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Verfahren zur Herstellung von Alkalilaugen.
Es ist bekannt, Alkaliamalgame zwecks Gewinnung von Alkalilaugen in einer schwach geneigten, langen Zelle mit Wasser, das im Gegenstrom zu dem Amalgam geführt wird, in Gegenwart von Kontaktstoffen, wie Eisen, Ferrochrom, Ferromolybdän, Graphit usw., zu zersetzen. Der Gegenstrom ist jedoch hiebei nur ein scheinbarer, da der bei der Umsetzung erzeugte Wasserstoff den ganzen Zelleninhalt derart durchmischt, dass an jeder Stelle der Zelle praktisch die gleiche Laugenkonzentration herrscht.
Das Gesagte gilt auch von einem bekannten Verfahren, bei welchem man Alkaliamalgam von oben nach unten durch einen mit Katalysator gefüllten Turm rieseln lässt, während gleichzeitig Wasser von unten nach oben durch den Turm geführt wird. Auch hier findet infolge der Entwicklung grosser Mengen von Wasserstoff eine äusserst gründliche Durchwirbelung des gesamten Turminhaltes statt, so dass von einem wahren Gegenstrom innerhalb des Turmes keine Rede sein kann.
Es wurde nun gefunden, dass die Reaktionskomponenten in tatsächlichem Gegenstrom zur Einwirkung gelangen und dadurch die Zersetzung des Amalgams wesentlich schneller und vollständiger verläuft, wenn man mehrere hintereinander angeordnete, kleinere Kammern verwendet, die von den beiden Reaktionskomponenten im Gegenstrom durchflossen werden. Die Erfindung sei an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert :
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und g4 miteinander in Verbindung stehen, sind derart hintereinander angeordnet, dass die Kammer etwas höher steht als al, a3 höher als a usw. Am Ende e der am meisten erhöhten Kammer as dritt das zu zersetzende Amalgam ein und fliesst der Neigung der Kammern und ihrer stufenförmigen Anordnung folgend von as bis al herab.
Bei h tritt Quecksilber aus. Das für die Amalgamzersetzung erforderliche Wasser fliesst bei b zu, strömt über die einzelnen Kaskaden d1, dz, d3 und d4 von Kammer zu Kammer und tritt bei c als Lauge der gewünschten Konzentration aus.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Wasser von Zersetzungkammer zu Zersetzungskammer vermittels der Rohre k, usw. geführt wird. Die Rohre haben zweckmässig einen so geringen Querschnitt, dass das bei b eintretende Wasser mit so grosser Geschwindigkeit durch die Kammern hindurchströmt, dass ein Rückfliessen der Lauge von as nach a4 oder von a4 nach a3 usw. nicht eintritt.
Eine weitere Ausführungsform besteht darin, dass man in einer langen, schwach geneigten Zelle eine Reihe von Trennwänden derart einbaut, dass das Wasser in Kaskaden von einer Kammer zur anderen fällt, während das Amalgam durch am unteren Teil der Trennwände angebrachte Schlitze u. dgl. in entgegengesetzter Richtung strömt.
Beim Arbeiten nach dem beschriebenen Verfahren ist die Konzentration der Laugen in den einzelnen Kammern verschieden ; sie nimmt vom Wassereintritt b zum Laugenaustritt c ständig zu. Durch die Ablaufrohre mi, t usw. (vgl. Fig. 2) können aus jeder Kammer Laugen verschiedener Konzentration entnommen werden.
Das Verfahren besitzt, wie aus nachstehendem Beispiel zu ersehen ist, den weiteren Vorteil, dass man mit einem kleineren Gesamtreaktionsraum als bei Verwendung einer einzigen Zelle auskommt.
Beispiel :
Entsprechend der bisherigen Arbeitsweise wird an dem erhöhten Ende einer einzigen, mit Graphit beschickten, 5 m langen und 20 cm breiten Zersetzungszelle Natriumamalgam von 0-12% Natrium-
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gehalt eingeführt. Bei einer Durchflussgeschwindigkeit des Amalgams von 7 1/min. strömt am entgegengesetzten Ende der Zelle Wasser in solcher Menge zu, dass eine 50% igue Natronlauge entsteht. Die Zelle enthält hiebei 8 Liter Amalgam ; die Geschwindigkeit des strömenden Amalgams beträgt 438 cm/min, und seine Verweilzeit in der Zelle 1-14 Minuten. Bei einer 50% igen Lauge hat das abfliessende Quecksilber noch einen Alkaligehalt von 0-02% ; es ist also nur unvollständig zersetzt.
Statt der obenerwähnten einzigen Zelle werden nun entsprechend der Erfindung fünf einzelne Zersetzungskammern, wie auf der beiliegenden Zeichnung dargestellt, verwendet. Die Gesamtlänge der fünf Kammern beträgt ebenfalls 5 m, die Breite der einzelnen Kammern jedoch nur 14 em. Die Geschwindigkeit des strömenden Amalgams steigt auf 625 emjmin. und die Verweilzeit beträgt nur 0. 8 Minuten. Das Amalgam ist beim Austritt aus der Apparatur vollständig zersetzt. In Kammer a1
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der vierten Kammer 0-006%, und beim Auslauf tritt reines Quecksilber aus.
In ähnlicher Weise kann die Zersetzung des Amalgams auch mit wässerigen Säuren vorgenommen werden, wobei Alkalisalze gebildet werden.
'Die Durchführung der Amalgamzersetzung in mehreren hintereinander geschalteten Kammern bei im wesentlichen waagrechter Strömung der reagierenden Flüssigkeiten gestattet die Durchführung eines echten Gegenstromes, da hier der Wasserstoff keine Gelegenheit findet, eine starke Durchwirbelung der Flüssigkeiten und infolgedessen eine Verwischung der beabsichtigten Konzentrationsverhältnisse zu bewirken.
Bei dem beanspruchten Verfahren ist für die Bewegung des Amalgams bzw. des Quecksilbers keine wesentliche Energie aufzuwenden, während bei der Zersetzung von Amalgam, das durch einen Turm rieselt, die Hebung der Quecksilbermassen auf das obere Ende des Turmes einen sehr grossen Energieverbrauch bedingt.