DE69324355T2

DE69324355T2 - Elektrolysezelle und verfahren zur herstellung von brom

Info

Publication number: DE69324355T2
Application number: DE69324355T
Authority: DE
Inventors: C Kettle; L Mccullough; Earl Stebbins; Ronald Williams
Original assignee: BROMITRON CORP
Current assignee: BROMITRON CORP
Priority date: 1992-05-05
Filing date: 1993-05-04
Publication date: 1999-11-25
Anticipated expiration: 2013-05-05
Also published as: US5254226A; IL105608A; USRE36402E; ATE178663T1; JPH07501487A; EP0635072A1; IL105608A0; DE69324355D1; CA2112677A1; ES2131580T3; EP0635072A4; WO1993022477A1; EP0635072B1; AU4232693A; AU658317B2; CA2112677C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrolysezellenbaugruppe zur Erzeugung von Brom zur Bereitstellung von Bromwasser zum Hygienisieren eines Gewässers wie eines Schwimmbeckens oder eines heißen Bades. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von Brom durch Elektrolyse von Natriumbromid in einer Elektrolysezelle.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Die Erzeugung eines Halogens, insbesondere von Chlor, in einer Elektrolysezelle unter Verwendung von bipolaren Elektroden oder monopolaren Elektroden zur Hygienisierung eines Gewässers, insbesondere von Schwimmbecken, ist bekannt. Das Fair et al. erteilte US-Patent Nr. 4,714,534 beschreibt ein System mit monopolaren Elektroden und ein System mit bipolaren Elektroden, wobei das Patent sich mit dem Einsatz von in dem System mit monopolaren Elektroden verwendeten trapezförmigen Elektrodenplatten befaßt.
Aus dem Sweeney erteilten US-Patent Nr. 4,256,552 ist eine Chlorerzeugungsvorrichtung zum Chloren eines Gewässers bekannt. Bei der Erzeugungseinrichtung kommen bipolare Elektroden zum Einsatz.
Aus dem Davis et al. erteilten US-Patent Nr. 4,255,246 ist eine Elektrolysezelle und ein Verfahren zur Herstellung von Unterchlorsäure aus wäßrigem Natriumchlorid bekannt. Gezeigt wird eine Elektroniksteuerbaugruppe, die mit einer Wechselstromquelle gekoppelt ist und typischerweise einen Gleichrichter und Spannungsregler aufweist, um für eine konstante, aber einstellbare Gleichstromausgangsspannung über die Elektroden der Elektrolysezelle zu sorgen.
Das Davies erteilte US-Patent Nr. 4,917,782 zeigt eine Elektrolysezelle auf, zu der ein zylindrisches Gehäuse zur Aufnahme eines Elektrodenplattenstapels sowie Halterungsringe gehören, mit denen die Platten an einem Ort festgehalten werden sollen.
Das McCallum erteilte US-Patent Nr. 4,142,958 (sowie das damit verwandte US-Patent Nr. 4,085,028) befaßt sich mit einer Elektrodenbaugruppe mit bipolaren Elektrodenelementen zum Einsatz bei der Erzeugung von Chlor. Die Baugruppe arbeitet mit Wechselstrom. Angegeben wird, daß das Problem unerwünschter Ablagerungen auf den bipolaren Elektroden durch Re gelung der Elektrolytzulaufslösung und durch Umkehr der Richtung des Stromflusses zu den Elektroden gemildert wird.
Das Shindell erteilte US-Patent Nr. 4,263,114 befaßt sich mit der elektrochemischen Behandlung von Schwimubeckenwasser. Nach Shindell wird ein Wechselstrom eingesetzt und gleichgerichtet, um einen Einrichtungs-Gleichstrom an ein Elektrodenpaar anzulegen. Bei dem Verfahren wird die an die Elektroden angelegte Energie umgepolt, wobei das Speisewasser an den Elektroden vorbeiströmt. Bei dem Speisewasser handelt es sich beispielsweise um Beckenwasser, das mit Natriumchlorid versetzt wurde, um es elektrisch leitfähig zu machen.
