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Verfahren zur Natriumsulfatelektrolyse.
Die Elektrolyse von Alkalisulfatlösung, die gegenüber der Alkalichloridelektrolyse den Unterschied aufweist, dass neben Alkalilauge gleichzeitig Schwefelsäure gebildet wird, die im Anolyten verbleibt, ist dadurch erschwert, dass die Elektrolysenprodukte sich wieder zu vereinigen trachten. Selbst wenn man ein Diaphragma verwendet, sind die Stromausbeuten nicht befriedigend.
Während bei Erreichung einer nur 5%igen H2S04-Lösung Stromausbeuten bis zu 60% erreicht werden, sinkt diese Zahl auf 20% beim Hinarbeiten auf eine 20% ige HSO-Lösung. Die Verwendung einer Quecksilberkathode, die bereits vorgeschlagen wurde, vermag dieses Verhältnis nicht wesentlich zu verbessern.
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lösung im Zwischenraum den beiden Diaphragmen zugeführt wurde und von dort durch die Diaphragmen, u. zw. sowohl gegen die Anode wie auch gegen die Kathode strömt.
Im Interesse einer hohen Stromausbeute war es jedoch bei diesem Verfahren erforderlich, die Strömungsgeschwindigkeit so hoch zu halten, dass in den beiden Elektrodenräumen nur geringe Konzentrationen (maximal 200 g/l H2S04 bzw. 100 NaOH) erreicht werden.
Eine eingehende Untersuchung der die Stromausbeute bedingenden Verhältnisse hat nun ergeben, dass die zu erreichende Schwefelsäurekonzentration in der Anodenflüssigkeit in ganz überwiegendem Masse von der Dichtigkeit des angewendeten Diaphragmas abhängt. Je dichter das Diaphragma ist, um so geringere Strömungsgeschwindigkeiten sind erforderlich, um die bei der Elektrolyse gebildeten Wasserstoffionen im Anodenraum zurückzuhalten. Im einzelnen hat sich auf Grund von Versuchen die Anweisung ergeben, bei der Elektrolyse von Natriumsulfatlösung mit einer Queck-
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der im Handel üblichen Konzentration von hoher Reinheit, und gleichzeitig auch eine Anodenflüssigkeit mit bis zu 400 g H2S04 im Liter, die für viele Zwecke, z. B. für die Kunstseideherstellung, unmittelbar verwendbar ist, zu erhalten.
Es gelingt somit, die bisher aufgewendeten sehr erheblichen Kosten für Eindampfung und Kühlung der Anodenflüssigkeit zwecks Abtrennung der Schwefelsäure vom Sulfat zu ersparen.
Als Diaphragmenbaustoffe, die den gekennzeichneten Forderungen entsprechen, kommen sowohl
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weise die geforderte Dichtigkeit aufweisen.
Erfindungsgemäss besteht die Vorrichtung zur Elektrolyse von Natriumsulfat im wesentlichen aus der in einem nichtleitenden Gefäss am Boden desselben untergebrachten Quecksilberkathode, dem darüber angeordneten Diaphragma und einer über dem letzteren angeordneten Anode aus Blei oder einer beständigen Bleilegierung.
Da die Bildung von Wasserstoff auch an einer Quecksilberkathode nie völlig vermieden wird, lässt man das Diaphragma zweckmässig mit einem kleinen Winkel von der horizontalen Richtung abweichen, so dass die geringen Wasserstoffmengen, die an der Kathode
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sich auf der Quecksilberoberfläche aus, und wandert durch das Diaphragma unter einem kleinen hydrostatischen Druck in den Anodenraum, von wo sie als schwefelsaure Anodenflüssigkeit abläuft.
Bei sehr langsamem Durchsatz der Sulfatlösung bzw. bei grosser Strombelastung kann es zweckmässig sein, die Sulfatlösung des Kathodenraumes zur Vermeidung einer übermässigen Verarmung an Sulfat zirkulieren zu lassen und ihr ausserhalb der Zelle neues Sulfat zuzuführen.
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beträgt 8 I/Std.
Man erhält eine Anodenflüssigkeit mit einem Schwefelsäuregehalt von 28 Gewichtsprozent H2S04, die kathodische Stromausbeute ist 95%.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Natriumsulfatelektrolyse nach dem Amalgamverfahren unter Verwendung
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Process for sodium sulfate electrolysis.
The electrolysis of alkali sulfate solution, which differs from alkali chloride electrolysis in that, in addition to alkali metal, sulfuric acid is formed at the same time, which remains in the anolyte, is made more difficult by the fact that the electrolysis products tend to reunite. Even if a diaphragm is used, the current yields are not satisfactory.
While current yields of up to 60% are achieved when only a 5% H2S04 solution is achieved, this number drops to 20% when working towards a 20% HSO solution. The use of a mercury cathode, which has already been proposed, cannot improve this ratio significantly.
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solution in the space between the two diaphragms and from there through the diaphragms, u. between. Flows against both the anode and the cathode.
In the interest of a high current yield, however, it was necessary in this process to keep the flow rate so high that only low concentrations (maximum 200 g / l H2S04 or 100 NaOH) are achieved in the two electrode spaces.
A detailed investigation of the conditions that determine the current yield has now shown that the sulfuric acid concentration to be achieved in the anolyte depends to a very large extent on the tightness of the diaphragm used. The denser the diaphragm, the lower the flow velocities are required to hold back the hydrogen ions formed during electrolysis in the anode compartment. In detail, on the basis of experiments, the instruction has resulted in the electrolysis of sodium sulfate solution with a mercury
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the usual concentration of high purity in the trade, and at the same time an anolyte with up to 400 g H2S04 per liter, which is used for many purposes, e.g. B. for rayon production, can be used immediately.
It is thus possible to save the very considerable costs previously incurred for evaporation and cooling of the anolyte in order to separate the sulfuric acid from the sulfate.
As diaphragm construction materials that meet the marked requirements, both
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wisely have the required tightness.
According to the invention, the device for electrolysis of sodium sulfate consists essentially of the mercury cathode placed in a non-conductive vessel at the bottom of the same, the diaphragm arranged above and an anode made of lead or a permanent lead alloy above the latter.
Since the formation of hydrogen on a mercury cathode is never completely avoided, the diaphragm is expediently allowed to deviate from the horizontal direction at a small angle, so that the small amounts of hydrogen that are present on the cathode
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spreads out on the mercury surface and migrates through the diaphragm under a small hydrostatic pressure into the anode space, from where it runs off as sulfuric acid anolyte.
If the sulphate solution throughput is very slow or if there is a high current load, it can be useful to circulate the sulphate solution in the cathode compartment to avoid excessive sulphate depletion and to supply it with new sulphate outside the cell.
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is 8 l / h.
An anolyte is obtained with a sulfuric acid content of 28 percent by weight of H 2 SO 4; the cathodic current efficiency is 95%.
PATENT CLAIMS:
1. Method of sodium sulfate electrolysis by the amalgam method using
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