JPS643525B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS643525B2 JPS643525B2 JP54044840A JP4484079A JPS643525B2 JP S643525 B2 JPS643525 B2 JP S643525B2 JP 54044840 A JP54044840 A JP 54044840A JP 4484079 A JP4484079 A JP 4484079A JP S643525 B2 JPS643525 B2 JP S643525B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- suspension
- electrode structure
- electrode
- electrolyte
- cake
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/56—Electro-osmotic dewatering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
- B01D35/06—Filters making use of electricity or magnetism
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D57/00—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
- B01D57/02—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28C1/00—Apparatus or methods for obtaining or processing clay
- B28C1/02—Apparatus or methods for obtaining or processing clay for producing or processing clay suspensions, e.g. slip
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
本発明は、キヤリヤ液の中に懸濁した微粒固形
物またはコロイド固形物の懸濁液、例えば水に懸
濁したクレーの懸濁液を真空作用と、電界の助成
とによつて除水する技術に関する。そのような電
界は、懸濁液内に互いに間隔を置いて浸漬させた
1対の活電極、即ち陰極と陽極を介して該懸濁液
内に電流を通すことによつて創生する。
本発明によれば、従来の除水技法によつては達
成できなかつたような能率および経済性をもつ
て、かつ、簡便に微粒固形物の懸濁液から直接脱
水することができる。このようにして得られる生
成物は、それぞれの産業上の必要に応じて、ケー
ク物質(塊)の形にしてもよく、あるいは所望
の、または特定の固形物濃度のスラリーの形とす
ることができる。
本発明の基本をなす原理によれば、2つの電極
間の懸濁液内の固形物(その物質特性に応じて負
または正の固有電荷を帯びている)は、電界の作
用を受けて、それぞれの対応する電極の方に向つ
てキヤリヤ液に対して相対的に移動する。この現
象は、電気泳動と称されている。このような泳動
固形物は、電極表面に到達すると、次々に重なつ
て層状に堆積する。このような堆積は、いわゆる
電気浸透による固形物層の稠密化現象に伴つて物
質隙間内の液体または水が更に物質隙間から押出
されつつあるときでも起る。その結果、最終的に
は、例えば電極を懸濁液から引揚げて該電極から
剥取ることができるほどに十分に圧縮され、脱水
された物質の層が電極の表面に形成される。ま
た、この電気除水装置によれば、脱水された固形
物を懸濁液として、即ち、流体のままの状態で、
しかも、サイクロンや、遠心分離機や、フイルタ
等の在来の除水装置によつては得られない高い固
形物濃度で直接経済的に取出すこともできる。こ
のようにして得られる特定の固形物濃度の生成物
は、特殊な産業上の需要を充足することができ
る。また、回収されたケーク物質を供給スラリ
ー、または電気除水装置の処理タンクからの溢流
懸濁液とブレンドすることによつて所望の固形物
濃度のスラリー生成物を得ることもできる。
懸濁液内を流れる電流は、上述した電気泳動効
果をもたらすと同時に、キヤリヤ水を陰極におけ
る水素およびアルカリと、陽極における酸化反応
生成物、例えば酸素および酸とに分解する。この
分解される量は、制御自在の電流の密度に比例す
る。
本発明の目的は、改良された陰極構造体を提供
することであり、陰極を腐蝕性の環境および作動
条件から防護する働きをするケークを該陰極に堆
積させるようにした陰極の作動モードを提供する
ことである。
本発明によつて制御された条件のもとで経済的
に、連続的に、かつ、均一に得られたケーク生成
物は、在来の除水装置によつては得られない比較
的高い固形物濃度ではあるが、流動性またはポン
プ送り可能な状態にするように再パルプ化するこ
とができる。産業上必要とされる懸濁液の1例と
して、袋詰めやばら荷の形で運ぶ、噴霧乾燥され
た生成物とは対照的な、タンク車に積載して輸送
するための、約70%の固形物濃度の十分に分散さ
れたコロイド状クレー懸濁液があるが、本発明に
よれば、そのような懸濁液を経済的に得ることが
できる。また、本発明の電気除水装置は、所望の
固形物濃度を有するスラリーが処理タンクからの
越流の形で直接的に得られるような態様で操作す
ることができる。
本発明の方法を実施するためには、複数の自蔵
中空電極構造体を懸濁液内に浸漬し、点検または
その他の目的のために1つのユニツトとして全体
的に引出すことができるようにする。これらの中
空電極構造体には、液体透過性またはイオン透過
性の壁表面を設ける。該壁表面は、支持グリツド
によつて裏当てした化学的電気的に中性の材ま
たは透過性多孔膜によつて構成し、平坦な電極表
面を呈するようにすることが好ましい。この壁表
面によつて画定された囲包体の中に電極部材を配
設し、該電極部材を懸濁液との直接接触から防護
する。
液体透過性壁を有する電極の場合、中空構造体
の内部に連通された真空源が制御自在の一定の圧
力差を創生して過表面を透過してキヤリヤ液を
電極の内部に流入させ、一方それと併行して固形
物は電界の作用を受けて対向電極の方に向つてキ
ヤリヤ液とは反対の方向に泳動する。液、即
ち、固形物を除去されたキヤリヤ液は、中空電極
構造体の内部から制御しうる一定の割合でポンプ
作用等によつて抽出することができる。
自蔵対向電極構造体は、懸濁固形物を該電極の
イオン透過性表面の上に層またはケークの形で堆
積させる。このイオン透過性表面は、それと対置
する電極構造体の液体透過性表面に対応するもの
である。イオン透過性表面を有する反対電極構造
体も、中空構造体であり、イオン透過壁を有する
室の中に電極素子を内蔵している。この反対電極
構造体の室は電解質で満たされており、電極素子
はその電解質の中に浸漬されている。この電解質
は、その伝導性並びに電極素子との適合性の面か
ら特別に選定する。ここで「適合性」とは、中空
の対向電極構造体内に通常に存在する条件下にお
いて電解質が電極に対して腐蝕性をもたないこと
をいう。電気過中電解質の一成分が電極素子の
ところにおいて排出または放出されるので、電解
質を所定の組成に維持するために電解質を該反対
電極の室内へ流入させるための手段を講じる。
対向電極のイオン透過性壁は、化学的電気的に
中性の材または多孔質の膜によつて構成する。
そのような材または膜がフイルム状であるか、
あるいは何らかの支持を必要とするものである場
合は、材または膜を化学的電気的に中性のグリ
ツドによつて裏当てし、被処理スラリーに対して
平坦な電極フイルタ表面が呈示されるようにす
る。電気過操作中反対電極上にケーク物質が付
着するので、ケークをドクタブレード(掻取ブレ
ード)に接触させることによつて除去しなければ
ならない。材をドクタブレードとの直接接触か
ら防護するために摩擦ケージを設ける。摩擦ケー
ジは、ドクタブレードに接触させるための比較的
硬質の材料で形成した簿い開放スクリーン構造の
ものである。ケークを回収するために、対向電極
構造体をその表面に堆積した固形物の層または付
着したケーク層と共に懸濁液から抜出る位置にま
で持上げることができる。電解質は、持上げられ
た対向電極の内部に残留しているので、電極の内
部に真空を作用させて材にかかる圧力を減少さ
せ、それによつて電解質の損失および/または
材の破裂を防止する。対向電極が浸漬されて作動
中であるときは、電極の内部にかけられる真空
は、電極素子のところに発生するガス生成物、例
えば塩素を除去する働きをする。
本発明によれば、電極を懸濁液から持上げる
際、あるいは懸濁液内へ再浸漬させる下降運動中
電極表面から剥離または掻取られたケーク物質を
受止めるためのケーク除去装置を設ける。このケ
ーク除去装置は、ケーク剥取り、または掻取り手
段と協同してケーク物質を処理タンクから迅速に
搬出することができるコンベヤから成るものであ
ることが好ましい。
また、前記中空の液体透過性電極構造体を通る
液の流量が反対方向への固形物の泳動の割合に
対して適正に維持されるように手動または自動制
御を行うための手段を設ける。
この目的のための1実施例として、液体透過性
電極構造体に及ぼされる真空を、その真空によつ
て保持される液の中間または正常な液面を基準
として一定の値に維持する自動制御装置が提供さ
れる。即ち、液の液面の変化をマスター制御ま
たは表示因子として利用して、制御系内の幾つか
の個々の制御因子の1つまたは2つ以上をリレー
作用を介して調節修正し、液レベルを基準の高
さに回復させる。そのような因子としては、電流
密度、液のポンプ抽出流量、または真空等があ
る。ただし、真空因子は、驚くべきことにそれほ
ど大きな影響を及ぼさない。
このように、真空作用によつて保持されている
液の液面の高さを復元させるように、電極の電
流密度、又はポンプによる液の抽出流量、又は
真空吸引力の大きさを調節し、それによつて電極
間におけるキヤリヤ液の向流に対する固形物の泳
動の速度を所望の値に維持することができる。
電界の調節を制御目的のために使用する場合、
電流密度を増大させると、ケーク形成のための固
形物の泳動速度を加速させ、電流密度を低下させ
れば、それだけ反対方向へのキヤリヤ液の流れに
対する固形粒子の泳動速度を減速させる。
実用上においては、このことは、懸濁粒子の一
部の泳動がキヤリヤ液の材透過速度に比べて遅
すぎるとすると、そのような停滞粒子は材に被
膜として沈着することになることを意味する。そ
の結果、材の透過抵抗を増大させ、真空作用に
よつて保持されている液液面をそれだけ低下さ
せることになる。この液面の変位を検知して、上
述のリレー作用を介して電流密度を増大させ、そ
れによつて材の被膜を減少させ、液液面の高
さを正常に戻す。同様にして、液の液面が過度
に低下した場合、その液面低下が、電流密度の低
下として伝達され、それと併行して被膜の厚さが
増大するようにし、そのような状態は、液の液
面が正常な高さに復帰されるまで続けられるよう
にする制御態様を設定することもできる。実用に
供する場合、被膜の厚さは、1.8mm〜6.4mmの間で
変化させることができる。
極端な状態のもとでは、例えば固形物の泳動速
度が大きく、それに対応して液の透過流量が過
度になるような場合は、固形粒子が極く簿い層状
に材の表面に沈着するように固形粒子の泳動を
遅くさせ、それによつて材の過抵抗を僅かに
増大させ、それに対応して液の透過流量を低下
させるように、制御装置を作動させることができ
る。
用途によつては手動制御だけで十分である場合
も多く、その場合は、生成物の形成状況を目視に
よつて観察し、それに応じて供給材料の送給量ま
たは電流密度を調節することによつて固形物の堆
積速度を制御すればよい。例えば、再パルプ化さ
れた生成物が稀簿過ぎて水分が多過ぎる場合は、
供給速度を減少させ(あるいは電流密度を増大さ
せ)、生成物が濃厚過ぎる場合は、供給速度を増
大(あるいは電流密度を減少)させる。
例えば、1つの実用向きの実施形態において
は、処理タンクに連続的に供給液を供給し、それ
を溢流させることによつてタンク内の懸濁液の液
面の正常な高さを維持するようにすることができ
る。この実施例においては、懸濁液中に一連の自
蔵陰極構造体と自蔵陽極構造体とを交互に間隔を
置いて、かつ、それらの平面状の電極表面が互い
に平行をなすようにして配置する。液体透過性壁
を備えた中空電極構造体は、上述のようにして
液を送出し、一方、イオン透過性壁を備えた中空
電極構造体は、ケーク物質を堆積させる。タンク
の上方に頭上走行キヤリツジを設ける。このキヤ
リツジは、電極を懸濁液から引揚げるための巻上
機構を備えており、ケーク物質の層が所定の厚さ
までに堆積した電極の上方に順次停止することが
できるように構成する。このキヤリツジは、電極
が懸濁液から露出されている間に、例えば持上げ
た電極を再び懸濁液中へ下降させる際に、例えば
ドクタブレードによつて電極からケーク物質を剥
取り、それを受けとめるための一連の機構と一体
的に構成することが好ましい。剥取られたケーク
物質は、コンベヤ上に落下させ、処理タンクから
直接運び去るようにする。巻上機構、剥取機構及
びコンベヤを一体的に備えたキヤリツジは、1つ
の電極のケーク物質除去作業を終えると、次にケ
ークを除去すべく待機している電極の真上へ移動
させる。ここで、「自蔵電極構造体」とは電極を
内蔵した構造体のことをいう。
本発明のその他の特徴及び利点は、以下の実施
例の説明から一層明らかになるであろう。
第1〜4図の例では、概略的に図示された液
流れ制御装置を含む、本発明の1実施例による電
