mesure) COU10!!lb suivant 'la en r/cM2 llli/=Àà.àl# me]lbr8.nes C<J1C"l- Couloib forjj-ule 1 en mm ¯ ¯ ¯¯¯ ------- ---- zC,500 100 1,6 ou 2,55 o,g o,42 :Lé-0 " 0,47 2,55 Il 0j38 9 60 '0,48 2,70 0,3$ 4. If 100 " 0,81 4,00 Il O ; 38 120 " 0,97 4,40 Il O , 3.6 5 , 7Qo 60 " o,8± 4,±,o c, ,85 0,42 100 11 1,40 . bzz il 0,36 1 , ?,S 5 Il bzz 1,60 0,75 0,3/.
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ssL N Vite:;se rt'la- itee (I) r'n,}!''i.;- tivp (ii¯/1/,) (c,'/sec.) (1W(ltlt'!' (1':]p('1 /].J- il:
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<tb> 1 <SEP> 1/2 <SEP> 1,28 <SEP> 0,0407
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<tb> " <SEP> 2 <SEP> 5,10 <SEP> 0,0121
<tb> " <SEP> 6 <SEP> 15,3 <SEP> 0,0121
<tb> 4 <SEP> 1/2 <SEP> 2,00 <SEP> 0,0712
<tb> " <SEP> 1 <SEP> 4,00 <SEP> 0,0315
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<tb> " <SEP> 2 <SEP> 8,00 <SEP> @ <SEP> 0,0252
<tb> " <SEP> 6 <SEP> 24,00 <SEP> 0,0252
<tb> 6 <SEP> 1/2 <SEP> 2,20 <SEP> 0,0873
<tb> " <SEP> 1 <SEP> 4,40 <SEP> 0,0346
<tb> " <SEP> 2 <SEP> 8,80 <SEP> 0,0277
<tb> " <SEP> 6 <SEP> 26,4 <SEP> 0,027
<tb> 10 <SEP> 1/2 <SEP> 0,0277
<tb> " <SEP> 1 <SEP> 8 <SEP> 0.119
<tb> " <SEP> 2 <SEP> 16 <SEP> 0,0956
<tb> " <SEP> 6 <SEP> 48 <SEP> ' <SEP> 0,0956
<tb>
Si on veut diminuer considérablement la teneur en électrolytes, la solution d'électrolytes doit être dirie plus
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d'une fois dans la cellule d' 41ectrotjj alyse d'une il2staß;
¯tior¯ c'lectrodialyse, et ce, une vitesse qui ne soit nar inf4riùure à la vitesse de d1')olarisation, pour pouvoir obtenir une déminéralisation suffisante. Cela consiste .faire rer.9¯rculor cn narti.e la. solution d'électrolyte de .-a,niôre que la CjuElJ:1ti.tA de 80lt'..tj on ,'1' (;10ctr0lyte recvc10e dans leinstallatinn, soit de nrc5fcx '¯,cc ('on:::j el l"l'1'hl('ment '11us 1 evr nua la c:!'lU'ntit0 0111. n'én rnt:i e.
Dans beaucoup (le cis, In rccristaliif (le la solution d'rlectrolyte est 1 <<aii iÀe nnr 7.'arrounJ¯<onrnt ,1'un roui on:1,'1'c11 avec des annareils on si1'i.0, (1" l:<;1.1.e 1>,ril >i.e f'91'l'1r1 C011.1'[1(' 1-, (1(\ sol\1- '-1",.., 0"1.cctrol,!tp nnit c97L,. ,I:IYI un ,xr.-:icr npnarril "11-1" ..,()1''"
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avoir etd trait('-, dans une "0r(1'1:rè installa bien, ri7.J'., <;fi 11:1( -r,rti.r; ajoutée cl l'alimenbabion, et en une autre; parti'; r7j.l''¯.: '"h'tS un deuxième appareil, dans lenuel se poursuit le CIE:r;'vLZ.c.F',':, C7U rn.n.'fs cette autre partie, Et1)rès avoir (et(, traitée dans le c1on:rif'.l(;
C''1,,:r"reil est divisée en une trolsiotfie partie ,J.j(JUt',; 'la '.':1):'u .t:r" ':C'0rlC recyclée dans le deuxième [t1)PHre11.. f-t 0( j LU1t3 (!11é.ttri)r';; '.'3r''[;1-? cul constitue la r'i .ih s 1;<a n c finale dÓ8f:al(r...