Das Jansen erteilte US-Patent Nr. 4,306,952 befaßt sich mit einem Elektrolyseverfahren zur Erzeugung eines Halogens, einschließlich Chlor und Brom, unter Verwendung einer Elektrolysezelle mit bipolaren Graphitelektrodenplatten. Nach Jansen trägt ein Umpolen der Platten dazu bei, die Elektrodenplatten sauber zu halten. Jansen offenbart, daß das Umpolen alle 80 bis 330 Minuten erfolgen sollte, um den Vorteilen der Erfindung teilhaftig zu werden. Jansen verwendet eine Elektrolysezellenbaugruppe mit einer Daueranode und zwei weiteren Anoden, bei denen es sich einerseits um eine Coanode und andererseits um eine Kathode handelt.
Die vorstehend beschriebenen Patente, insbesondere das McCallam erteilte Patent und das Jansen erteilte Patent, dienen als Beleg für das im allgemeinen Stand der Technik bereits Bekannte.
Verwiesen sei auch auf 20 Seiten 671-80, Band 8, Dritte Ausgabe, Kirk-Othiuer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons. Wie dort bei der Besprechung von elektrochemischer Verarbeitung, Elektrolysezellen sowie der Solenelektrolyse angegeben, werden Zellen oft mit einem Stapel von bipolaren Elektroden zwischen monopolaren Stromzuführungselektroden (Anode und Kathode) konstruiert. Die bipolaren Elektroden sind nicht elektrisch an die Gleichstromquelle angeschlossen, sondern werden durch die Potentialgradienten der Zelle polarisiert. Im allgemeinen sind die bipolaren Anoden auf der der Stromzuführungsanodenelektrode anodisch polarisiert und auf der Rückseite kathodisch polarisiert.
Aus US-A-3,305,472 ist eine Bromiervorrichtung bekannt, bei der gleichfalls eine Stromrichtungsumkehr in einem Zyklus zwischen 5 Minuten und 3 Stunden verwendet wird, die so zu minimaler Elektrodenpassivierung führt.
Nicht gelöst werden durch die älteren Patente und die Kirk-Othmer-Literaturstelle jedoch die Probleme der (1) effizienten Entfernung unerwünschter Ablagerungen von bipolaren Graphitplatten sowie (2) der Regelung des Elektrolytstroms, um für einen effizienten Durchfluß durch die Zelle zu sorgen.

AUFGABEN DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Elektrolysezellenbaugruppe unter Verwendung von bipolaren Platten sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Brom aus Natriumbromid, bei dem die Probleme der Entfernung unerwünschter Ablagerungen (hauptsächlich Calciumcarbonat) von den bipolaren Elektrodenplatten sowie der Vermittlung einer effizienten, aber wirksamen Strömung des Natriumbromids durch die Platten gemildert und gelöst werden.
Die Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen definiert. Verwiesen sei nun auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
es sich bei Fig. 1 um eine schematische, eine aufgebrochene perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Elektrolysezellenbüchse darstellende Ansicht des Bromiersystems handelt;
Fig. 2 eine Schnittansicht der innerhalb der Büchse angeordneten, mit einer mit Strömungsregelungsöffnungen versehenen Trägerplatte festgehaltenen Graphitelektrodenplatten darstellt; und
Fig. 3 ein das effiziente, kostengünstige Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichendes Flußdiagramm darstellt.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Elektrolysieren einer wäßrigen Elektrolyt-Bromidlösung zur Erzeugung von Brom zur Bereitstellung von Bromwasser zur Hygienisierung eines Gewässers gemäß dem beigefügten Anspruch 1 bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird der Elektrolyt durch eine Büchse mit einem Raum, der eine eine Anode, eine Kathode sowie bipolare Elektrodenplattenelemente darstellende Elektrode aufnimmt, geleitet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
