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Verfahren zur elektrolytischen Darstellung von Chromsäurelösungen aus Chromoxydsalzlösungen.
Die Regeneration von Chromoxydsalzen, insbesondere in schweflsaurer Lösung ist ein Problem, auf dessen rationelle Lösung schon viel Mühe verwendet worden ist, da Chromsäure in der Technik vielfach zur Oxydation gebraucht wird. Eine zusammenfassende Darstellung aller diesbezüglichen bekannt gewordnen Versuche findet sich in Band III der Monographien für angewandte Chemie : Die Darstellung des Chroms und seiner Verbindungen mit Hilfe des elektrischen Stromes von M. Le Blanc, Verlag von W. Knapp, Halle a. S. 1902, Seite 86-108.
Es geht daraus hervor, dass es kein brauchbares Verfahren gibt, welches die Regeneration ohne Verwendung von Diaphragmen durchzuführen vermag ; alle darauf hinzielenden Versuche müssen als missglückt bezeichnet werden. Auch in den letzten Jahren ist in dieser Hinsicht kein Erfolg zu verzeichnen gewesen.
Es ist nun gelungen, ein neues Verfahren ausfindig zu machen, das gestattet, die Regenerierung von Chromsäure in rationeller Weise ohen Diaphragmen auszuführen.
Das Verfahren besteht darin, dass man die Elektrolyse in Gefässen vornimmt, deren Kathoden-
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Man kann zu diesem Zweck entweder in der Art verfahren, dass die Flüssigkeit des Kathodenraumes durch die nachfliessende Chromoxydlauge fortwährend oder in Intervallen erneuert und dadurch der Einfluss der Stromleitung unschädlich gemacht wird; in diesem Fall wird man zweckmässig chromsäurefreie C'hrol1lOxydlauge verwenden, um einer Reduktion von Chromsäure im Kathodenraum und dadurch einem Verlust an elektrischer Energie vorzubeugen.
Oder aber man führt die nachfliessende Chromoxydlösung, die dann ohne Nachteil etwas chromsäurehaltig sein kann, als horizontale Schicht an den Boden der Zelle, zweckmässig des Kathodenraums : in diesem Fall nimmt die Hauptmenge der Kathodenflüssigekit an der Flüssigkeitszirkulation nicht teil, es wird aber ihr Verarmen an Säure zufolge der Ionenwanderung über eine bestimmte
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Die besten Resultate werden bei diesen Verfahren dadurch erhalten. dass man die Chrom- oxydlauge beim Zutritt zur Anode zunächst deren die grösste Stromdichte aufweisende Stellen
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auch verwendbar.) Der Zufluss geschieht in s. nahe am Boden des Gefässes, den Abfluss bildet t der Überlauf bei b.
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Die Dimensionen der bei einem Dauerversuche verwendeten Anordnung waren folgende : Länge des Gefässe y 40 cm, Breite 14-15 cn, Höhe der Flüssigkeit 7 csst, Länge der Kathodenabteilung 35 cm, Breite 8-9 cm, Entfernung der Scheidewände vom Boden 2 cm, Entfernung der Elektroden (aus Hartblei) vom Boden 3 cm, die Höhe der letzteren ebenfalls 3 ein, ihre Länge 34-35 cm. Die Elektroden standen von der Scheidewand nur wenige Millimeter ab.
Der Versuch wurde mit einer Lauge ausgeführt, die durch Auflösen von 80 9 Cr2 Og in 1 l Schwefelsäure vom spezifischen Gewicht 1,173 hergestellt war. Durchschnittlich wurden in 24 Stunden 1730 cm3 Lauge durch den Apparat fliessen gelassen und ein Strom von 7 Ampere hindurchgeschickt. Die abfliessende Lauge war infolge der Wasserzersetzung und Verdampfung etwas konzentrierter als die zufliessende. Die Temperatur betrug zirka 260, die Spannung zirka 3, 4 Volt. Mit der Bestimmung der Ausbeute wurde begonnen, nachdem der Apparat bereits 14 Tage in Tätigkeit und die auslaufende Lauge zu über 90% oxydiert war. 8 Tage hindurch wurde die Ausbeute täglich quantitativ bestimmt.