Pans certains cas.. Z.Q'CFC111'On désire un 3.CC?'O'Lr,^r. nra ou une diminution considérables de la teneur en f;10ctroJ7rto? de la solu-bion,l on peut accoupler un nlms .si1 and nombre èl.' 1n::ta1J.;] tio'1E:, comme indiqua 'oour'ies deux installations.
Tant la solution d'electrolyte à dch:lin0r8.1iser, que la solution dans laauelle la concentration de 1'Álect1'01yte 9f't 8.11<7- lente, meuvent être recueil.lias de cette manière et diriges dans plus d'un appareil. Si l'on veut .obtenir de .l'eau potable à partir d'eau de mer, on utilisera une grande quantité de cette'eau de mer
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C 1"iie liquide de 'rinçage. Il n'est alors f8néralement pas nccessai- re de faire recirculer le liquide de rinçage. Toutefois si l'on veut obtenir de l'eau potable à. partir d'eau saumâtre qui n'est disponible qu'en quantités limitées, il est recommandable de recirculer aussi hien la. partie de l'apport qui sera déminéralisée que la partie servant comme liquide de rinçage et d'utiliser alors l'accouplement en série des appareils.
La turbulence du liquide peut être facilitée par des moyens influençant entre les membranes l'état de mouvement de la solution en contact et se trouvant entre deux membranes s déclives d'une
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cellule èl.' plectrodialrs8.. et qui provoque localement la turbulence dans le liquide.
Les moyens précités peuvent être constituas par des or- panes en forme de grilles comme décrit dans le brevet principal
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n" *95.100, mais aussi nar d'autres rlirP?ritifs servant c16 séparateur pour les membranes, et également susceptible de favoriser la turbulence du liquide dans les cellules de dialyse, et de limiter la
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formation de )'21].i.(,1Jl;"";' .¯... ¯ ¯ . '- 1"t '1# :=: >.1 .- .7; 1.. ;=: = = i-'': f>:.;.c! .-'"r"¯ sont par e:;.E"".;Ir)1f' le.? ,(3 :i.r'("1l:
Cor. ':"1] /:.:" ,.',:..<;.., ( '-<i. -.-.i# '::^'â.'^' 1. s o i¯ an t e , décrites (;t;1C" J. 1)"i:V'¯-'-, ;J'-1'-'"'-1:¯ 5J>4)..1 '.':lt,4:;f' ¯¯e dellX :l=1:'bra11es ne T ^,:1 (j1:1> 1'' ;-\.l'" "'. <h . - . ''-''" "-=-:- 7P i 1>1 ... ? . <' rirez l'installatio11 a-t;C!t'.¯! :'!";i: t: .. 1:. # 1 f. ; ; i,,; # -. - i ' #- ; . ; : :':: ::--':.J.1-::.;.
P . - ç.' ,r 1... 'r rf .. , ; '1' 1 '..
I'O" t. i-t' 'i=.'^.¯. ' ',j:.1" Î .' ' r ç..( ; .; . ;? f s.. 7 -¯. ;-. "'<- '1 ±¯ ; j % ] é: . ' suivant le brevet o r 0> 1 #-. -'.. : ': , 1) t tt'-,-1¯-' ¯ , ''""" '''':;':.1¯1.:::J r¯-1JT.:'"-'-:- =W¯ C":'¯' 6iD.'2.:re, le i¯y177.a.. - ,:-1". ,.\ F 1 . -. <- < - : - :: i. <.T -. - .¯¯ # ..... =. ==. 1- :¯j.r.'1]-!::C è- ' t 'e trc( i H 1;".' e c5 r:' .f'¯.'.. ¯ ¯ ¯< ¯.¯¯ ,¯ (-', :"1 f¯" e ""l;- i E -.'" '..:-; "<: .-, ::: 2.1.: .. = - n 1 % T (;,118 le cour:'.;.'- - "!-,--..' 1';:, .,1,:C':". '-:r' ::-:r¯'.1¯ i !..; ; i=- ..... =- 4; , le 11- <- o o 4 (tp,.l tli i 1":5. ,. -1.' 1 .: -r 5- -!- ,:. r" "-: :::-. - .. T""..-: '.J>-=: 2¯f'-- "fl. -::.c.; ''-';-: ,,!?'j t- -.,.