(a) durch die wäßrige Lösung in einer den Büchsenraum und mehrere der so in dem Raum mit Plattenhalterungen angeordneten bipolaren Graphitplattenelemente, daß für einen Elektrolytkreislauf um die Plattenelemente gesorgt ist, umfassenden Bromerzeugungsvorrichtung wird Gleichstrom geleitet;
(b) der den Gleichstrom liefernde elektrische Antrieb wird ein- und abgeschaltet;
(c) die Zeit, während der der Antrieb beim Ein- /Abschalten im Schritt (b) abgeschaltet ist, wird eingestellt, wobei der Strom eine vorbestimmte, ausgewählte Zeit in einem Zyklus von etwa 1 bis 60 Sekunden abgeschaltet ist, um zur Entfernung von Abscheidungen auf Plattenelektroden beizutragen;
(d) die als Anode und als Kathode arbeitenden Elektroden werden in Intervallen zwischen 3 und 10 Minuten umgepolt, um Ablagerungen von den Plattenelementen zu entfernen;
(e) unmittelbar vor dem Umpolen des Stroms im Schritt (d) wird der Antrieb durch Umpolen des Ein-/Abschaltens abgeschaltet, wobei der Antrieb etwa 3 bis 8 Sekunden lang abgeschaltet ist, um zum Reinigen der Elektrodenplattenelemente sowie dazu beizutragen, daß die Bromatome als Reaktion auf das Umpolen nicht in ihren ionisierten Zustand zurückkippen sowie einen etwaigen Energiestoß zu verringern; und
(f) es wird Bromwasser zum Hygienisieren eines Gewässers geliefert.
Vorzugsweise erfolgt bei dem Verfahren als zusätzlicher Schritt eine Regelung bei Elektrolytstrom in der Büchse innerhalb eines Bereich von etwa 0,9-1,8 Meter pro Sekunde (3 bis 6 Fuß pro Sekunde) mittels Trägerplatten zum Festhalten der bipolaren Elektroden, wobei die Platten mehrere Durch gangsöffnungen aufweisen, um eine Umleitung für Wasser zu schaffen, um so den Elektrolytstrom um die Elektrodenplatten und durch die Platten zwecks Bromieren zu regeln. Eine Strömung zwischen der Elektrodenplatte im Bereich von etwa 0,9- 1,8 Meter pro Sekunde (3 bis 6 Fuß pro Sekunde) ist hilfreich bei der Reinigung der Elektrodenplatte von unerwünschten Ablagerungen.
Bereitgestellt wird durch die vorliegende Erfindung auch eine leicht zu montierende, leicht automatisch zu betreibende Hygienisierungselektrodenbaugruppenvorrichtung zur Belieferung eines Gewässers mit Bromwasser, wobei die Baugruppe:
eine Büchse mit einem Einlaß für einen wäßrigen Natriumbromidelektrolyten und einem Auslaß für Bromwasser, eine in der Büchse angeordnete Anode und Kathode und mehrere bipolare ElektrodenGraphitplatten, die von der Anode und Kathode durch Elektrolyt getrennt sind, wobei die Anoden- und Kathodenelektrode an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind,
Einrichtungen zur Durchleitung des Elektrolyten durch die Büchse,
Einrichtung zum Anlegen eines Gleichstroms an die Anode und Kathode,
Einrichtungen zum Umpolen der Anode und Kathode sowie der Oberflächen der bipolaren Elektroden, Umpolungsvorrichtungen zum selektiven Abkoppeln der Energieversorgungseinrichtung von den Anoden und Kathoden, bevor die Anode und Kathode umgepolt werden, sowie
Zeiteinstell-Ein-/Abschaltvorrichtungen zum Ein- und Abschalten des Gleichstroms während eines ausgewählten vorgegebenen Zyklus von etwa 1 bis 60 Sekunden und vorzugsweise 1 oder 2 Sekunden bis zu 9 oder 10 Sekunden.
Auch gehört zu der Baugruppe vorzugsweise eine Umpol- EIN-/AUS-Vorrichtung zum automatischen, etwa 3 bis 10 Sekunden langen Abschalten des Antriebs, unmittelbar bevor die bipolaren Elektroden umgepolt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Elektrolysenzellenbüchse sind sicher, wirksam, wartungsfrei, wirtschaftlich und umweltfreundlich.