力補助式真空除水操作の順次動作の概略図が示さ
れている。この例においては、負の電荷を帯びた
固形粒子がイオン透過性中空陽電極構造体に向つ
て泳動し、その結果形成されたケーク層を陽電極
構造体から回収する。一方、キヤリヤ液は、液
流れ制御装置に作動的に接続された中空の液体透
過性陰電極構造体を通して透過する。
電気除水装置によつて処理すべき懸濁液のうち
には、負又は正のどちらかの電荷が優勢な固形物
を有する懸濁液がある。本発明の原理についての
以下の説明は、例えばクレー懸濁液の固形物のよ
うに、負の電荷が優勢である場合を前提として記
述する。
本発明の電気除水装置の1実施態様は、第1〜
4図に図解的に示されている。
この実施例においては、除水装置は、除水ユニ
ツト自体及びそれに付随した構造的及び機械的付
属物(両者を総合的に符号「D」で表わす)と、
液流れ制御装置S−1(この目的及び機能につ
いては後に詳述する)とから成つている。
除水ユニツトDの基本構造は、タンク10と、
それに懸濁液を供給するための供給管11を有す
る。この実施例においては、処理すべき懸濁液
は、クレー懸濁液即ちコロイド粒子大の、負の電
荷を帯びた微粉固形物が均一に分散している懸濁
液であるとして説明する。タンク10内の懸濁液
の所要の深さは、電極構造体を懸濁液内に完全に
浸漬させることができるように、溢流縁12によ
つて画定し確保する。溢流縁12に関連づけて溢
流受け入れ槽13を設ける。供給懸濁液は、その
過剰分が常時タンク10から溢流せしめられ、タ
ンク内の懸濁液が常にいれかえられるような流量
で供給する。更に、タンク10に接続部14a及
び14bにおいて接続した循還ポンプ14によつ
て、タンク内の内容物を常に流動状態に維持し、
懸濁液内に固形物を好適に分散させ、タンク内の
懸濁液に露呈されている陰電極及び陽電極表面が
適正かつ均一に機能するようにする。
この実施例では、陰電極表面及び陽電極表面
は、互いに平行な、平面状形態の自蔵電極構造体
の形で設けてあり、各電極構造体は、それ自体の
平面内において懸濁液から引出された位置へ垂直
に上昇させることができ、又、元の懸濁液内の位
置へ下降させることができるように構成してあ
る。
上述の前提にたてば、即ち懸濁固形物(例えば
クレー)が負の電荷を帯びているものであるとす
れば、中空構造の自蔵陽電極構造体15が、タン
クの中央を占めるように配置する。この陽極構造
体15は、別に符号Aによつても示してある。
この電極構造体をそれ自体の平面内において垂
直方向に懸濁液から引出される位置へ上昇させ、
再びそれを懸濁液内へ戻すことができるように上
下方向案内装置を設ける。又、懸濁液から離れて
陽電極の表面上に付着したケーク物質を、該電極
構造体が懸濁液から引上げられて再び元の懸濁液
内へ下降される際、剥取つて別の場所へ運び去る
ための処理装置も設ける。1実施形態として、こ
れらの処理装置は、中立位置とケーク剥取り位置
との間で水平軸線を中心として揺動しうるように
対称的に配置した1対のドクターブレード17,
18から成るものとして例示されている。このよ
うにして剥取られたケーク物質は、それぞれベル
トコンベヤ19,20として示された搬送手段に
よつて搬送することができる。あるいは又、逆
に、第4a図に例示するように、電極構造体を懸
濁液から上方へ持上げる際にケークの剥取り及び
除去が行われるように剥取り装置を構成すること
もできる。
陽極構造体15は、第5及び6図に詳細に示さ
れているように、長方形のフレーム部材21と、
その両側に固着させた1対のイオン透過性壁2
2,22とから成る。フレーム部材21は、イオ
ン透過性壁22を取付けることができるようにし
た、外方に開放したU字形の断面形状を有してい
る。各イオン透過性壁22は、材22a、支持
グリツド22bおよび防護ケージ22cから成
り、懸濁液からの負の電荷を帯びた固形物を層ま
たはケークとして堆積させるように構成した多層
組立体である。
フレーム部材21の上端に1対の支持ブラケツ
ト15aを固定し、それらのブラケツトをタンク
10の壁に取付けることによつて電極構造体15
をタンク10内に位置づけし支持する。
垂直ロツド26の形をした正の極性の端子を電
極構造体15の内部へ突入させ、その電極27に
接続させる。端子ロツド26の露出上端は、接続
ケーブル26aに連結させる。
電極構造体15のフレーム部材21および壁部
材22は、電気的に中立であり、従つて、例えば
プラスチツクのような不導電性材料で構成する
か、あるいは、電極27および電線26,26a
との接触から隔絶される。
更に、この電極構造体15の内部に適当な電解
質(陽極液)を満たすための手段を講じる。電極
構造体15のイオン透過性壁22によつて画定さ
れる中空内部即ち陽極画室内に電解質を満たすの
は、イオン透過性壁22から離隔して電極構造体
の中空内部に位置する電極素子(陽極)27がイ
オン透過性壁22の外表面の周りに処理タンク1
0内に存在する被処理懸濁液中の負の電荷を帯び
た固形物に作用して固形物をイオン透過性壁22
の外表面に吸着させることができるようにするた
めである。電気補助式真空過装置の作動中比較
的一定の電解質組成を維持するために、そして陽
極画室内へ進入してきた固形物を洗い落すため
に、この電極構造体を通して常に新鮮な電解質が
流されるようにする。このような電解質流を維持
するための装置は、最も簡単な形態として重力式
送り系統であつてよく、高架電解質供給タンクを
供給導管によつて陽電極構造体15に接続し、該
電極構造体からの廃棄用導管を廃棄タンクに接続
する。陽極において発生したガスは、使い古され
た電解質と共に搬出される。このような電解質の
循環は、もつと高度な系統によつて行うこともで
きる。その場合(第11図参照)、電解質を導入
管28と排出管29によつて電極構造体内を通し
て循環させ、電気補助式真空過装置の作動中比
較的一定の電解質組成を維持するようにする。排
出管29は、受取器61に接続する。電極構造体
15内で発生したガスは、弁63を備えた真空導
管62を通して系内から抽出し、電解質は、導管
64を通して供給タンク66へ送給される。工程
において消費された電解質を補充するために供給
タンク66内へ補給タンク73から追加の電解質
を導入することができる。補給タンク73は、制
御弁79を備えた導管74を介して導管64に接
続する。導入管28に接続したポンプ71によつ
て電解質を供給タンク66から抽出し、電極構造
体15へ送給する。過剰な使用ずみ電解質は、溢
流排出口29を通して系内から排出させることが
できる。
この循環系においては、電解質を循環させるた
めのポンプ71のほかに、ガスを抽出するために
導管62に作用する真空ポンプ(図示せず)が必
要とされる。導管64は、大気脚であり、電極1
5内で生じたガスを抽出するのに必要な真空をバ
ランスさせる。
陽電極構造体15内に使用するのに好ましい電
解質は、1規定濃度の塩化ナトリウム溶液であ
る。塩化ナトリウムを電解質として使用した場
合、陽極27において塩素ガスが発生し、そのガ
スは最終的に真空導管62を通して排出される。
塩素ガスを発生するこの環境は、チタンで形成し
ルテニウムのような市販の材料を被覆した電極に
よく適合することが判明した。そのような電極
は、酸素が発生するような環境下では激しい侵蝕
作用を受ける。炭素電極を使用してもよい。
陽極において発生するガスは、真空導管を通し
て系内から抽出し、処分するか、あるいは何らか
の形で利用しなければならない。この塩素は陰極
のところへ再導入させることができる。その場合
陰極においてこの塩素は、NaClを生成すること
により水素の発生を抑制する働きをし、その結
果、水素または苛性アルカリ副生物を処分する必
要性を減少または回避し、しかも、塩素ガスを処
分する問題を軽減することができる。また、別法
として、塩素ガスを陰極液と混合させて、漂白ま
たはその他の目的に使用することのできる中性次
亜塩素酸塩を生成させるようにしてもよい。
更に別の方法としては、特別の真空ポンプを使
用して他の場所での使用または販売に供するため
の純粋塩素ガスを濃縮するようにする方法があ
る。
電解質(陽極液)としては塩化ナトリウム溶液
が好ましいが、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、
H2SO4等の鉱酸または中性塩を電解質として使
用してもよく、その場合でもかなりの結果が得ら
れる。酸性ケークが望ましい場合もあるが、その
場合には電解質としてHClを使用すべきである。
また、中性ケークが望ましい場合は、例えば重炭
酸ナトリウムと塩化ナトリウム(いずれも1規定
濃度のもの)の混合液のような中性またはアルカ
リ性の電解質を使用すべきである。
先に述べたように、陽電極構造体は、それに堆
積したケークを除去するためにタンクから引上げ
られる。そのような持上げられた位置においては
電極構造体内の電解質は、該構造体内壁に対して
外向きの相当大きな圧力を及ぼす。この圧力下で
電解質は、材を通して外方へ押し出されるか、
あるいは材が破断するおそれがある。しかしな
がら、受取器61内に真空が維持されている場
合、その負圧が電極構造体の内壁に作用する圧力
を軽減し、電解質の流出あるいは材の破断を防
止する。
叙上のように、電極構造体の囲い壁を従来のよ
うに電極を構成するむくの金属壁ではなく、イオ
ン透過性壁22で形成したこと、電極素子27を
イオン透過性壁によつて囲われた中空本体内にイ
オン透過性壁から離隔させて配置したこと、そし
て中空本体内にイオン透過性壁22と電極素子2
7との間の空間を埋める導電性電解質を充填する
ことを特徴とする本発明の電極構造体15又はA
によれば、中空本体内の電極素子27は、タンク
10内の被処理懸濁液から隔離され、懸濁液によ
る浸食作用を受けない。更に、電極素子27は、
イオン透過性壁に付着堆積されるケークから離れ
ており、後にケークを除去するためのドクターブ
レード17,18の機械的作業からも隔絶されて
いるいので、従来のこの種の電極構造体の電極に
不可避であつた、ケーク除去作業による摩耗や、
偶発的な損傷を受けることもない。
このように、本発明の電極構造体15は、その
電極素子27を腐食性及び浸食性の被処理懸濁液
又はスラリーから離隔され、かつ、イオン透過性
壁22の外表面からケークを剥取るためのドクタ
ーブレード17,18の機械的作用からも隔絶さ
れた、防護された環境下で作動することを可能に
し、高価な電極素子27の寿命を延長させる。
更に、この実施例では、中央陽極構造体15の
両側に、それから距離dだけ離隔させて負の極性
の自蔵陰極構造体31,32を配置する。
これらの陰極構造体は、別に符号Cによつても
示されており、特殊な中空構造である。この中空
構造は、周囲の懸濁液からそのキヤリヤ液を、液
体透過性の電極壁を通して該中空電極構造体の内
部へ吸引し、そこから外部へ抽出又はポンプ送り
して処分することができるように構成してある。
これらの陰極構造体は、先に述べた液流れ制御
装置S−1に連通している。制御装置S−1の目
的、機能及び作動については後述する。
陰極構造体は、第7及び8図に詳細に示される
ように、中央陽極構造体15のフレーム21と同
様な寸法の長方形のフレーム33から成るが、フ
レーム部材33に連結された液体透過性壁34,
35を有している点で陽極構造体とは異る。液体
透過性壁34,35は、スラリー即ち懸濁液から
のキヤリヤ液を透過させるための過部を構成す
る。フレーム部材33は、それに液体透過性壁3
4,35を取付けることができるようにした、外
方に開放したU字溝形である。液体透過性壁の
各々は、それ自体、材41又は布から成る組
立体であり、材41の周縁は、例えば保持帯片
42によつてフレーム部材33に締着させる。
各材41は、周囲フレーム部材33に周縁部
を固着又は溶接した支持グリツド42aによつて
外圧に耐えることができるように支持する。これ
らの裏当てグリツド42aは、電極構造体の一部
を構成し、それぞれ電極面を構成する。上記グリ
ツド及び材をこのようにフレーム部材に固定す
ることにより、電極構造体は、障害のない平面状
の面P−1,P−2を呈示する。
更に、各陰極構造体31,32は、上述した陰
極構造体の端子ロツド26と同様の端子ロツド4
5を有し、該ロツドには、所要の極性を与えるた
めに接続電気ケーブル46を取付けてある。
第1〜4図に示されるように、これらの陰極構
造体は、いずれも、上述の液流れ制御装置S−
1に連通させ、ポンプ45aによつて接続管46
aを介して陰極構造体に真空作用を与え、周囲の
懸濁液又はスラリーから材41を通してキヤリ
ヤ液を吸引し、それによつて陰極構造体の内部が
常時キヤリヤ液で満たされているようにする。
過されたキヤリヤ液は、ポンプ46bによつて電
極構造体の内部から導管46cを通して抽出す
る。このキヤリヤ液の抽出は、電極構造体内部へ
のキヤリヤ液の吸引量に対応して均衡した割合で
行われるので、キヤリヤ液が抽出されているとき
でも、電極構造体の内部にはキヤリヤ液で満たさ
れている。
今、液(過されたキヤリヤ液)流れ制御装
置S−1が陰極構造体を通してのキヤリヤ液の均
一な過流量を維持する働きをし、除水操作が均
衡状態にあると仮定すれば、第1〜4図の除水ユ
ニツトの作動サイクルは、下記の通りである。
例えば、クレー懸濁液のようなスラリー又は懸
濁液を、常時溢流受入れ槽13内へ溢れ出るよう
に十分な流量で入口接続管11を通して連続的に
処理タンク10内へ供給する。これによつて、各
電極構造体の有効電極表面は、装置の作動中、こ
の懸濁液内に完全に浸漬されているようにする。
被処理懸濁液がクレー懸濁液である場合、各電
極の間に創生された電界が、負の電荷を帯びてい
るクレーのコロイド粒子をキヤリヤ液に対して相
対的に陽極構造体Aの方に向けて泳動させる。そ