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The invention relates to installations and processes for the electrodialysis of liquids in which ions of a solution are lil: lin6ated by making ¯7xss; ar this solution at ".Oi ± 18 by a- ceijulc - adjacent cells') ['1' U'le; .e'21r'ne s81ecL: Lve, and passing a continuous curvature in f: (rie in
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these cells.
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re such installations for the CI'ô J-'lr ['J5r ::. 1tt,)' 1 electt clin.lytique el e 'f'olutiol1f' or not1 'the concenbration of solutions are known and we!', (11ft <'15 described goes. Several s rc ;, i? 1;: <* s, CO'Î'lle by eX (3 - !! Jle, (' 'years patent n.Í.1 (J'i ( 'nin 11 l.1; .1n5 and in an article by lli? rt n. "" 6; ji e;., Rt 1: \'. Strauss in rrl'e7.vt: iv¯ca C1rt '.'. icn. Acta "23 (19fi.o) p. 795-800.
It is cr) [1rilli au '?, la; "Llx'f'1. (' C '(l" f', (',' 11.t'nn (f; in con LRct
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with electrolytic solutions, it occurs nar the passing of direct electric current, a. phenomenon (polarization which can, among other things, nodify the PH and increase or decrease the concentration of electrolytes in the solutions found on the surface of the membrane, so that the voltage on the surface in question increases or decreases, These polarization phenomena are fully dealt with in an article by Erich
Manegold & Karl Kalauch in "Kolloid Zeitschrift" 86 (1939) p.313-329.
According to the method described in main patent no. 495,100, the liquid is therefore carried through the electrodialysis cell in a turbulent flow. In this way the polarization phenomena are greatly reduced. However, as soon as the geometrical configuration of a cell becomes so complicated that it is impossible to calculate its Reynolds number, it is no longer possible to determine a priori the current speed at which the liquid will be turbulent, and the one to which it will not be nas.
No more could be done than the recognition that turbulent flow is desirable (see Industrial Engineering Chemistry Vol. 47 (1955), pp. 50-60 and in particular p. 59).
According to the invention, the formation of polarized films, and local modifications of the pH, are also considerably reduced by using a minimum speed determined for the solution treated in a cell of an electrodialysis installation, in contact with two selective membranes.
The object of the invention is to direct the solution to be desalted through an electrodialysis installation at a speed such that the integral mixing of the liquid in the electrodialysis cell is obtained only by the current, in order to to limit to a minimum the modifications of the PH in each part of the cells, and especially to reduce in the films of liquid against the membranes, the formation of superficial layers with low electrolytic concentration and high resistance.
The minimum speed required for this
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f''1w i: rwrr: ill 'le'll' "l't-",) (. \: J () I1.l '"vi 1;.,;,' (, <': l'j 1: .1 (11] (', de r,' (7¯% T'l ..'- "a tion".
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fa le i.'011V (; r'lcnt Chl 11 (111'j (:() ert i: ': O: w' .: W, ^ 'i- ni.rT: i.l''7 this " speed ci? 1 .1; 1,1? .uv of coo7.nri.sm (; 'īrmf rō') (: 1) t 1; J ". :: {, th: l1" ';. have a ôààlii, t '-le base tlv "() r1. (1l, lC', (lne 1 vitr.; :: ;; 8 crj t1. (I1) (; de clÓPol [1l'if1ation ') it be d6 ±; inie nroif: t9.v.'rc: mt nirl.a formula
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Vcript = K..t. ;; .1¯.¯4 '"n .1.2. CI) (Î * -2 .. iii-) e in which
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v writes the current speed to the voltage for the Cr1.t cell (the electrodialysis is 125% <e the calculated voltage without polarization (#).