Im Vergleich zur Verwendung von Chlor werden durch den Einsatz von Brom die meisten unangenehmen Nebenwirkungen wie Geruch, Geschmack, trockene Haut und brüchiges Haar ausgeschaltet. Der Einsatz von Brom führt zu einer wirksamen Bekämpfung von Algen und Bakterienwachstum selbst bei verhältnismäßig hohen Temperaturen, während Chlor bei Temperaturen über etwa 33ºC (etwa 92ºF) als Hygienisierungsmittel verhältnismäßig unwirksam ist.
Die Verwendung des Verfahrens und der Büchse gemäß der vorliegenden Erfindung führt zu einem wartungsfreien System, bei dem Elektrolytstrom einsetzt, sobald die Pumpe eingeschaltet wird, und die Energie mit konstanter Stromstärke geliefert wird, die durch das Zeiteinstell-Ein-/Ausschalten eine ausgewählte vorgegebene Zeitlang (z. B. alle 10 Sekunden etwa 1 bis 3 oder 4 Sekunden lang abgeschaltet) innerhalb eines Zyklus von vorzugsweise etwa 10 Sekunden ein- und ausgeschaltet wird. Der 10-Sekunden-Zyklus ist zwar bevorzugt, doch kann der Zyklus auch 20, 30, 40, 50 oder 60 Sekunden betragen. Der Aus- Teil des Zyklus beträgt vorzugsweise 10 bis 30 oder 40 Prozent des vorgegebenen Zyklus, wenngleich der AUS-Teil auch 80 bis 90 Prozent oder mehr des Zyklus ausmachen kann.
Durch das Ein-/Abschalten des Antriebs, periodische Umpolen, Ein-/Abschalten kurz vor dem periodischen Umpolen, sowie der Regelung des Fluiddurchflusses zwischen den Elektrodenplatten wird jeweils vorteilhafterweise ein Aufbau unerwünschter Ablagerungen auf den Elektrodenplatten verhindert. Die bromerzeugende Büchse und das entsprechende System gemäß der vorliegenden Erfindung sind wirtschaftlich, da die Gerätestandzeit, wie etwa die Pumpenstandzeit, verlängert wird, und sie sorgen für leicht zu wartende Beckenoberflächen. Die zur Erzeugung von 1 bis 3 ppm Bromwaser eingesetzte Ener gie ist im allgemeinen geringer als die Energie aus einer 100- Watt-Glühlampe.
Das System und die Büchse sind umweltfreundlich, und es werden keine Verbindungen erzeugt, die zur Verfärbung eines Beckens oder dessen Einrichtungen führen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORZUGSAUSFÜHRUNGSFORM

Wie den Zeichnungen zu entnehmen ist, wird eine Hygienisierungselektrodenbaugruppenvorrichtung zur Belieferung eines Gewässers mit Bromwasser bereitgestellt, wobei die Baugruppe eine Büchse 5 mit einem Einlaß 7 für einen wäßrigen Natriumbromidelektrolyten, vorzugsweise aus einem Schwimmbecken, sowie einem Auslaß 8 für Bromwasser enthält. Wie den Figs. 1 und 2 zu entnehmen ist, sind in der Büchse eine Anode 9 und eine Kathode 9a sowie mehrere von der Anode und der Kathode und voneinander durch den Elektrolyten getrennte, bipolare Elektrodengraphitplatten 10 angeordnet. Die Anoden- und Kathodenelektroden sind durch Drähte 14, 14a und 14b an eine Gleichstromquelle 12 angeschlossen, und Drähte 16 und 17 sind mit Masse 18a und 18b verbunden. Vorgesehen ist eine Einrichtung zum Durchleiten des Elektrolyten durch die Büchse, einschließlich einer typischen Umwälzpumpe 20, wobei sich vorzugsweise ein typisches Filter (nicht dargestellt) und ein elektrisch betriebener Ein-Aus-Strömungsschalter in der Zuleitung zwischen der Umweltspumpe 20 und dem Einlaß der Büchse 5 befindet. Das Filter trägt im allgemeinen dazu bei, sauberen Elektrolyten zum Durchströmen der Büchse zu liefern.