れと併行してキヤリヤ液は、コロイド粒子とは反
対の方向に移動して、中空の陰極構造体を通して
過され、処理装置即ち除水装置から排出され
る。
第1図に示された除水工程の始動状態は、電界
の影響を受けてイオン透過性陽極表面に到達し、
それに付着しつつあるクレー粒子から成るケーク
層の初期形成状態を示す。
この時点では、スクレーパ即ちドクターブレー
ド17,18は、中立位置即ち互いに引離された
位置に回動されており、後にケークを排出するた
めに陽極構造体をブレード17と18の間を通し
て持上げることができるようにしてある。
第2図は、ケーク質層Oの形成が完成した状態
を示し、ドクターブレード17,18は、ケーク
を担持した陽極構造体を第3図に示されるように
完全引出し位置へ持上げることができるように、
まだ中立位置に置かれている。
陽極構造体が最上方の引出し位置にまで持上げ
られたとき、ドクターブレード17,18をケー
ク剥取り位置へと互いに接近する方向に回動さ
せ、第4図に示されるように陽極構造体を下降さ
せるための準備態勢を整える。かくして、陽極構
造体をタンク10内へ下降させることによりケー
ク層が剥取られ、ベルトコンベヤ19,20上へ
直接落される。この陽極構造体の下降運動の終了
により除水装置は、初期作動状態に戻され、ドク
ターブレードが中立位置へ戻されて、次の作動サ
イクルが開始される。
第9図には、上述したケーク剥取り操作に関連
して陽極構造体を昇降させるための昇降装置Hが
概略的に示されている。
先に述べたように、このようにして除水すべき
スラリー又は懸濁液が、正電荷が優勢な懸濁固形
物を含有している種類の懸濁液である場合があ
る。その場合、固形物は、電界の影響を受けて陰
極構造体の負の極性の方に向つて泳動する。それ
と併行して、キヤリヤ液は、上述した液体透過性
壁を有する中空の陽極構造体を通して過され、
抽出される。この場合の陽極構造体は、液の透
過流量を調節する上述の液流量制御装置S−1
に連通させてある。
このような変型作動態様を実施するためには、
第10図に示されるように、単にそれぞれの電極
の極性を変えるだけでよく、中央の電極構造体
が、陰極C−1となり、その両側の電極構造体が
陽極A−1になるようにすればよい。
それ以外の点では、作動サイクルは第1〜4図
に関連して説明したのと同様であり、中央の陰極
構造体C−1は、ケーク剥取り操作のために昇降
させることができ、両側の陽極構造体の内部から
は過されたキヤリヤ液を制御装置S−1により
制御された割合で抽出することができる。ただ
し、この場合は陽極液は、陽極において酸素を発
生させるような成分から成るものでなければなら
ない。
第4a図は、第1〜4図に示された構成のよう
に引上げた電極構造体を再びタンク内へ浸漬させ
る下降運動中にではなく、電極構造体をタンクか
ら引出す上昇運動の際にケークの剥取りを行うよ
うにした変型構成を示す。
この構成は、第4a図から自明であるが、電極
構造体を上昇させる際、スクレーパブレードを、
その尖端を上向きにではなく下向きにして、電極
構造体に弾性的に摺動接触させることによつてケ
ーク物質を剥取る。構造を簡略にするために、ケ
ーク層を剥取られた電極構造体が下降されるとき
にもスクレーパブレードを電極構造体に摺動接触
させたままにしておいてもよい。あるいは、第1
〜4図に関連して説明したのと同様なブレード作
動機構を使用してもよい。
次に、第1図の自動液流量制御装置S−1
(破線で囲まれた部分)について説明する。説明
の便宜上、ここで除水すべき懸濁液は、クレー懸
濁液のように、負の電荷を帯びた粒子を含有して
いる種類の懸濁液であると仮定する。
この液流量制御装置においては、本発明は、
電界を創生する制御自在の印加電流密度と、陰極
に向つて流れ陰極を貫通して流れるキヤリヤ液の
移動速度に対する、陽極に向つて反対方向に移動
する懸濁固形物の相対的泳動速度との間に存在す
る相互関係を利用する。即ち、電流密度を増大さ
せれば、それだけ、陽極に向つて移動する懸濁固
形物の相対速度が増大し、電流密度を減少させれ
ば、該相対速度が低下する。かくして、電流密度
を変化させることにより、陰極構造体の材の遮
蔽度(透過度)を減少又は増大させることができ
る。従つて、電界密度が低下されると、若干の懸
濁粒子を材に沈着させることになる。
材から離れる粒子の泳動速度の増大により
材上に固形粒子の沈着(被覆)が生じないように
電流密度を増大させた場合には、その状態を補償
するように真空吸引力を増大させる。
他方、所望の液流量制御作用を得るために、
液ポンプ抽出流量と、懸濁液の供給流量とを相
対的に変更させることができる。
この実施例に概略的に示された基本的な形態に
おいては、この制御装置S−1の原理は、以下の
通りである。
1作動態様によれば、中空の陰極構造体の内部
に真空ポンプ45aによつて定常的な真空作用が
与えられる。真空度を所望の一定値に維持するた
めに、真空計75により、リレー装置76を介し
て真空ポンプ45aの作動を制御することができ
る。
真空作用により懸濁液からのキヤリヤ液を陰極
構造体の液体透過性壁を通して過させるのと併
行して、ポンプ46bは、該真空作用の反対方向
の力に抗して、陰極構造体から液を吸引する。
その制御要素として、管46aを介して電極構造
体に連通している分離室78内に真空作用により
一定の液液面Lが維持されるようにする。この
管46aは、分離室78から下方に延びて電極構
造体の上方端に終端しているので、該陰極のとこ
ろに電気分解によつて生じた水素ガスと液体の混
合物を、可視液面Lを維持すべき真空分離室78
内へ吸引する。ここから水素ガスは、第2分離室
81を通つて上方へ抽出され、一方、ガス抜きさ
れた液は、例えば管82を通つて重力によつて
陰極構造体内へ戻される。2つの分離室78と8
1の間にバイパス接続管83を設けることによ
り、両分離室間に並列連通を設定する。このバイ
パス接続管内においては、分離室78内に起るこ
とのある泡立ち又は沸騰によつて液液面Lが乱
されることがない。
液液面Lの過度の変化に応答して作動するリ
レー装置84は、液のポンプ抽出流量即ちポン
プ46bの出力を調節し、液液面を比較的小さ
な許容しうる通常の変動範囲内に戻すようにす
る。
陰極構造体の材に全く被膜が形成されない稀
なケースにおいては、材の透過抵抗が増大した
場合には、この制御装置は、真空度を増大させ
る。
均衡した作動を得るためには、陰極構造体を透
過する液流量は、十分でなければならないが、
液とは反対方向に陽極の方に向つて泳動する負
の電荷を帯びた懸濁固形物の移動を妨害するほど
大きくてはならない。
しかも、先に述べた制御目的のために、液液
面応答主制御装置84は、一定の真空作用力と共
に所定の適正な一定のポンプ抽出流量を維持した
ままで、電流密度即ち各電極に印加される電位を
変化させるために制御インパルスを中継すること
ができる。
先に述べたように、多くの応用例において、ス
ラリー生成物(メークダウン後)の状態を目で観
察し、それに対応して電流密度を調節する手動制
御でも十分である。(「メークダウン」とは、セラ
ミツクの製造において所望の含水量を有するクレ
イ生成物を得るためにクレイスラリーに乾燥クレ
イを添加することである。)
やはり、被処理懸濁液が負の電荷を帯びたクレ
ー粒子を含有するクレー懸濁液であるとした場
合、準備段階の始動手順として、中空陰極構造体
を所定位置に固定し、処理タンクにクレー懸濁液
を充満させ、陰極構造体を満すのに十分な液ま
たは水の供給源、および陽極構造体を満すのに十
分な陽極液の供給源が得られるようにする。
系内に上記各液を満すには、各電極構造体に真
空作用を及ぼし、各電極構造体へそれぞれの供給
タンクから液体を吸引させる。各電極構造体にそ
れぞれの液体が満たされたならば、除水操作を始
めることができる。
次いで、除水操作を始動させるために、電極構
造体に通電し、液体を真空作用によつて陰極構造
体を通して流動させる。液抽出ポンプを始動さ
せ、その排出量を、比較的一定の所定量の液抽
出を維持するように調節する。また、この始動時
に、電解質ポンプ71も作動させ、電解質を陽極
構造体内を通して循環させる。
除水装置の操作は、電極への電力供給を遮断
し、各電極構造体内の液体をポンプによつて排出
することによつて停止される。ポンプからの排出
液がなくなつたことにより各電極構造体内が空に
なつたことが確認されたならば、真空ポンプを消
勢し、次いで各液体ポンプを停止する。
以下に、本発明の装置の操作実施例を説明す
る。
実施例
第1〜8図に概略的に示された形式の電気補助
式真空過装置を、59重量%の固形物を含有した
No.1被覆用クレーの供給スラリーを用いて作動さ
せた。ケーク堆積のための総有効面積は、2.23m2
(各々2つの動作表面を備えた2つの陽極)であ
つた。使用した陽極液はNaClの1規定濃度溶液
であり、それを陽極面積1m2当り毎分10.19の
割合で陽極を通して循環させた。液(陰極)系
に対しては水銀柱約508mmの真空を維持し、陽極
系には水銀柱ほぼ406〜432mmの真空を維持した。
これらの実験を行うに当つて電流を所望のレベル
に設定し、スラリー浴の温度および塩の添加量を
所定の値に設定した。次いで、平衡が得られるよ
うに供給スラリーの装入量を調節した。塩の添加
は、供給材料の塩含有量の予想される変動を擬制
するために行つた。従来の処理工程においては、
塩は凝集剤または分散剤としてあるいはその他の
目的のために添加されている。以上の実験の平衡
状態のもとでの操作結果は下表の通りである。
The present invention provides water removal of suspensions of finely divided solids or colloidal solids suspended in a carrier liquid, such as suspensions of clay in water, by the action of a vacuum and with the aid of an electric field. Regarding technology. Such an electric field is created by passing an electrical current through the suspension through a pair of active electrodes, a cathode and an anode, immersed spaced apart within the suspension. According to the present invention, a suspension of finely divided solids can be directly dehydrated with efficiency and economy that could not be achieved using conventional water removal techniques. The product thus obtained may be in the form of a cake material (mass) or in the form of a slurry of a desired or specific solids concentration, depending on the respective industrial needs. can. According to the principle underlying the invention, a solid substance in suspension between two electrodes (which, depending on its material properties, carries a negative or positive intrinsic charge) is subjected to the action of an electric field. relative to the carrier liquid towards each corresponding electrode. This phenomenon is called electrophoresis. When such electrophoretic solids reach the electrode surface, they are deposited one after another in layers. Such deposition occurs even when the liquid or water in the material gap is being pushed out from the material gap due to the phenomenon of densification of the solid layer due to so-called electroosmosis. As a result, a layer of sufficiently compressed and dehydrated material is formed on the surface of the electrode, such that it can, for example, be pulled out of the suspension and peeled from the electrode. Moreover, according to this electric water removal device, the dehydrated solid matter is made into a suspension, that is, in the state of a fluid.