K = constant without dimension.
# = coulomb yield. i = 'current density.
F = Faraday D = diffusion constant of the electrolyte in the solution.
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c = concentration of 7¯ 'lectrol.yte in the supply licuid.
L = average free path length of the liquid along 1. me. iMrane in the cell (: I electroc1ie.lyse (1.5 cm).
Ú = thickness of the cell of electrorlia7¯Sse: n = viscosity of the liquid at the working temperature. n = ca 1 (appeared to be experimentally ca 0.8 for sodium chlorme.
C = density of the liquid.
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According to the ¯'īiwewtion, local modifications of the PII are avoided, and the forr, mtln1'1 of the) e11 i 11ler "") o10rirccf on jr is prevented. surface of ^ c,;, rranor in an inrtnilation ri'f.J, cctro (l LF1J.; rse, using a turbulent current dO1 the vitfr ^ o is snp / ri "111'e at the speed crj +,} , nlJ8 of Cl (: '() JJ) ri.'FItl0n, t (11, lJJ (1l1.'iw1: 1..c'u / (' ') [11' the formula #: tule below had.
T3'j r "t r'ue 1 ,? (l ':' 1'n'lrq '" 1' 01101 ": t? I, 'n.rj r; u <> do the formula 1 ni, r. '..F3'ī7-irr "nnni; fr" "" l'. (1] l (J l'i.llf1, 'F: nr: r101 "7j Î (',: h ,, l: teT "')': 1" r ("r¯'L ': Î'. (') r' '' 111n 1 '; 1; w1r" i; f'in1, ". TJ) goes dn' jr, j (, 1l'111'r ': rl r :)' ':] C'Vt0 rc cmi-
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rpiit would favor the d "lr) c '..:' ': nt'. t 11'to'lf '' 0f '': 01] ['' '' - :: ', 1,'! -fer '1r .f 'of the nenbranes and, 1I' t'ptL i C'll'Y1, 1 :; '¯¯r717-i7.n': 0 1 c0nc ': ntr: t;: f # I in these layers.
The 1X! 'Lc1cl!' (. Ml :; ('ol1', o ": h 7 r <<;; <-.>: Fit C,: t1: C: irfJJ1r'r: .r;: a weak yield CaulO'11) f'J r: - '11 fir; r'ue 1-F, anionp t 1 (.: f' nFsi.rï'v :. 'cells of ri.nqap: e rC'r7f? Ctj¯ '(rf? S' 1P ;; ent,. 111 'la:. "," H1'é'De r1T1B cells of Cl'; 8ltr'S? '1J: 1 :;] o3' 1ellic: l) 1 (f., 101 2ri8'ê: S (1'3 F ', i.1) ln concentration, which' shows 11 ", 1; ¯!" i1; .1J.tton of e 18. CO'lC ' -l1 t1 ': "'; 10n in the nellicules [: uijerfictel1cf '. t'j. 1;" 1 (: 0 (: rlt1'. "d1 ') n QM sel t higher, the [11ort datons verf lr: s limit coLichs 1 "121 '-"' - 7 "81 'continuation of the. d3ffusio: l., greater than round a low concE: nt1'p" tioD; this is why high concentrations of sel e = oep4cln <nt l'ā: occurrence of polarization phenomena.
The influence of 1 '6 j¯o 1 -e. = Zept of the membrane, can be eXDliqu0e nar the influence of this i2tanc0 on the state of the new licuid in the. cell; the free length of the liquid path along 0¯e la!: '! e'r, Drp.n8 ept ir!' ortTntn, because the boundary layers against the membranes feel ;; '' '' '1.i3eS
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more by making the route through the cell and this
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certainly, if the current is not totally turbulent.
The influence of the other factors (ix, D, F, tt .., ') is :: oin (' the importance, since these are constant in each CES determines. In addition, their value in the different In this case, it does not vary a lot. These quantities are mainly used to obtain a constant K without di; ieneion.