Die Belieferung eines Gewässers, vorzugsweise eines Schwimmbeckens, mit Bromwasser erfolgt in Richtung des Pfeils 19. Zur Anwendung kommt eine typische Wechselstromquelle, wobei der Wechselstrom gleichgerichtet wird, um eine Gleichstromquelle für die Elektrode zu schaffen. Die Baugruppe weist Einrichtungen zum Anlegen von Gleichstrom an die Anode und die bipolare Elektrode auf, sowie Einrichtungen zum Umpolen der bipolaren Elektroden in bestimmten Intervallen, um zum Reini gen von unerwünschten Ablagerungen (in erster Linie Calciumcarbonat) von den Graphitplatten 10 beizutragen. Es ist vorteilhaft, die Polarität in Intervallen von etwa 3 bis etwa 10 Minuten zu ändern.
Die Baugruppe weist eine Antriebssteuerungszeitgebereinrichtung 25 zum Ein- und Abschalten des Gleichstroms auf, zu der eine Zeitabstimnungsvorrichtung gehört, mit der der prozentuelle Anteil der Zeit, während der die Einheit jeweils während eines Zyklus abgeschaltet ist, bestimmt wird. Ein Zyklus beläuft sich jeweils auf zwischen etwa 1 bis etwa 60 Sekunden und beläuft sich vorzugsweise auf etwa 10 Sekunden. Die zeitliche Abstimmung zwischen Ein und Aus ermöglicht es dem Benutzer, die Bromerzeugungsgeschwindigkeit zu steuern, hilft aber auch bei der Reinigung der Elektrodenplatten.
Zu der Vorrichtung gehört auch eine Umpolungs-Ein- /Ausschaltvorrichtung 25a zur im allgemeinen etwa 1 bis 10 Sekunden langen, und vorzugsweise 3 bis 8 Sekunden langen, Abschalten des Stroms unmittelbar vor dem Umpolen der Anode und der Kathode sowie der Oberflächen der bipolaren Elektroden 10. Aus dieser kurzen Abschaltzeit ergeben sich große Vorteile beim Reinigen der Platten 10 und der Bereitstellung einer effizienten Elektrolysezelle.
Wie Fig. 2 zu entnehmen; weist die Vorrichtung auch Einrichtungen zur Regelung des Elektrolytstroms durch die Büchse auf, darunter Trägerplatteneinrichtung 30 für die bipolaren Elektroden sowie Durchgangsöffnungen 32 in der Trägerplatteneinrichtung zum Einregeln der Fluidgeschwindigkeit auf 0,9-1,8 ms&supmin;¹ (3 bis 6 Fuß pro Sekunde), und um für eine effiziente Strömung zwischen der bipolaren Elektrode 10 zu sorgen. So umgeht durch Durchgangsöffnungen 32 tretendes Fluid die bipolaren Elektroden 10. Wie am besten den Figs. 1 und 2 zu entnehmen ist, weist die dargestellte Vorrichtung die Trägerplatteneinrichtung 30 auf, die drei (auch zwei würden genügen) Trägerplatten, jeweils mit mehreren Durchgangsöffnungen 32 zur Regelung des Elektrolytstroms, auf. Die Graphitplatten 10 werden durch die Halterungen 30 an Ort und Stelle gehalten, wobei die Büchsenwände vorzugsweise durchsichtig sind, damit das Büchseninnere zu sehen ist. Die Halterungen weisen kleine Löcher 35 für Drähte 14a, 14b auf, die der Stromzuführungsanode und -kathode Gleichstromenergie zuführen.
Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren ist in dem Flußdiagramm der Fig. 3 veranschaulicht, wobei bei dem Verfahren der Natriumbromidelektrolyt (etwa aus einem Schwizmubecken) durch die Elektrolysenzellenbüchse mit einer Anode 9, einer Kathode 9a und bipolaren Elektrodengraphitplatten 10 geleitet wird. Eine der Verbesserungen bei dem vorliegenden Verfahren liegt in der Regelung des Elektrolytstroms um die Graphitplatten. Wie Fig. 3 zu entnehmen, handelt es sich bei den herausragenden Verfahrensschritten um die folgenden:
(a) Gleichstrom wird zu einer Anode und einer Kathode und durch die wäßrige Lösung in einer Bromerzeugungsvorrichtung mit dem Büchsenraum geleitet, wobei mehrere bipolare Graphitplattenelemente in den Raum mit Plattenhalterungen mit Durchgangsöffnungen, um für einen Elektrolytkreislauf um die Plattenelemente herum zu sorgen, angeordnet sind;
(b) es erfolgt eine Regelung des Elektrolytstroms um die Graphitplatte, mit etwa 2 bis 20 Löchern und vorzugsweise 8 bis 14 Löchern auf jeder Seite der Halterung;
(c) der den Gleichstrom liefernde elektrische Antrieb wird Ein- und ausgeschaltet, um die Elektrolytbehandlung eine vorgegebene Zeitlang in einem Zyklus von etwa 1 oder 2 bis 10 Sekunden zu unterbrechen, wobei die vorgegebene Aus-Zeit von der je nach Wunsch der Bedienkraft zu erzeugenden Broznmenge abhängt;
(d) die auf einer Seite als Anode und auf der anderen Seite als Kathode arbeitenden Elektroden werden umgepolt, um zur Entfernung von Ablagerungen auf den Plattenelektroden beizutragen;
(e) unmittelbar vor der Umpolung des Stroms in Schritt (d) wird der Strom für einen im allgemeinen etwa 3 bis 8 Sekunden und vorzugsweise etwa 5 Sekunden langen Zeitraum abgeschaltet, um zum Reinigen der Elektrodenplattenelemente sowie dazu beizutragen, daß die Bromatome als Reaktion auf das Umpolen nicht in ihren ionisierten Zustand zurückkippen sowie einen Energiestoß zu verhindern; und
(f) die Elektrolysezelle liefert Bromwasser zum Hygienisieren eines Gewässers.
Wie schon angedeutet, weist die an die Elektrode abgegebene Gleichstromleistung eine konstante Stromstärke auf und nutzt effizient beide Hälften der Sinuskurve. Früher wurde im allgemeinen nur eine Hälfte der Kurve benutzt und die Stromstärke variiert. Eine Bromgeschwindigkeitsumschalteinrichtung verfügt über einen niedrigen Leistungseinstellwert zur wirtschaftlichen Erzeugung mit normaler Bromgeschwindigkeit von beispielsweise 1- bis 3-ppm-Bromwasser, wobei nur eine Hälfte der Sinuskurve (Leistungsübertragungskurve) genutzt wird. Bei Einstellung auf einen hohen Wert liefert der Geschwindigkeitsschalter beispielsweise 5- bis 6-ppm- Bromwasser bei etwa der doppelten Leistung gegenüber der Einstellung auf einen niedrigen Wert. Für die Erfindung kommt ein Bromidgehalt von etwa 1 bis 9 ppm in Betracht.
Im allgemeinen wird die Büchsengröße an die Pumpe angepaßt, und die Einstellung und Regelung des Durchflusses erfolgt mittels Durchgangsöffnungen in den Trägerplatten.
Wie den Zeichnungen zu entnehmen, ist die Büchse mit den Graphitelektrodenplatten leicht einzusetzen und verbraucht nur wenig Energie. Die zum Einsatz für kommerzielle Anwendungszwecke bestimmten Graphitplatten werden im allgemeinen mit einem Spalt von etwa 4,76 mm (3/16") eingesetzt, während der Spalt bei für Ausschaltungsanwendungszwecke eingesetzten Platten etwa 3,2 nun (1/8") beträgt. Die Graphitplattenbaugruppe für eine Einheit weist im allgemeinen 4 bis 8 bipolare Graphitplattenelektroden und im allgemeinen unipolare Elektroden analog dem in den Fig. 1 und 2 des bereits besprochenen, McCallum erteilten US-Patents Nr. 4,085,028 Dargestellten auf.
Wie den Fig. 1 und 2 der vorliegenden Erfindung zu entnehmen, hat die Bipolar-Elektrodenbaugruppe üblicherweise vier bis acht Graphitelektrodenplatten, die innerhalb der Büchse mit einem Spalt 34 von 3,2 mm (1/8") oder mehr festgehalten werden, wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen.