Moreover, it can be directly and economically extracted at a high solids concentration that cannot be obtained by conventional water removal devices such as cyclones, centrifuges, and filters. The product thus obtained with a specific solids concentration can meet specific industrial needs. A slurry product of the desired solids concentration can also be obtained by blending the recovered cake material with the feed slurry or overflow suspension from the treatment tank of the electrowater removal system. The electric current flowing through the suspension produces the electrophoretic effect described above and at the same time decomposes the carrier water into hydrogen and alkali at the cathode and oxidation reaction products such as oxygen and acids at the anode. The amount resolved is proportional to the density of the controllable current. It is an object of the present invention to provide an improved cathode structure and a mode of operation of the cathode in which a cake is deposited on the cathode which serves to protect the cathode from corrosive environments and operating conditions. It is to be. The cake product obtained economically, continuously, and uniformly under controlled conditions by the present invention has a relatively high solids content not obtainable with conventional water removal equipment. It can be repulped to a flowable or pumpable condition, although it is still concentrated. An example of an industrially required suspension is approximately 70% for transport in tank cars, as opposed to a spray-dried product carried in bags or bulk. There are well-dispersed colloidal clay suspensions with a solids concentration of 100.degree. C., and according to the present invention such suspensions can be obtained economically. The electrowater removal apparatus of the present invention can also be operated in such a manner that a slurry having the desired solids concentration is obtained directly in the form of an overflow from the treatment tank. To carry out the method of the invention, a plurality of self-contained hollow electrode structures are immersed in a suspension so that they can be withdrawn as a whole as one unit for inspection or other purposes. . These hollow electrode structures are provided with liquid-permeable or ion-permeable wall surfaces. Preferably, the wall surface is constituted by a chemically and electrically neutral material or a permeable porous membrane backed by a support grid, presenting a flat electrode surface. An electrode member is disposed within an enclosure defined by the wall surface and is protected from direct contact with the suspension. In the case of electrodes with liquid-permeable walls, a vacuum source communicated within the hollow structure creates a constant controllable pressure differential to force carrier liquid into the interior of the electrode through the surface; Meanwhile, the solid matter migrates in the direction opposite to the carrier liquid towards the counter electrode under the action of the electric field. The liquid, ie, the carrier liquid from which solids have been removed, can be extracted from the interior of the hollow electrode structure at a controllable rate, such as by pumping. The self-contained counter electrode structure deposits suspended solids in a layer or cake on the ion permeable surface of the electrode. This ion permeable surface corresponds to the opposing liquid permeable surface of the electrode structure. The counter electrode structure with an ion-permeable surface is also a hollow structure, housing the electrode element within a chamber having ion-permeable walls. The chamber of this counterelectrode structure is filled with an electrolyte, and the electrode elements are immersed in the electrolyte. The electrolyte is specially selected for its conductivity and compatibility with the electrode elements. As used herein, "compatibility" refers to the fact that the electrolyte is not corrosive to the electrode under conditions normally present within the hollow counterelectrode structure. As a component of the electrolyte is discharged or released at the electrode element, steps are taken to flow the electrolyte into the chamber of the counter electrode in order to maintain the electrolyte at a predetermined composition. The ion-permeable wall of the counter electrode is composed of a chemically and electrically neutral material or a porous membrane.
whether such material or membrane is in the form of a film;
Alternatively, if some support is required, the material or membrane may be backed by a chemically and electrically neutral grid so that a flat electrode filter surface is presented to the slurry being treated. do. Cake material builds up on the counter electrode during electrical overloading and must be removed by contacting with a doctor blade. A friction cage is provided to protect the material from direct contact with the doctor blade. The friction cage is an open screen construction made of a relatively hard material for contact with the doctor blade. In order to recover the cake, the counter-electrode structure can be lifted to a position where it is removed from the suspension together with the layer of solids deposited on its surface or the cake layer attached. Since the electrolyte remains inside the raised counter electrode, a vacuum is applied inside the electrode to reduce the pressure on the material, thereby preventing loss of electrolyte and/or rupture of the material. When the counter electrode is immersed and in operation, the vacuum applied inside the electrode serves to remove gaseous products, such as chlorine, generated at the electrode element. According to the invention, a decaking device is provided to catch caked material flaked or scraped from the surface of the electrode during the downward movement of lifting the electrode out of the suspension or re-immersing it into the suspension. Preferably, the decaking device comprises a conveyor capable of rapidly removing the caked material from the processing tank in cooperation with decaking or scraping means. Means are also provided for manual or automatic control so that the flow rate of liquid through the hollow liquid permeable electrode structure is maintained properly relative to the rate of migration of solids in the opposite direction. One embodiment for this purpose includes an automatic control device that maintains the vacuum applied to the liquid permeable electrode structure at a constant value relative to the intermediate or normal liquid level of the liquid held by the vacuum. is provided. That is, the change in the liquid level is used as a master control or indicator factor to adjust or modify one or more of several individual control factors in the control system through relay action to adjust the liquid level. Restore to standard height. Such factors include current density, liquid pumping flow rate, or vacuum. However, the vacuum factor surprisingly does not have much of an effect. In this way, the current density of the electrode, the flow rate of liquid extraction by the pump, or the magnitude of the vacuum suction force is adjusted so as to restore the height of the liquid level held by the vacuum action, As a result, the velocity of migration of the solids relative to the countercurrent flow of the carrier liquid between the electrodes can be maintained at the desired value. When the modulation of the electric field is used for control purposes,
Increasing the current density accelerates the migration velocity of the solids for cake formation, and decreasing the current density slows the migration velocity of the solid particles relative to the flow of carrier liquid in the opposite direction. In practical terms, this means that if the migration of some of the suspended particles is too slow compared to the rate of material penetration of the carrier fluid, such stagnant particles will be deposited as a film on the material. do. The result is an increase in the permeation resistance of the material and a corresponding reduction in the liquid level maintained by the vacuum action. This liquid level displacement is sensed and the current density is increased through the relay action described above, thereby reducing the coating on the material and returning the liquid level to normal. Similarly, if the liquid level drops too much, the drop in the liquid level is transmitted as a decrease in current density, causing a parallel increase in the film thickness; It is also possible to set a control mode that continues until the liquid level returns to a normal level. In practical use, the coating thickness can vary between 1.8 mm and 6.4 mm. Under extreme conditions, e.g. when the migration speed of solids is high and the permeation flow rate of liquid is correspondingly excessive, solid particles may deposit on the surface of the material in extremely thin layers. The control device can be operated to slow down the migration of the solid particles, thereby slightly increasing the overresistance of the material and correspondingly reducing the permeation flow rate of the liquid. Manual control is often sufficient for some applications, in which case product formation can be visually observed and the feed rate or current density adjusted accordingly. Therefore, the rate of solid matter deposition can be controlled. For example, if the repulped product is too lean and has too much moisture,
Decrease the feed rate (or increase the current density); if the product is too thick, increase the feed rate (or decrease the current density). For example, in one practical embodiment, a treatment tank is continuously supplied with a feed liquid and is flooded to maintain a normal level of suspension in the tank. You can do it like this. In this embodiment, a series of self-contained cathode structures and self-contained anode structures are alternately spaced in suspension and their planar electrode surfaces are parallel to each other. Deploy. Hollow electrode structures with liquid permeable walls deliver liquid as described above, while hollow electrode structures with ion permeable walls deposit cake material. An overhead carriage is installed above the tank. This carriage is equipped with a hoisting mechanism for lifting the electrodes out of the suspension and is configured so that a layer of cake material can be stopped in sequence over the electrodes having been deposited to a predetermined thickness. The carriage scrapes and receives cake material from the electrode, e.g. by a doctor blade, while the electrode is exposed from the suspension, e.g. when lowering the lifted electrode back into the suspension. It is preferable to configure it integrally with a series of mechanisms for. The flaked cake material is allowed to fall onto a conveyor and is carried away directly from the processing tank. After the carriage, which is integrally equipped with a hoisting mechanism, a stripping mechanism, and a conveyor, has finished removing cake material from one electrode, it is moved directly above the electrode that is waiting to remove the cake from the next electrode. Here, the term "self-contained electrode structure" refers to a structure containing electrodes. Other features and advantages of the invention will become more apparent from the following description of the examples. In the example of FIGS. 1-4, a schematic diagram of the sequential operation of a power-assisted vacuum water removal operation according to one embodiment of the present invention is shown, including a schematically illustrated liquid flow control system. In this example, negatively charged solid particles migrate towards an ion permeable hollow anode structure and the resulting cake layer is recovered from the anode structure. The carrier liquid, in turn, permeates through a hollow liquid permeable cathode structure operatively connected to a liquid flow control device. Among the suspensions to be treated by electric water removal devices are those having solids with a predominance of either negative or positive charge. The following explanation of the principles of the invention is based on the assumption that negative charges predominate, such as solids in clay suspensions. One embodiment of the electric water removal device of the present invention includes first to
This is shown schematically in Figure 4. In this embodiment, the water removal device comprises the water removal unit itself and its associated structural and mechanical attachments (both collectively designated by the symbol "D");
and a liquid flow control device S-1 (the purpose and function of which will be described in detail later). The basic structure of water removal unit D is a tank 10,
It has a supply pipe 11 for supplying suspension to it. In this example, the suspension to be treated will be described as a clay suspension, ie, a suspension in which negatively charged finely divided solids of colloidal particle size are uniformly dispersed. The required depth of the suspension in the tank 10 is defined and ensured by the overflow edge 12 so that the electrode structure can be completely immersed in the suspension. An overflow receiving tank 13 is provided in association with the overflow edge 12. The feed suspension is fed at such a flow rate that any excess thereof is constantly overflowed from the tank 10 and the suspension in the tank is constantly replaced. Furthermore, the contents in the tank are always maintained in a fluid state by a circulation pump 14 connected to the tank 10 at connections 14a and 14b,
Proper dispersion of solids within the suspension ensures proper and uniform functioning of the negative and positive electrode surfaces exposed to the suspension in the tank. In this example, the negative and positive electrode surfaces are provided in the form of self-contained electrode structures in planar form, parallel to each other, each electrode structure being separated from the suspension in its own plane. It is configured so that it can be raised vertically to the withdrawn position and lowered to its original position within the suspension. Based on the above assumption, that is, if the suspended solids (e.g. clay) are negatively charged, the hollow self-contained positive electrode structure 15 should occupy the center of the tank. Place it in This anode structure 15 is also designated separately by the reference numeral A. raising the electrode structure vertically in its own plane to a position where it is withdrawn from the suspension;
A vertical guide device is provided so that it can be returned to the suspension again. Also, the cake material that has separated from the suspension and deposited on the surface of the positive electrode can be peeled off and deposited on the surface of the positive electrode when the electrode structure is lifted out of the suspension and lowered back into the original suspension. Processing equipment is also provided for transporting it to a location. In one embodiment, these processing devices include a pair of doctor blades 17 arranged symmetrically so as to be able to swing about a horizontal axis between a neutral position and a cake-stripping position.