Finally, it is necessary to note that the value 1 dtcr "1in6e ejr:, <ril; ental (the element, is not absolutely constant t0-L-Lr el; ff-5re: otec instalirtions and densities of f'Ot1rFènt and c'o'ICrr¯tra '(ion r,): r't divergent. The calculated values 1'; lnZ ':.' S the exnri # ICGS di # crt approximately clo 10 ' !: of the value rro = ren'Ze. n is W,) (1Drl "'Ht imllol'b" 1J1t ëI'l1t.Jli p, -' r 1.111 '"speed 011' 11, -" 'or I) 8f 'a lot 1117.:. ..' 1.l'V "¯j bare the Vlf: S> reev Cl'tti.r'1lt 't'0 (;;' 'Î, .1y:>' i. <;: 'ti.on,% 1.à' f'i., ": t1i.finnt utlC '") r-rte (1' / '1r'rr: ie.
--This ry.-t f'11rt (JUt t "[101" ';:' I 'ri n1 [tl ii?.' Î cr, 1 ,, ("J 11., 1 i3 '; r ¯ "" ('' n.rie l.iT ", F) tr 7 1. '"' nii ,.. L., R, <1 C "" "Il. 11 es U '" t! 10VVeJ1 \ E > P "
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turbulent full liquid can only be obtained with a high pumping energy.
Theoretically, a liquid flow is completely turbulent when the decrease in voltage -6 p in the direction of flow of a liquid is proportional to the square of the vi-. tess of liquid V, so if /, p # v2. For a purely laminar current we will write; ¯ p # V.
In practice, this quadratic proportion can hardly be achieved and, we call turbulent any current whose exponent of V is greater than I. For a round tube with a smooth wall, we obtain total turbulence, if the Reynolds number is greater than 4.000, which corresponds more or less to an exponent of V between 1.8 and 2.
;
If a very narrow, flat cell with a membrane gap of for example 1 mm is used as the electrodialysis cell, the velocity V must be very high to exceed the critical Reynolds number.
However, it is not possible to calculate the critical Reynolds number if, in such a cell one introduces bodies which strongly influence the current. '
In a flat cell provided with supporting members for the membranes which influence the flow of liquid in the cell, the speed of the liquid is in each case directly proportional to the pressure difference, therefore ¯ p # V, as long as the speed of the liquid is very low. If we increase this speed we quickly reach a state in which the ratio between the speed and the decrease in pressure in the cell is no longer completely linear, and, at at very high speeds, the ratio reaches the square, therefore ¯ p # V2.
If the liquid to be demineralized is directed as a pure laminar current into a desalting cell, polarization phenomena always occur on the membrane. These polarization phenomena raise the pressure of the cell and odify the PH
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dGF layers limit and. ,, y>, jir, <v ,, iJ w; t7j'yj "'; f ri")!) 1. ". FI] - .: (l':" '; r18tj' r0S (, (\ Rn ; 11.1: mt "s, rur 1.a ;. w-atlrnoc.r .. C'-f, 'tu:'. ': R r. - ol = T' 7 .. tison n'D'1ppr: l: i.8Sent nar at all, or f ''11] "',] ('Ot; >> rE4.,; 1-1 ;;> ¯1t, t: -1. 1 dialyrrrnt is in full this ( 111 <1 ..ir u! (, C-v1,7-. (Lr "fol" "cf: 00r (tric! Uc si] 1l1) l., D.ut C'hro 'jAr-IJJI (' f ) l '((-jr-.n + l7je vri. tc> if r <= greater than nor.tb1'.: -; de Iieynol <.1s crittrl1w.
Tout-f'o-I r, ci 1- fr: r = .of the cell is couJ3rlz? E, we do not say rue each rouar :: rt turbulent caused by a speed (the current 4mnt ie 1'e- ' , ') l) rr, between the speed of the liquid and the decrease in nresrion n'0f: t opus 1, in ± = -. i, re, that is to say in 11le8Ure of effectively reducing these oh ± non4 # es this polymerization, nais the speed must be at the r-oins (.;: o-ale 2 at speed
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critical depolarization shown in the formula. Table 1
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shows the value of II determined by experimenting: ent, in a series of tests with aqueous solutions of sodiupi chloride of different concentration, current density and cell widths.