Bei dem Wechselstrom handelt es sich üblicherweise um 110 Volt, 60 Hz und 15 A, obwohl auch 200-Volt-Strom eingesetzt werden kann. Der Ausgangsgleichstrom beläuft sich auf etwa 1 bis 30 A und vorzugsweise auf 2 bis 8 A, je nach der Konzentration der Natriumbromidlösung. Die Ausgangsgleichspannung beträgt etwa 20 bis 90 Volt und vorzugsweise etwa 30 Volt. Von Zeit zu Zeit kann das abgeschiedene Calciumcarbonat ohne weiteres mit HCl entfernt werden, wobei die Reinigung der Platten nur etwa 3 bis 4 Minuten beansprucht, verglichen mit 30 Minuten oder mehr vor der vorliegenden Erfindung.

Claims

1. Verfahren zur elektrolytischen Erzeugung von Brom aus einer wäßrigen Elektrolyt-Bromidlösung zur Bereitstellung von Bromwasser zur Hygienisierung eines Gewässers, wobei bei dem Verfahren die Bromidlösung durch eine Elektrolysezelle mit einer Büchse (5) mit einem Raum, der zwei als Anode und Kathode arbeitende Elektroden (9, 9a) sowie mehrere zwischen der Anode und der Kathode voneinander beabstandete, zu einer Strömung der sich von einem Eingangsende (7) der Büchse über die Elektrodenplatten und aus einem Ausgangsende (8) der Büchse bewegenden Bromidlösung parallele bipolare ebene Elektrodenplatten (10) aufnimmt, gepumpt wird, der Elektrolysezelle ein Gleichstrom von einer Spannungsquelle (12) in einem durch einen Gleichspannungs-Zeitgeber (25) geregelten, einstellbaren Arbeitszyklus geliefert wird, wobei der Gleichstrom aus der Spannungsquelle eine Polarität an der Anode und Kathode herstellt und durch die bipolaren Elektrodenplatten und die wäßrige Lösung in der Elektrolysezelle geht und dadurch Bromwasser erzeugt, das Bromwasser aus der Büchse zu dem Gewässer geleitet wird, um das Gewässer zu hygienisieren, die als Anode und Kathode arbeitenden Elektroden in einem durch einen Polaritätszeitgeber (25a) geregelten, einstellbaren Polaritätszyklus umgepolt werden, wobei infolge der Umpolung der Anode und der Kathode die bipolaren Elektrodenplatten abwechselnd als Anode auf der einen Fläche und als Kathode auf der anderen Fläche arbeiten, wodurch dem Gewässer Bromwasser mit der gewünschten Bromkonzentration geliefert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszyklus etwa 1- 60 Sekunden lang ist und durch das Anschließen der Spannungsquelle an die Anode und Kathode über einen Teil des Zyklus und Abkoppeln der Spannungsquelle von der Anode und Kathode über den restlichen Arbeitszyklus definiert ist, wobei der Polaritätszyklus durch einen Polaritätszeitgeber (25a) geregelt wird, so daß die Gleichspannungsquelle von der Anode und der Kathode vor der Umpolung der Elektroden etwa 3 bis 10 Sekunden lang abgekoppelt wird, der Bromgehalt des Bromwassers und der Aufbau einer Ablagerung auf den Elektroden überwacht wird, und der Gleichspannungszeitgeber (25) zwecks Regeln des Arbeitszyklus eingestellt wird und der Polaritätszeitgeber zwecks Regeln des Polaritätszyklus sowie zwecks Umpolen in Intervallen zwischen 3 und 10 Minuten eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem sich der Arbeitszyklus auf etwa 1 bis 10 Sekunden beläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Gleichstrom mit konstanter Stromstärke geliefert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als weiterer Schritt die Strömung der Bromidlösung durch Durchgangsöffnungen (32) geregelt und so eine wirksame Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0,9-1,8 m/s (3 bis 6 Fuß/Sekunde) durch die Elektrodenplatten erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Gleichstrom mit konstanter Stromstärke geliefert wird, die so gewählt wird, daß das Bromwasser einen Bromgehalt von etwa 1 bis 9 ppm erhält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als weiterer Schritt die Strömung der Bromidlösung durch ein Paar Trägerplatten in der Büchse und über die von den Trägerplatten getragenen Elektroden geregelt wird, indem eine Teilströmung durch eine Gruppe von Seitenöffnungen in den Trägerplatten geleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Natriumbromidelektrolyt zum Einsatz kommt und der Arbeitszyklus sich auf etwa 10 Sekunden beläuft und dabei 7 Sekunden lang mit der Spannungsquelle verbunden wird und 3 Sekunden lang von der Spannungsquelle abgekoppelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Spannung etwa 5 Sekunden vor dem Umpolen der Anode und Kathode abgeschaltet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als weiterer Schritt ein niedriger Leistungseinstellwert zur Erzeugung von Brom zu 1 bis 3 ppm oder ein hoher Leistungseinstellwert zur Erzeugung von Brom zu 5 bis 6 ppm gewählt wird.