It is illustrated as consisting of 18 pieces. The cake material stripped in this way can be transported by means of conveying means, designated as belt conveyors 19, 20, respectively. Alternatively, and conversely, the stripping device can be configured such that the cake is stripped and removed when the electrode structure is lifted upwards from the suspension, as illustrated in FIG. 4a. The anode structure 15 includes a rectangular frame member 21, as shown in detail in FIGS.
A pair of ion-permeable walls 2 fixed on both sides of the
It consists of 2 and 22. The frame member 21 has an outwardly open U-shaped cross-section to which an ion-permeable wall 22 can be attached. Each ion permeable wall 22 is a multilayer assembly consisting of a material 22a, a support grid 22b and a protective cage 22c configured to deposit negatively charged solids from a suspension as a layer or cake. . The electrode structure 15 is assembled by fixing a pair of support brackets 15a to the upper end of the frame member 21 and attaching these brackets to the wall of the tank 10.
is positioned and supported within the tank 10. A terminal of positive polarity in the form of a vertical rod 26 projects into the interior of the electrode structure 15 and is connected to the electrode 27 thereof. The exposed upper end of the terminal rod 26 is connected to a connecting cable 26a. The frame member 21 and the wall member 22 of the electrode structure 15 are electrically neutral and therefore constructed of non-conductive material, such as plastic, or alternatively, the electrode 27 and the electrical wires 26, 26a
cut off from contact with Furthermore, measures are taken to fill the inside of this electrode structure 15 with a suitable electrolyte (anolyte). The hollow interior or anode compartment defined by the ion-permeable wall 22 of the electrode structure 15 is filled with electrolyte by an electrode element ( Anode) 27 is placed around the outer surface of the ion permeable wall 22 of the treatment tank 1.
The ion-permeable wall 22 acts on the negatively charged solids in the suspension to be treated, which are present in the ion-permeable wall 22.
This is so that it can be adsorbed to the outer surface of the. Fresh electrolyte is constantly flushed through this electrode structure to maintain a relatively constant electrolyte composition during operation of the electrically assisted vacuum filtration device and to wash away any solids that may have entered the anode compartment. Make it. The device for maintaining such an electrolyte flow may in its simplest form be a gravity feed system, connecting an elevated electrolyte supply tank by a supply conduit to the positive electrode structure 15, which Connect the waste conduit from the waste tank to the waste tank. The gas generated at the anode is carried away along with the spent electrolyte. Such circulation of electrolytes can also be achieved by more sophisticated systems. In that case (see FIG. 11), electrolyte is circulated through the electrode structure by inlet tube 28 and outlet tube 29 to maintain a relatively constant electrolyte composition during operation of the electrically assisted vacuum filtration device. The discharge pipe 29 connects to the receiver 61 . The gas generated within the electrode structure 15 is extracted from the system through a vacuum conduit 62 equipped with a valve 63 and the electrolyte is delivered through a conduit 64 to a supply tank 66. Additional electrolyte can be introduced into supply tank 66 from replenishment tank 73 to replenish the electrolyte consumed in the process. Replenishment tank 73 connects to conduit 64 via conduit 74 with control valve 79 . Electrolyte is extracted from the supply tank 66 by a pump 71 connected to the inlet pipe 28 and delivered to the electrode structure 15 . Excess used electrolyte can be drained from the system through an overflow outlet 29. In this circulation system, in addition to the pump 71 for circulating the electrolyte, a vacuum pump (not shown) acting on the conduit 62 for extracting the gas is required. The conduit 64 is the atmospheric leg and the electrode 1
Balance the vacuum required to extract the gas generated within 5. The preferred electrolyte for use in positive electrode structure 15 is 1 normal sodium chloride solution. When sodium chloride is used as the electrolyte, chlorine gas is generated at the anode 27 and is ultimately exhausted through the vacuum conduit 62.
This environment, which generates chlorine gas, was found to be well suited to electrodes made of titanium and coated with commercially available materials such as ruthenium. Such electrodes are subject to severe erosion in environments where oxygen is generated. Carbon electrodes may also be used. The gases generated at the anode must be extracted from the system through vacuum conduits and either disposed of or utilized in some way. This chlorine can be reintroduced to the cathode. At the cathode, this chlorine then acts to suppress the evolution of hydrogen by forming NaCl, thereby reducing or avoiding the need to dispose of the hydrogen or caustic by-product, yet disposing of the chlorine gas. problems can be alleviated. Alternatively, chlorine gas may be mixed with the catholyte to produce neutral hypochlorite which can be used for bleaching or other purposes. Yet another method is to use special vacuum pumps to concentrate pure chlorine gas for use or sale elsewhere. As the electrolyte (anolyte), sodium chloride solution is preferred, but sodium sulfate, potassium sulfate,
Mineral acids or neutral salts such as H 2 SO 4 may be used as electrolytes, with considerable results. In some cases, an acidic cake is desired, in which case HCl should be used as the electrolyte.
Alternatively, if a neutral cake is desired, a neutral or alkaline electrolyte should be used, such as a mixture of sodium bicarbonate and sodium chloride (both at 1 normal concentration). As previously mentioned, the positive electrode structure is lifted from the tank to remove any cake that has accumulated thereon. In such an elevated position, the electrolyte within the electrode structure exerts considerable outward pressure against the walls of the structure. Under this pressure, the electrolyte is forced outward through the material or
Otherwise, the material may break. However, if a vacuum is maintained within the receiver 61, the negative pressure will relieve the pressure on the inner walls of the electrode structure, preventing electrolyte leakage or material rupture. As mentioned above, the surrounding wall of the electrode structure is formed of the ion-permeable wall 22 instead of the solid metal wall that constitutes the electrode as in the conventional case, and the electrode element 27 is surrounded by the ion-permeable wall. The ion permeable wall 22 and the electrode element 2 are disposed within the hollow body separated from the ion permeable wall.
The electrode structure 15 or A of the present invention, characterized in that the space between the electrode structure 15 and the electrode structure 7 is filled with a conductive electrolyte.
According to the method, the electrode element 27 in the hollow body is isolated from the suspension to be treated in the tank 10 and is not subject to the erosive action of the suspension. Furthermore, the electrode element 27 is
The electrodes of conventional electrode structures of this type are isolated from the cake deposited on the ion-permeable wall and from the mechanical action of the doctor blades 17, 18 for later removal of the cake. The inevitable wear and tear caused by cake removal work,
No accidental damage. In this manner, the electrode structure 15 of the present invention maintains its electrode element 27 separated from corrosive and erosive treatment suspensions or slurries and decakes the outer surface of the ion permeable wall 22. This makes it possible to operate in a protected environment, isolated from the mechanical action of the doctor blades 17, 18, extending the life of the expensive electrode elements 27. Furthermore, in this embodiment, self-contained cathode structures 31, 32 of negative polarity are arranged on either side of the central anode structure 15 and spaced a distance d therefrom. These cathode structures, also designated by C, are special hollow structures. This hollow structure allows the carrier liquid from the surrounding suspension to be drawn through the liquid-permeable electrode wall into the interior of the hollow electrode structure, from where it can be extracted or pumped to the outside for disposal. It is structured as follows.
These cathode structures communicate with the liquid flow control device S-1 mentioned above. The purpose, function, and operation of the control device S-1 will be described later. The cathode structure consists of a rectangular frame 33 of similar dimensions to the frame 21 of the central anode structure 15, but with a liquid permeable wall connected to the frame member 33, as shown in detail in FIGS. 7 and 8. 34,
It differs from the anode structure in that it has 35. The liquid permeable walls 34, 35 constitute a passage for the passage of carrier liquid from the slurry or suspension. The frame member 33 has a liquid permeable wall 3 thereto.
It is a U-shaped groove that is open to the outside and allows attachment of 4, 35. Each liquid-permeable wall is itself an assembly of material 41 or fabric, the periphery of which is fastened to the frame member 33, for example by a retaining strip 42. Each member 41 is supported against external pressure by a support grid 42a which is secured or welded to the peripheral frame member 33 at its peripheral edge. These backing grids 42a form part of the electrode structure and each form an electrode surface. By fixing the grid and material to the frame member in this manner, the electrode structure presents an unobstructed planar surface P-1, P-2. Furthermore, each cathode structure 31, 32 has a terminal rod 4 similar to the terminal rod 26 of the cathode structure described above.
5, to which a connecting electrical cable 46 is attached to provide the required polarity. As shown in FIGS. 1 to 4, all of these cathode structures are connected to the liquid flow control device S-
1, and a connecting pipe 46 is connected by a pump 45a.
applying a vacuum to the cathode structure via a, drawing carrier liquid from the surrounding suspension or slurry through the material 41, so that the interior of the cathode structure is constantly filled with carrier liquid; .
The filtered carrier fluid is extracted from the interior of the electrode structure through conduit 46c by pump 46b. The carrier liquid is extracted at a proportion proportional to the amount of carrier liquid sucked into the electrode structure, so even when the carrier liquid is being extracted, there is no carrier liquid inside the electrode structure. be satisfied. Now assuming that the liquid (filtered carrier liquid) flow control device S-1 serves to maintain a uniform flow of carrier liquid through the cathode structure and that the water removal operation is in equilibrium, The operating cycle of the water removal unit shown in Figures 1 to 4 is as follows. A slurry or suspension, such as a clay suspension, is continuously fed into the processing tank 10 through the inlet connection 11 at a flow rate sufficient to overflow into the overflow receiving tank 13 at all times. This ensures that the effective electrode surface of each electrode structure is completely immersed in this suspension during operation of the device. When the suspension to be treated is a clay suspension, the electric field created between each electrode causes the negatively charged clay colloidal particles to move into the anode structure A relative to the carrier liquid. Move toward the direction. Concurrently, the carrier liquid moves in a direction opposite to the colloidal particles, passes through the hollow cathode structure, and is discharged from the treatment device. In the starting state of the water removal process shown in Figure 1, water reaches the ion-permeable anode surface under the influence of an electric field.