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annuities.
Table II shows the energy consumption dated
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end: <e experimentally 1] for the salting under the conditions of experiments n 1, 1., 6 and 10 of Table I, and the corresponding consumption of energy Dour other values of running speed but born under conditions otherwise icent3.rues. It emerges from these data that for a considerable increase in the speed of the current above the value Vcrit there are no or presaue nes advantages in terms of energy consumption, while a decrease in consumption is considered. -. maple of the speed below this limit, éH10 "! Y1en-r, e fort0''1t the corsf) 1! '. r.1ation of Óner ;; ¯8. An unnecessary increase due to J 8 v : i.tE'se è "C011! , however, it causes a CI energy ('E1DS les ones.
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J.LBIJ ':. 0-U 1-
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Cotrtion Denpifp Distrncp cr.i / sec. KC l ('1) 1 n c'e current entered in volts (measurement) COU10 !! lb following' la in r / cM2 llli / = Àà.àl # me] lbr8.nes C <J1C "l- Couloib forjj -ule 1 in mm ¯ ¯ ¯¯¯ ------- ---- zC, 500 100 1.6 or 2.55 o, go, 42: Lé-0 "0.47 2.55 Il 0j38 9 60 '0.48 2.70 $ 0.3 4. If 100 "0.81 4.00 Il O; 38 120" 0.97 4.40 Il O, 3.6 5, 7Qo 60 "o, 8 ± 4 , ±, oc,, 85 0.42 100 11 1.40. Bzz il 0.36 1,?, S 5 Il bzz 1.60 0.75 0.3 /.
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<tb> "<SEP> 6 <SEP> 24.00 <SEP> 0.0252
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<tb> "<SEP> 1 <SEP> 4.40 <SEP> 0.0346
<tb> "<SEP> 2 <SEP> 8.80 <SEP> 0.0277
<tb> "<SEP> 6 <SEP> 26.4 <SEP> 0.027
<tb> 10 <SEP> 1/2 <SEP> 0.0277
<tb> "<SEP> 1 <SEP> 8 <SEP> 0.119
<tb> "<SEP> 2 <SEP> 16 <SEP> 0.0956
<tb> "<SEP> 6 <SEP> 48 <SEP> '<SEP> 0.0956
<tb>
If you want to reduce the electrolyte content considerably, the electrolyte solution should be more
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once in the ectrotjj alysis cell of an il2staβ;
¯tior¯ this electrodialysis, and this, a speed which is not less than the speed of d1 ') olarization, in order to be able to obtain sufficient demineralization. This consists of doing rer.9¯rculor cn narti.e the. electrolyte solution of.-a, niôre that the CjuElJ: 1ti.tA of 80lt '.. tj on,' 1 '(; 10ctr0lyte recvc10e in theinstallatinn, or of nrc5fcx' ¯, cc ('on ::: j el l "l'1'hl ('ment' 11us 1 evr nua la c:! 'lU'ntit0 0111. n'én rnt: i e.
In many (the cis, In rcrristaliif (the electrolyte solution is 1 << aii iÀe nnr 7.'arrounJ¯ <onrnt, 1'un roui on: 1, '1'c11 with rings or si1'i. 0, (1 "l: <; 1.1.e 1>, ril> ie f'91'l'1r1 C011.1 '[1 (' 1-, (1 (\ sol \ 1- '-1" ,. ., 0 "1.cctrol,! Tp nnit c97L ,., I: IYI a, xr .-: icr npnarril" 11-1 ".., () 1 ''"
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have etd trait ('-, in one "0r (1'1: re installed well, ri7.J'., <; fi 11: 1 (-r, rti.r; added cl the alimenbabion, and in another ; party '; r7j.l''¯ .:' "h'tS a second device, in the next the CIE continues: r; 'vLZ.c.F', ':, C7U rn.n.'fs this other part, Et1) to have (and (, treated in the c1on: rif'.l (;
C''1 ,,: r "reil is divided into a part trolsiotfie, Jj (JUt ',;' la '.': 1): 'u .t: r"': C'0rlC recycled in the second [t1 ) PHre11 .. ft 0 (j LU1t3 (! 11é.ttri) r ';;' .'3r '' [; 1-? Cul constitutes the r'i .ih s 1; <anc final dÓ8f: al (r. ..