Die durchschnittliche Stromausbeute zeigte den hohen Betrag von 85% bei einem durchschnittlichen Oxydationsgrad (Verhältnis des oxydierten Chromoxyds zum gesamten Chromoxyd) von über 90%. Diese Zahlen sind nicht als Maximalzahlen zu betrachten.
Selbstverständlich können diese Arbeitsbedingungen vielfach variiert werden. So kann man z. B. die Kathodenabteilung bis unmittelbar an die hintere Wand des Gefässes gehen lassen ; die Anodenabteilung nach innen legen (dann muss man sie bis unmittelbar an die Wand gehen lassen, die den Abfluss b enthält, so dass durch ihn nur Anodenlauge abfliessen kann, wenn man nicht etwa den Abfluss in anderer Weise bewerkstelligen will) ; ferner kann man, sofern der zulaufende Elektrolyt keine Chromsäure enthält, die Kathoden auch bis unter die Scheidewände herabgehen lassen, unbeschadet der Ausbeute. Die Elektroden können auch ausser Blei aus jedem anderen zweckentsprechenden Material hergestellt werden. Es bedarf ferner kaum der Erwähnung, dass Kathoden und Anoden auch anders, z. B. keilförmig, gestaltet werden können.
Bei der beschriebenen Anordnung braucht, was bemerkt zu werden verdient, zur Erzielung guter Ausbeuten kein Fliessen von der einen zur anderen Elektrode, wie z. B. beim Glockenverfahren, stattzufinden und man kommt mit einem Zu-und einem Abfluss aus, was für die Ver- einfachung des Betriebes von Bedeutung ist.
Das vorliegende Verfahren zur elektrolytischen Regeneration von Chromsäure bedeutet gegenüber den bisher bekannten einen erheblichen technischen Fortschritt. Derselbe besteht darin, dass mit einer höchst einfachen, billigen und haltbaren Apparatur hochprozentige Chromsaure in sehr guter Ausbeute gewonnen und somit erheblich billiger als seither regeneriert werden kann. Insbesondere ist auch die hohe Stromausbeute des neuen Verfahrens überraschend ; man hätte vermuten sollen, dass infolge der hohen Stromdichte an den unteren Stellen der Anode bei einiger Verarmung an Comoxyd sich bald starke Sauerstoffentwicklung einstelle.
Von den in D. R. P. Nr. 117949 und 103860 beschriebenen Verfahren unterscheidet sich vorstehendes, abgesehen von der Vermeidung der Diaphragmen, auch durch den Umstand vor- teilhaft, dass bei B. R. P. Nr. 117949 ein Teil der schon gebildeten Chromsäure bei dem angestrebten Konzentrationsausgleich von Anoden-und Kathodenlauge verloren gehen muss, bei D. R. P.
Nr. 103860 die aus dem Betrieb kommende Lauge stets an die Kathode gebracht wird, während dies hier vermieden werden kann ; die aus dem Betrieb kommende Lauge enthält meistens noch ('chromsäure, u. zw. in nicht unerheblicher Menge ; diese wird beim Verfahren des D. R. P. Nr. 1038HO völlig reduziert, beim vorliegenden Verfahren aber bleibt sie zum grössten Teil erhalten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur elektrolytischen Darstellung von Chromsäurelösungen aus Chromoxyd- salzlösungen in kontinuierlich ausführbarem Betrieb, darin bestehend, dass man die Elektrolyse ohne Anwendung von Diaphragmen in Gefässen vornimmt, deren Kathoden-und Anodenraum
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Verlauf der Elektrolyse geeigneten Säuregehalt behält.