It shows the initial formation of a cake layer consisting of clay particles adhering to it. At this point, the scraper or doctor blades 17, 18 have been pivoted to a neutral or spaced apart position, and the anode structure can later be lifted through the blades 17 and 18 to eject the cake. It is made possible to do so. FIG. 2 shows the state in which the formation of the cake layer O has been completed, and the doctor blades 17, 18 can lift the anode structure carrying the cake to the fully extended position as shown in FIG. like,
It is still in a neutral position. When the anode structure is lifted to the uppermost extended position, the doctor blades 17, 18 are rotated toward each other toward the cake stripping position, and the anode structure is lowered as shown in FIG. Be prepared to do so. Thus, by lowering the anode structure into the tank 10, the cake layer is stripped off and dropped directly onto the belt conveyors 19,20. Upon completion of this downward movement of the anode structure, the water removal device is returned to its initial operating state, the doctor blade is returned to its neutral position, and the next operating cycle begins. FIG. 9 schematically shows a lifting device H for raising and lowering the anode structure in connection with the cake stripping operation described above. As mentioned above, the slurry or suspension to be dewatered in this manner may be of a type containing suspended solids with a predominant positive charge. In that case, the solid matter migrates towards the negative polarity of the cathode structure under the influence of the electric field. Concurrently, a carrier liquid is passed through a hollow anode structure having a liquid permeable wall as described above;
Extracted. In this case, the anode structure is the above-mentioned liquid flow rate control device S-1 that adjusts the permeation flow rate of the liquid.
It is connected to. In order to implement such a modified operating mode,
As shown in Figure 10, it is sufficient to simply change the polarity of each electrode, so that the central electrode structure becomes the cathode C-1 and the electrode structures on both sides become the anode A-1. Bye. Otherwise, the operating cycle is similar to that described in connection with FIGS. 1-4, with the central cathode structure C-1 being able to be raised and lowered for decaking operations, and the central cathode structure C-1 being The evacuated carrier liquid can be extracted from the inside of the anode structure at a rate controlled by the control device S-1. However, in this case, the anolyte must consist of a component that will generate oxygen at the anode. FIG. 4a shows that the cake is removed during the upward motion of withdrawing the electrode structure from the tank, rather than during the downward motion of re-immersing the lifted electrode structure into the tank as in the arrangement shown in FIGS. 1-4. This shows a modified configuration in which stripping is performed. This configuration is obvious from FIG. 4a, but when raising the electrode structure, the scraper blade is
The cake material is peeled off by making elastic sliding contact with the electrode structure, with the tip pointing downward rather than upward. To simplify the construction, the scraper blade may remain in sliding contact with the electrode structure when the caked electrode structure is lowered. Or the first
A blade actuation mechanism similar to that described in connection with FIGS. -4 may be used. Next, the automatic liquid flow rate control device S-1 shown in FIG.
(The part surrounded by the broken line) will be explained. For convenience of explanation, it is assumed here that the suspension to be water removed is a type of suspension containing negatively charged particles, such as a clay suspension. In this liquid flow rate control device, the present invention includes:
a controllable applied current density that creates an electric field; and the relative migration velocity of suspended solids moving in the opposite direction toward the anode relative to the velocity of the carrier fluid flowing toward and through the cathode. Take advantage of the interrelationships that exist between That is, increasing the current density will increase the relative velocity of suspended solids moving toward the anode, and decreasing the current density will decrease the relative velocity. Thus, by varying the current density, the opacity (transmission) of the material of the cathode structure can be decreased or increased. Therefore, when the electric field density is reduced, some suspended particles will be deposited on the material. If the current density is increased to avoid deposition (coating) of solid particles on the material due to increased migration velocity of particles leaving the material, then the vacuum suction is increased to compensate for this condition. On the other hand, in order to obtain the desired liquid flow rate control effect,
The liquid pump extraction flow rate and the suspension supply flow rate can be relatively changed. In the basic form shown schematically in this example, the principle of this control device S-1 is as follows. According to one mode of operation, a steady vacuum action is applied inside the hollow cathode structure by a vacuum pump 45a. In order to maintain the degree of vacuum at a desired constant value, the vacuum gauge 75 can control the operation of the vacuum pump 45a via a relay device 76. In parallel with the vacuum action forcing carrier liquid from the suspension through the liquid permeable walls of the cathode structure, pump 46b draws liquid from the cathode structure against a force in the opposite direction of the vacuum action. aspirate.
As a control element, a constant liquid level L is maintained by vacuum action in the separation chamber 78, which communicates with the electrode structure via the tube 46a. This tube 46a extends downwardly from the separation chamber 78 and terminates at the upper end of the electrode structure so that the mixture of hydrogen gas and liquid produced by electrolysis is deposited at the cathode at the visible liquid level L. Vacuum separation chamber 78 to maintain
Suction inward. From here hydrogen gas is extracted upwardly through a second separation chamber 81, while the degassed liquid is returned to the cathode structure by gravity, for example through a tube 82. Two separation chambers 78 and 8
By providing a bypass connecting pipe 83 between the two separation chambers, parallel communication is established between the two separation chambers. In this bypass connecting pipe, the liquid level L is not disturbed by bubbling or boiling that may occur in the separation chamber 78. Relay device 84, activated in response to excessive changes in liquid level L, adjusts the liquid pump extraction flow rate, ie, the output of pump 46b, to bring the liquid level back within a relatively small range of acceptable normal fluctuations. Do it like this. In the rare case that no coating is formed on the material of the cathode structure, the control device increases the vacuum if the permeation resistance of the material increases. To obtain balanced operation, the liquid flow rate through the cathode structure must be sufficient;
It should not be so large as to interfere with the movement of negatively charged suspended solids migrating in the opposite direction of the liquid towards the anode. Moreover, for the aforementioned control purposes, the liquid level responsive main controller 84 maintains a predetermined, appropriate, and constant pump extraction flow rate with a constant vacuum force, while applying a current density, i.e., to each electrode. Control impulses can be relayed to change the potential applied. As previously mentioned, manual control by visually observing the condition of the slurry product (after make-down) and adjusting the current density accordingly is sufficient for many applications. (“Makedown” refers to the addition of dry clay to a clay slurry in order to obtain a clay product with the desired moisture content in the manufacture of ceramics.) Again, it is important to note that the suspension to be treated has no negative charge. In the case of a clay suspension containing loaded clay particles, the preliminary start-up procedure is to secure the hollow cathode structure in place, fill the processing tank with the clay suspension, and remove the cathode structure. A source of liquid or water sufficient to fill the anode structure and a source of anolyte sufficient to fill the anode structure are available. To fill the system with each liquid, a vacuum is applied to each electrode structure, causing each electrode structure to draw liquid from its respective supply tank. Once each electrode structure is filled with its respective liquid, the water removal operation can begin. The electrode structure is then energized and the liquid is forced through the cathode structure by vacuum action to initiate the water removal operation. The liquid extraction pump is started and its displacement is adjusted to maintain a relatively constant predetermined amount of liquid extraction. During this start-up, electrolyte pump 71 is also activated to circulate electrolyte through the anode structure. Operation of the water removal device is stopped by cutting off the power supply to the electrodes and pumping out the liquid within each electrode structure. Once it is confirmed that each electrode structure is empty due to no more liquid being discharged from the pump, the vacuum pump is de-energized and then each liquid pump is stopped. In the following, an operational example of the device of the invention will be described. EXAMPLE An electrically assisted vacuum filtration apparatus of the type shown schematically in Figures 1 to 8 was prepared using a vacuum filter containing 59% solids by weight.
It was run using a feed slurry of No. 1 coating clay. The total effective area for cake deposition is 2.23m 2
(two anodes each with two working surfaces). The anolyte used was a 1 normal solution of NaCl, which was circulated through the anode at a rate of 10.19 per minute per square meter of anode area. A vacuum of approximately 508 mm of mercury was maintained for the liquid (cathode) system, and a vacuum of approximately 406 to 432 mm of mercury was maintained for the anode system.
In conducting these experiments, the current was set at the desired level, and the slurry bath temperature and salt addition were set at predetermined values. The feed slurry charge was then adjusted to achieve equilibrium. Salt addition was done to simulate expected variations in the salt content of the feed. In the conventional treatment process,
Salts are added as flocculants or dispersants or for other purposes. The results of the above experiments under equilibrium conditions are shown in the table below.
【表】
上記表において「負荷エネルギー」とは、供給
スラリーから固形物1tonを取出すのに必要とされ
るエネルギー(KWH/ton)のことである。上
記表において「液のためのエネルギー」とは、
供給スラリーから1Kgal(3785)の液を抽出
するのに消費されるエネルギーのことである。上
記のどの実験からもメークダウン後70%の固形分
を有する満足な生成物スラリーが得られた。
表から分るように、80%の固形物ケーク(それ
自体極めて望ましい物質である)も、十分にこの
工程の能力の範囲内である。本発明の方法は、供
給割合の相当大幅な変動を含む広範囲なプロセス
条件に亘つて有効であるという点で融通性がある
ことが実証された。また、本発明の方法は、スラ
リーの電導性が低い場合(塩の添加量が少いか、
ゼロであり、浴の温度が低い場合)の方が、電導
性の高いスラリーの場合よりも、多少効率が良い
ことが認められる。本発明のエネルギ消費量は、
従来一般に使用されている熱除水法に比べて相当
に少い。
以上の説明から分るように、本発明の電気補助
式過装置(固形物と液体とを分離するための電
気過装置と称することもできる)の作動におい
ては、電着された固形物を供給コロイド懸濁液か
ら直接非常に含水量の低い、比較的硬いケーク物
質(それ自体が求める製品である場合もある)の
形で回収することができる。
あるいは、回収したケーク物質を処理タンクか
らの供給スラリー又は溢流懸濁液と所定の割合で
混合し、所定の比較的高い固形粒子濃度のスラリ
ーを所望の製品として得ることができる。
更に別の実施態様として、処理タンクからの溢
流懸濁液自体を所望の固形物濃度のスラリーの形
で、求める製品として得るようにこの電気除水装
置を作動させることもできる。その場合、電極に
付着する固形物の堆積層又はケーク層は付随的な
もので、最少限にされる。
良好な作動結果を得るためには、この電気分離
装置にかけるための供給懸濁液を分散助剤で予備
調整し、適正な懸濁液にすることが好ましい。こ
のようにすれば、この電気過装置は、そうでな
ければ過することが困難なコロイド懸濁液でも
高速度で過することができる。これは、在来の
過装置では、分離又は濃縮すべき供給懸濁液に
予め粒子凝結処理を施しておかねばならないのと
は対照的である。[Table] In the above table, "load energy" refers to the energy (KWH/ton) required to remove 1 ton of solids from the supplied slurry. In the table above, “energy for liquid” means:
It is the energy consumed to extract 1Kgal (3785) of liquid from the feed slurry. All of the above experiments resulted in a satisfactory product slurry with a solids content of 70% after makedown. As can be seen from the table, an 80% solids cake (which is itself a highly desirable material) is also well within the capabilities of this process. The method of the present invention has proven to be flexible in that it is effective over a wide range of process conditions, including fairly wide variations in feed rates. In addition, the method of the present invention is effective when the conductivity of the slurry is low (the amount of salt added is small,
0 and the bath temperature is low) is found to be somewhat more efficient than the case of a highly conductive slurry. The energy consumption of the present invention is
The amount is considerably lower than that of conventionally commonly used thermal water removal methods. As can be seen from the above description, in the operation of the electrically assisted filtration device (which can also be referred to as an electrical filtration device for separating solids and liquids) of the present invention, the electrodeposited solids are supplied. It can be recovered directly from the colloidal suspension in the form of a relatively hard cake material with very low water content, which may be a desired product in its own right. Alternatively, the recovered cake material can be mixed with a feed slurry or overflow suspension from a processing tank in a predetermined proportion to obtain a predetermined relatively high solid particle concentration slurry as the desired product. In yet another embodiment, the electric water removal system can be operated to obtain the desired product from the overflow suspension from the treatment tank itself in the form of a slurry of the desired solids concentration. In that case, the solid build-up or cake layer adhering to the electrodes is incidental and minimized. In order to obtain good operating results, it is preferable to precondition the feed suspension to be applied to this electroseparator with dispersing aids to obtain the correct suspension. In this manner, the electrical filtration device is able to filtrate even otherwise difficult to filtrate colloidal suspensions at high speeds. This is in contrast to conventional filtration systems in which the feed suspension to be separated or concentrated must be previously subjected to a particle coagulation treatment.