In some cases .. Z.Q'CFC111'We want a 3.CC?'O'Lr,^r. nra or a considerable decrease in the content of f; 10ctroJ7rto? of the solu-bion, we can couple a nlms .si1 and number èl. ' 1n :: ta1J .;] tio'1E :, as indicated by two installations.
Both the solution of electrolyte to dch: lin0r8.1iser, and the solution in which the concentration of the electrolyte 9f't 8.11 <7- slow, can be collected in this way and directed in more than one way. apparatus. If one wants. To obtain. Potable water from sea water, one will use a large quantity of this sea water
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This is the rinsing liquid. In this case, it is usually not necessary to recirculate the rinse aid. However, if drinking water is to be obtained from brackish water which is not available only in limited quantities, it is advisable to recirculate as well the part of the intake which will be demineralised as the part serving as rinsing liquid and then to use the series coupling of the devices.
The turbulence of the liquid can be facilitated by means influencing between the membranes the state of motion of the solution in contact and being between two membranes s sloping of a
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cell èl. ' plectrodialrs8 .. and which locally causes turbulence in the liquid.
The aforementioned means can be constituted by bars in the form of grids as described in the main patent.
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n "* 95,100, but also nar other agents serving as a separator for membranes, and also likely to promote liquid turbulence in dialysis cells, and limit the
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formation of) '21] .i. (, 1Jl; ""; '.¯ ... ¯ ¯.' - 1 "t '1 #: =:> .1 .- .7; 1 ..; =: = = i- '': f>:.;. c! .- '"r" ¯ are by e:;. E "".; Ir) 1f' le.?, (3: i.r '(" 1l:
Horn. ': "1] /:.:",.',: .. <; .., ('- <i. -.-. I #' :: ^ 'â.' ^ '1. soī an te , described (; t; 1C "J. 1)" i: V'¯ -'-,; J'-1 '-' "'- 1: ¯ 5J> 4) .. 1'. ': lt, 4 :; f '¯¯e dellX: l = 1:' bra11es ne T ^ ,: 1 (j1: 1> 1 ''; - \. l '""'. <h. -. '' - '' " "- = -: - 7P i 1> 1 ...?. <'Laugh the installatio11 a-t; C! T'.¯!:'!"; I: t: .. 1 :. # 1 f .;; i ,,; # -. - i '# -;.;::' :: :: - ':. J.1 - ::.;.
P. - vs.' , r 1 ... 'r rf ..,; '1' 1 '..
I'O "t. I-t '' i =. '^. ¯.' ', J: .1" Î.' 'r ç .. (;.;.;? f s .. 7 -¯.; -. "' <- '1 ± ¯; j%] é:.' according to the patent or 0> 1 # -. - '..:':, 1) t tt '-, - 1¯-' ¯, '' "" "'' '':; ':. 1¯1. ::: J r¯-1JT .:' "-'-: - = W¯ C": '¯' 6iD.'2.: Re, the īy177.a .. -,: - 1 ".,. \ F 1. -. <- <- : - :: i. <.T -. - .¯¯ # ..... =. ==. 1-: ¯jr'1] -! :: C è- 't' e trc (i H 1 ; ". 'e c5 r:' .f'¯. '.. ¯ ¯ ¯ <¯.¯¯, ¯ (-',:" 1 f¯ "e" "l; - i E -. '"' ..: -; "<: .-, ::: 2.1 .: .. = - n 1% T (;, 118 the court: '.; .'- -"! -, - ..' 1 ' ;:,., 1,: C ': ".' -: r ':: -: r¯'.1¯ i! ..;; i = - ..... = - 4;, on 11- <- oo 4 (tp, .l tli i 1 ": 5.,. -1. '1.: -r 5- -! -,:. r" "-: ::: -. - .. T" "..-: '.J> - =: 2¯f' -" fl. - ::. C .; '' - '; -: ,,!?' J t- -.,.
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