10. Zur Hygienisierung dienende Vorrichtung mit einer Elektrodenbaugruppe, um einem Gewässer Bromwasser zuzuführen, wobei die Baugruppe eine Büchse (5) mit einem Einlaß (7) für einen wäßrigen Bromidelektrolyten und einem Auslaß für Bromwasser, eine in der Büchse angeordnete Anode und Kathode (9, 9a) und mehrere voneinander beabstandete bipolare Elektrodenplatten (10) zwischen der Anode und der Kathode und parallel einer Elektrolytströmung vom Einlaß, über die Elektrodenplatten und aus dem Auslaß heraus, Einrichtungen (20) zur Durchleitung des Elektrolyten durch die Büchse, eine Stromversorgungseinrichtung (12) zur selektiven Lieferung eines Gleichstroms aus einer Gleichstromquelle zur Anode und Kathode und zur Herstellung einer Polarität für die Anode, die Kathode und die bipolaren Platten, eine Regeleinrichtung (25a) zum Umpolen der Anode und der Kathode, durch die die Polarität für die bipolaren Platten umgekehrt wird und die einen einstellbaren Zeitgeber zur Festlegung einer Polaritätszykluszeit aufweist, umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Regeleinrichtung (25) zur Festlegung eines Arbeitszyklus für die Stromversorgungseinrichtung bereitgestellt wird, die mit einstellbaren Zeitgebern zur Festlegung des Arbeitszyklus versehen ist, einschließlich eines einstellbaren Zeitraums, während dessen die Stromversorgungseinrichtung an die Anode und die Kathode angeschlossen ist, sowie eines einstellbaren Zeitraums, während dessen die Stromversorgungseinrichtung abgekoppelt ist, sowie mit einer Umpoleinrichtung zum selektiven Abkoppeln der Stromversorgungseinrichtung von der Anode und der Kathode vor dem Umpolen der Anode und der Kathode versehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei dem die Umpoleinrichtung einen Zeitschalter zwecks etwa 1 bis 10 Sekunden langen Abkoppelns der Stromversorgungseinrichtung von der Anode und der Kathode vor dem Umpolen der Anode und Kathode aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 mit einer Einrichtung zum Regeln der Elektrolytströmung durch die Büchse, wobei die Einrichtung zum Regeln der Strömung einschließlich einer Trägerplatteneinrichtung in der Büchse angebracht ist, um die bipolaren Elektroden zu tragen und die Trägerplatteneinrichtung mit mehreren Seitenöffnungen versehen ist, um einen Teilstrom des Elektrolyten um die bipolaren Elektrodenplatten herum zu leiten, um für eine wirksame Strömung des zwecks Bromierung durch die Elektroden strömenden Elektrolyten zu sorgen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Trägerplatteneinrichtung mindestens zwei Platten umfaßt, die jeweils mehrere Durchgangsöffnungen aufweisen, um eine Umleitung für die Elektrolytströmung zu schaffen und den Elektrolytstrom durch die Elektroden zwecks Bromierung zu regeln.