第1図は、除水操作の始動状態を示し、各自蔵
電極構造体の電極表面に初期ケーク形成が現れた
ところを示す。第2図は、ケーク形成が完了した
ところを示す。第3図は、ケーク層を除去するた
めに、電極構造体を引揚げ位置へ持上げるところ
を示す。この時点ではドクタブレードは不作動位
置に保持されている。第4図は、陽極構造体を懸
濁液内へ再び下降させているところを示す。この
際、ドクタブレードはケーク層を剥取り、それぞ
れのコンベヤ上へ落下させる。第4a図は、ケー
ク剥取り操作を行うための別の実施形態を示す。
第5図は、第1図の線5−5に沿つてみた拡大詳
細図であり、冷却水接続管を備えた中空の陽極構
造体を示す。第6図は、第5図の線6−6に沿つ
てみた陽極構造体の垂直断面図、第7図は、第1
図の線7−7に沿つてみた拡大詳細図であり、支
持グリツドによつて支持した材を含む陰極構造
体を示す。第8図は、第7図の線8−8に沿つて
みた陰極構造体の垂直断面図、第9図は、第5図
と同様の、中空陽極構造体の図であり、ケーク除
去のために陽極構造体を昇降させる巻上げ機構を
示す。第10図は、制御装置を含む第1〜4図の
実施例のものと同様な図であるが、正の電荷を帯
びている懸濁液の固形物を処理するのに適合する
ように構成した実施例を示す。第11図は、電解
質循環系の概略図である。
図中、10はタンク、11は供給管、13は溢
流受入れ槽、14は循環ポンプ、15は陽極構造
体、17,18はドクタブレード、19,20は
ベルトコンベヤ、21はフレーム部材、22はイ
オン透過性壁、22aは材、22bは支持グリ
ツド、27は陽極、28は電解質導入管、29は
排出管、31,32は陰極構造体、33はフレー
ム、34,35は液体透過性壁、41は材、4
5aは真空ポンプ、46aは真空ポンプ、46b
はキヤリヤ液抽出ポンプ、71は電解質ポンプ。
FIG. 1 shows the start-up condition of the water removal operation and shows the appearance of initial cake formation on the electrode surface of each self-contained electrode structure. FIG. 2 shows the cake formation completed. FIG. 3 shows the electrode structure being lifted into a salvage position to remove the cake layer. At this point the doctor blade is held in the inoperative position. FIG. 4 shows the anode structure being lowered back into the suspension. At this time, the doctor blade peels off the cake layer and causes it to fall onto the respective conveyor. Figure 4a shows another embodiment for performing a cake-stripping operation.
FIG. 5 is an enlarged detail taken along line 5--5 of FIG. 1, showing the hollow anode structure with cooling water connections. 6 is a vertical cross-sectional view of the anode structure taken along line 6--6 of FIG. 5; FIG.
Figure 7 is an enlarged detail taken along line 7--7 of the figure, showing the cathode structure including material supported by a support grid; FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of the cathode structure taken along line 8--8 of FIG. 7, and FIG. 9 is a view of the hollow anode structure similar to FIG. Figure 2 shows the hoisting mechanism that raises and lowers the anode structure. FIG. 10 is a diagram similar to that of the embodiment of FIGS. 1-4, including a control device, but configured to be adapted to treat positively charged suspension solids; FIG. An example is shown below. FIG. 11 is a schematic diagram of the electrolyte circulation system. In the figure, 10 is a tank, 11 is a supply pipe, 13 is an overflow receiving tank, 14 is a circulation pump, 15 is an anode structure, 17 and 18 are doctor blades, 19 and 20 are belt conveyors, 21 is a frame member, and 22 is an ion-permeable wall, 22a is a material, 22b is a support grid, 27 is an anode, 28 is an electrolyte inlet tube, 29 is an outlet tube, 31 and 32 are cathode structures, 33 is a frame, and 34 and 35 are liquid-permeable walls. , 41 is wood, 4
5a is a vacuum pump, 46a is a vacuum pump, 46b
is the carrier liquid extraction pump, and 71 is the electrolyte pump.
Claims (1)
界の作用下において除水するための装置におい
て、 処理タンクと、該タンクへ前記懸濁液の流れを
供給するための供給手段と、該タンク内に懸濁液
を所定の最大限の深さにまで収容させるための手
段を設け、該処理タンク内に各々中空本体から成
る1対の自蔵電極構造体を互いに対向させて懸濁
液内に浸漬中両者の間に制御自在の電界を設定す
る陰極及び陽極として配置し、それらの電極構造
体のうちの第1の電極構造体は、前記電界に対し
て過区域を提供する液体透過性壁を有し、該
過区域は、前記キヤリア液の流れを、該電界の作
用を受けて第1電極構造体から離れる方向に泳動
する固形物から分離された液として透過させる
ことができるように構成し、該キヤリア液を前記
過区域を透過させて通すための圧力差を設定す
る第1真空源を第1電極構造体の中空本体に接続
し、第1電極構造体の中空本体から液を制御さ
れた流量で抽出するための液抽出手段を設け、
前記1対の電極構造体のうちの第2の電極構造体
は、イオン透過性壁と、該電極構造体の中空本体
内に該イオン透過性壁から離隔させて配置した電
極素子によつて構成し、該中空本体内に該イオン
透過性壁と電極素子との間の空間を埋める電解質
を充填し、該第2電極構造体は、前記電界の作用
を受けてそのイオン透過性壁上に懸濁固形物のケ
ーク層を形成させるように構成し、第2電極構造
体を前記タンクから持上げて、第2電極構造体に
付着しているケークを除去し、運び去るための装
置を含むケーク回収手段を設け、第2電極構造体
の前記電極素子のところに発生するガス生成物を
抽出し、かつ、前記イオン透過性壁を通しての外
方への電解質の流出を最少限にするための第2真
空源を第2電極構造体の中空本体に接続し、前記
電極素子のところにおいて電解質の分解が生じる
にも拘らず、第2電極構造体内に比較的一定の電
解質組成を維持するために第2電極構造体を通し
て新鮮な電解質を循環させることができるよう
に、第2電極構造体から電解質を抽出するための
電解質抽出手段を設けて成る懸濁液除水装置。 2 前記電解質抽出手段は、大気脚であり、前記
第2電極構造体を通しての新鮮な電解質の循環を
ポンプによつて行うように構成したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の懸濁液除水装
置。 3 前記第2電極構造体のイオン透過性壁は、
材と、それを支持する内側支持グリツドを含む複
数の不電導性素子から成ることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の懸濁液除水装置。 4 前記ケーク回収手段は、ケーク層に接触し、
前記第2電極構造体から該ケーク層に剥取るため
の剥取装置を含むものであり、前記イオン透過性
壁は、該剥取装置と前記材との直接の接触を防
止するための外側防護ケージを含むものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の懸濁
液除水装置。 5 前記第2電極構造体は、その両側にケーク層
を形成させるように構成し、前記剥取装置は、第
2電極構造体の両側に配置されてケーク剥取位置
と非剥取位置の間で移動自在のドクタブレード
と、第2電極構造体の上昇運動中は該ドクタブレ
ードを非剥取位置に保持し、第2電極構造体の戻
り下降中は前記防護ケージに接触させて前記ケー
ク層を剥取る作用をするように該ドクタブレード
を剥取位置に保持するための作動手段とから成る
ことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の懸
濁液除水装置。 6 前記第2電極構造体は、その両側にケーク層
を形成させるように構成し、前記剥取装置は、第
2電極構造体の両側に配置されてケーク剥取位置
と非剥取位置の間で移動自在のドクタブレード
と、第2電極構造体の上昇運動中は該ドクタブレ
ードを前記防護ケージに接触させて前記ケーク層
を剥取る剥取位置に保持し、第2電極構造体の戻
り下降中は該ドクタブレードを非剥取位置に保持
するための作動手段とから成ることを特徴とする
特許請求の範囲第4項記載の懸濁液除水装置。 7 前記電解質は、塩化ナトリウムの溶液である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の懸
濁液除水装置。 8 前記第1電極構造体は、陰極を有する陰極構
造体であり、前記第2電極構造体は、陽極を有す
る陽極構造体であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の懸濁液除水装置。 9 懸濁液を所定の深さに維持するための前記手
段は、前記タンクに設けた溢流手段から成るもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第8項記
載の懸濁液除水装置。 10 前記電解質は、塩化ナトリウムの溶液であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の
懸濁液除水装置。 11 前記陰極における水素ガスの発生を抑制す
るために、前記陽極のところに発生する塩素ガス
を陰極構造体の中空本体へ導くための導管を設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第10項記載
の懸濁液除水装置。 12 キヤリア液中に懸濁した固形物の懸濁液を
除水するための方法において、 懸濁液を供給して所定の少なくとも最少限の深
さの懸濁液を維持し、かつ、その懸濁液が常に部
分的に新しい供給懸濁液と入れ替わるようにし、 前記懸濁液中に1対の対向する電極を配置して
それらの電極の間に制御自在の強度の電界を設定
し、該電界のエネルギーによつて、懸濁液中の固
形物をイオン透過性の陽極構造体の方に向けて泳
動させて該構造体上に堆積させ、キヤリア液を液
体透過性の陰極構造体の方に向けて流動させて該
構造体内へ流入させるようにし、 前記透過したキヤリア液を、該キヤリア液に対
する固形物の相対的泳動速度に対して均衡させた
流量で前記陰極構造体の内部からポンプ作用によ
つて抽出し、該キヤリア液を真空作用に露呈さ
せ、 前記陽極構造体への泳動を促進するために陽極
構造体内の陽極素子を新鮮な電解質内に浸漬させ
るようにするとともに、該陽極素子のところに発
生したガスを抽出するために該電解質を真空場に
露呈させるように新鮮な電解質を該陽極構造体内
へ連続的にポンプ送りし、 電解質の流失を防止するように前記陽極構造体
内の電解質に対して真空作用を維持したまま、該
陽極構造体を前記懸濁液から引き上げ、 前記陽極構造体に堆積しているケーク物質を剥
取り、 前記剥取られたケーク物質を回収することから
成る懸濁液除水方法。 13 前記陽極素子のところに発生するガスは、
塩素であり、前記陰極構造体内の陰極素子のとこ
ろにおける水素の発生を抑制するために前記塩素
ガスを該陰極素子のところへ導くようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第12項記載の懸濁
液除水方法。[Scope of Claims] 1. A device for removing water from a suspension of solids suspended in a carrier liquid under the action of an electric field, comprising: a treatment tank; and a flow of the suspension is supplied to the tank. a pair of self-contained electrode structures each comprising a hollow body within the treatment tank; The electrode structures are arranged as a cathode and an anode opposite each other to establish a controllable electric field between them during immersion in the suspension, the first of the electrode structures a liquid permeable wall providing a flow zone, the flow zone directing the flow of the carrier liquid to a liquid separated from the solids migrating away from the first electrode structure under the action of the electric field. A first vacuum source is connected to the hollow body of the first electrode structure, the first vacuum source being configured to allow the carrier liquid to pass through the first electrode structure and establishing a pressure differential to allow the carrier liquid to pass through the first electrode structure. providing liquid extraction means for extracting liquid at a controlled flow rate from the hollow body of the structure;
A second electrode structure of the pair of electrode structures comprises an ion permeable wall and an electrode element spaced apart from the ion permeable wall within the hollow body of the electrode structure. and filling the hollow body with an electrolyte filling the space between the ion permeable wall and the electrode element, the second electrode structure being suspended on the ion permeable wall under the action of the electric field. a cake recovery device configured to form a cake layer of turbid solids and comprising a device for lifting the second electrode structure from the tank and removing and carrying away the cake adhering to the second electrode structure; a second electrode assembly with means for extracting gaseous products generated at said electrode element of the second electrode structure and minimizing electrolyte flow outwardly through said ion permeable wall; A vacuum source is connected to the hollow body of the second electrode structure to maintain a relatively constant electrolyte composition within the second electrode structure despite decomposition of the electrolyte at the electrode element. A suspension water removal device comprising electrolyte extraction means for extracting electrolyte from a second electrode structure so that fresh electrolyte can be circulated through the electrode structure. 2. The suspension according to claim 1, wherein the electrolyte extraction means is an atmospheric leg, and is configured to circulate fresh electrolyte through the second electrode structure by a pump. Turbid water removal equipment. 3. The ion-permeable wall of the second electrode structure is
2. A suspension water removal system as claimed in claim 1, comprising a plurality of electrically non-conductive elements including a material and an inner support grid supporting the same. 4. The cake collecting means contacts the cake layer;
a stripping device for stripping the cake layer from the second electrode structure, and the ion permeable wall has an outer barrier to prevent direct contact between the stripping device and the material. 4. The suspension water removal device according to claim 3, further comprising a cage. 5. The second electrode structure is configured to form a cake layer on both sides thereof, and the stripping device is disposed on both sides of the second electrode structure to form a cake layer between a cake stripping position and a non-peeling position. a doctor blade which is movable at the holder and is held in a non-stripping position during the upward movement of the second electrode structure, and in contact with the protective cage during the return movement of the second electrode structure to remove the cake layer. 5. A suspension water removing device according to claim 4, further comprising actuating means for holding said doctor blade in a stripping position so as to perform a stripping action. 6. The second electrode structure is configured to form a cake layer on both sides thereof, and the stripping device is disposed on both sides of the second electrode structure to form a cake layer between a cake stripping position and a non-peeling position. During the upward movement of the second electrode structure, the doctor blade is kept in contact with the protective cage in a stripping position for peeling off the cake layer, and during the upward movement of the second electrode structure, the second electrode structure is moved back and down. 5. The suspension water removal device according to claim 4, further comprising actuating means for holding the doctor blade in the non-stripping position. 7. The suspension water removal device according to claim 1, wherein the electrolyte is a sodium chloride solution. 8. The suspension according to claim 1, wherein the first electrode structure is a cathode structure having a cathode, and the second electrode structure is an anode structure having an anode. Liquid water removal device. 9. Suspension water removal according to claim 8, wherein the means for maintaining the suspension at a predetermined depth comprises an overflow means provided in the tank. Device. 10. The suspension water removal device according to claim 9, wherein the electrolyte is a sodium chloride solution. 11. Claim 10, characterized in that, in order to suppress the generation of hydrogen gas at the cathode, a conduit is provided for guiding chlorine gas generated at the anode to the hollow body of the cathode structure. The suspension water removal device described. 12 A method for dewatering a suspension of solids suspended in a carrier liquid, comprising: supplying a suspension to maintain a predetermined at least minimum depth of suspension; The suspension is always partially replaced by fresh feed suspension, and a pair of opposing electrodes are placed in the suspension and an electric field of controllable strength is established between the electrodes. The energy of the electric field causes the solids in the suspension to migrate toward and deposit on the ion-permeable anode structure and transfer the carrier liquid toward the liquid-permeable cathode structure. pumping the permeated carrier liquid from inside the cathode structure at a flow rate balanced with the relative migration velocity of the solids relative to the carrier liquid; exposing the carrier liquid to a vacuum action, immersing the anode element within the anode structure in fresh electrolyte to facilitate migration into the anode structure; continuously pumping fresh electrolyte into the anode structure to expose the electrolyte to a vacuum field to extract the gas generated at the lifting the anode structure from the suspension while maintaining a vacuum effect on the electrolyte, stripping off the cake material deposited on the anode structure, and recovering the stripped cake material. A suspension water removal method consisting of: 13 The gas generated at the anode element is
13. The chlorine gas is chlorine, and the chlorine gas is guided to the cathode element in order to suppress generation of hydrogen at the cathode element within the cathode structure. Suspension water removal method.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/898,234 US4168222A (en) | 1976-06-17 | 1978-04-20 | Electrically augmented vacuum filtration |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54152275A JPS54152275A (en) | 1979-11-30 |
| JPS643525B2 true JPS643525B2 (en) | 1989-01-23 |
Family
ID=25409142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4484079A Granted JPS54152275A (en) | 1978-04-20 | 1979-04-12 | Electric auxiliary system vacuum filtration method and its device |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54152275A (en) |
| AT (1) | AT370338B (en) |
| AU (1) | AU530986B2 (en) |
| BE (1) | BE875654A (en) |
| BR (1) | BR7901699A (en) |
| CS (1) | CS216814B2 (en) |
| DE (1) | DE2915244A1 (en) |
| FR (1) | FR2423254B2 (en) |
| GB (1) | GB2019889B (en) |
| IT (1) | IT1113326B (en) |
| NL (1) | NL7901729A (en) |
| ZA (1) | ZA79606B (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4303492A (en) * | 1980-01-04 | 1981-12-01 | Dorr-Oliver Incorporated | Electrode assembly |
| JPS58153514A (en) * | 1982-03-19 | 1983-09-12 | ドル−オリバ−・インコ−ポレイテツド | Electrode assembly equipped with ion exchange membrane |
| GB2154224A (en) * | 1984-02-13 | 1985-09-04 | Engelhard Corp | Clay dewatering process |
| FR2608453B1 (en) * | 1986-07-18 | 1989-04-21 | Omya Sa | METHOD OF CONTINUOUS SEPARATION BY ELECTROPHORESIS AND ELECTRO-OSMOSIS OF ELECTRICALLY CHARGED POWDERED SOLID MATERIALS |
| FR3151034A1 (en) * | 2023-07-13 | 2025-01-17 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | sludge dewatering plant |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB662568A (en) * | 1949-04-13 | 1951-12-05 | Stanley Mannford Doble | Electrically aided plant for de-watering aqueous slurries |
| US4003811A (en) * | 1974-01-25 | 1977-01-18 | J. M. Huber Corporation | Electrokinetic separation of solid particles from aqueous suspensions thereof |
| US4107026A (en) * | 1976-06-17 | 1978-08-15 | Dorr-Oliver Incorporated | System and method for electric dewatering of solids suspension |
-
1979
- 1979-02-09 AU AU44110/79A patent/AU530986B2/en not_active Ceased
- 1979-02-12 ZA ZA79606A patent/ZA79606B/en unknown
- 1979-03-05 CS CS791463A patent/CS216814B2/en unknown
- 1979-03-05 NL NL7901729A patent/NL7901729A/en not_active Application Discontinuation
- 1979-03-05 FR FR7905667A patent/FR2423254B2/en not_active Expired
- 1979-03-19 BR BR7901699A patent/BR7901699A/en unknown
- 1979-03-23 GB GB7910260A patent/GB2019889B/en not_active Expired
- 1979-04-12 JP JP4484079A patent/JPS54152275A/en active Granted
- 1979-04-14 DE DE19792915244 patent/DE2915244A1/en active Granted
- 1979-04-18 BE BE0/194669A patent/BE875654A/en not_active IP Right Cessation
- 1979-04-19 IT IT21991/79A patent/IT1113326B/en active
- 1979-04-20 AT AT0299979A patent/AT370338B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT370338B (en) | 1983-03-25 |
| ATA299979A (en) | 1982-08-15 |
| BR7901699A (en) | 1979-11-27 |
| AU4411079A (en) | 1979-10-25 |
| DE2915244A1 (en) | 1979-10-31 |
| DE2915244C2 (en) | 1989-12-14 |
| IT7921991A0 (en) | 1979-04-19 |
| JPS54152275A (en) | 1979-11-30 |
| BE875654A (en) | 1979-08-16 |
| IT1113326B (en) | 1986-01-20 |
| FR2423254A2 (en) | 1979-11-16 |
| CS216814B2 (en) | 1982-11-26 |
| FR2423254B2 (en) | 1988-06-03 |
| GB2019889A (en) | 1979-11-07 |
| AU530986B2 (en) | 1983-08-04 |
| ZA79606B (en) | 1980-09-24 |
| NL7901729A (en) | 1979-10-23 |
| GB2019889B (en) | 1982-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4207158A (en) | Electrically augmented vacuum filtration | |
| US4168222A (en) | Electrically augmented vacuum filtration | |
| US4755305A (en) | Continuous dewatering method | |
| US4048038A (en) | Electroflocculation cell | |
| CS209515B2 (en) | Method of dehydration of the solid particles suspension in the carrying liquid and device for executing the same | |
| NO148735B (en) | DEVICE FOR MIXING PARTICULATED COMPONENTS | |
| NO803405A (en) | PROCESS AND APPARATUS FOR THE RECOVERY OF SUSPENDED SOLIDS FROM LIQUIDS | |
| US4003811A (en) | Electrokinetic separation of solid particles from aqueous suspensions thereof | |
| US5171409A (en) | Continuous process of separating electrically charged solid, pulverulent particles by electrophoresis and electroosmosis | |
| JPS643525B2 (en) | ||
| US4468306A (en) | Biodic electrofiltration | |
| US9643126B2 (en) | System and method for the concentration of a slurry | |
| EP0253749B1 (en) | Continuous electrophoresis separation process and electro-osmosis of electrically charged pulverized solids | |
| EP0008410B1 (en) | Process for treating chromic acid-containing wastewater | |
| JP3927706B2 (en) | Method and apparatus for electrolytic purification of gallium | |
| EP0202955A2 (en) | Dialyzing electrofilter with improved electrode | |
| US4693802A (en) | Electrically augmented vacuum filtration apparatus for producing a dialyzed cake product | |
| EP0033807B1 (en) | Electrode assembly | |
| EP0084582B1 (en) | Dewatering with electrically augmented vacuum filter | |
| US3589995A (en) | Electrolytic amalgamator | |
| RU2022041C1 (en) | Device for electrolytic refinement of silver | |
| IE53513B1 (en) | Electrode assembly with ion exchange membrane | |
| US1371699A (en) | Process for the purification of porous or gelatinous materials | |
| KR940001405B1 (en) | Separating method of emulsion with negative electric charged particles | |
| RU2009227C1 (en) | Method and device for electrolyte purification |