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wahrt werden können, wird durch die Art des Zussiessens frischer Salzlösung und des gezwungenen Überfliessens der unteren schwereren Schicht durch einen in der Nähe des Diaphragmas angeordneten und über dessen ganze Breite sich erstreckenden Spalt mit dahinter befindlichem festen damne die Trennung beider Lösungen durch stetige Entfernung und Erneuerung der Schicht ermöglicht. Um stationäre Zustände zu erhalten, muss man die Kochsalzzufuhr und die Strom- stärke so wählen, dass bei einmaliger erfolgter Schichtenbildung zur Anode durch Jonenwanderung und freie Diffusion gerade so viel ('hlorionen gelangen, als daselbst entladen werden.
Um die Schichtenbildung noch zu erleichtern, kann in der beschriebenen Weise die untere Schicht allenfalls mit festem Salze in Berührung gebracht werden, um so stets gesättigt erhalten zu werden.
Um diese trennende Wirkung der Schichtenbildung und -Erneuerung zu erleichtern, wird ein entsprechendes neues Diaphragma benützt, das neben vielen anderen Vorteilen die Eigenschaft besitzt, bei genau regelbarer Durchlässigkeit sich der Kathode gut anzuschmiegen, so dass neben der Schichtwirkung auch der innere hydrostatische Druck die Trennung befördert, während dadurch, dass die abfliessende Lösung die Kathode abermals benetzt, der Kontakt stetig erhalten und der Abfluss der natronhältigen Lösung sicher bewerkstelligt wird.
Andere Erfinder, z. B. Hargreave-Bird, haben bereits die Kathode dicht unter das Diaphragma gelagert, aber sie verwendeten keine schmiegsamen Diaphragmen, die Kathode riss sich von diesem durch die Wasserstoffent wicklung los, der Kontakt wurde gestört, die durchgetretene Lösung dampfte ab und schied Natron aus, das durch Dampf oder Kohlensäure-Dampfstrom entfernt werden musste :
dabei blieb aber immer noch Lauge lange mit der Kathode und dem
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Durch'die hier'gekennzeichnete Anordnung sind alle diese Übelstände vermieden die eventuell noch mögliche Rück-diffusion der Lauge nach oben wird dadurch unschädlich gemacht, dass gerade die Schicht konstant entfernt und erneuert wird, in welche die Lau e allein zurückdiffundieren kann und dass durch die Art des Abflusses eine länger andauernde Lagerung der durch das Diaphragma getretenen Lösung ausgeschlossen wird, dass der Kontakt hierdurch stets unverändert erhalten wird, dass die Schmiegsamkeit des Diaphragmas ein Losreissen der Kathode unmöglich macht u. s. w.
Es wurde auch mehrmals versucht, Anoden und Kathodenlösung durch Schichtenbildung zu trennen, wobei die Schichten durch Röhren oder andere Vorrichtungen in Verbindung blieben und so ineinander gehen sollten, ohne sich zu vermengen (vergl. z. B. D. R. P. 87676). Alle vorgeschlagenen Trennungswege versagten aber, weil die Verbindungswege entweder zu enge waren, um eine hinreichende Verbindung zu ermöglichen, oder zu weit, um die Diffusion hintanzuhalten. In liegender Anordnung wird aber die trennende Schicht gezwungen, sich im Ganzen
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Spalt zu dringen, der ebenso breit ist wie die Schicht selbst und an den sie direkt anstösst.
Trotz dieser längeren Oflmmg ist hier eine Rückdiffusion durch diesen Spalt nicht möglich, weil er gar keine Berührung mit weiteren Schichten vermittelt, sondern weil die abfliessende Schicht
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ist ganz ausgeschlossen. Der Damm gewährt aber den weiteren Vorteil, das Niveau im Innern konstant zu halten.
Um die Leitfähigkeit der Lösung und mithin den 8tromdurchgang zu. erhöhen, kann die Lösung auch durch ein (nicht dargestelltes) Heizrohr erwärmt werden.
Es it schon oft versucht worden, Anoden-und Kathodenprodukt durch die stetig zufliessende Lösung zu trennen. Eine solche Anordnung wurde z. B. von Hulin vorgeschlagen. Ferner ist versucht worden, Anoden-und Kathodenprodukt durch feststehende Flüssigkeitsschichten voneinander zu trennen (W. Bein, ,,Verfahren zur Elektrolyse von Alkalisalzen"). Alle diese Vor huche schlugen aber fehl, weil nach der ersten Methode der Trennung das Volumen der zufliessenden Lösung # wollte man nicht homöopatisch verdünnte Lösungen als Produkt der Elektrolyse t-rhalten-viel zu gering war, als dass die zufliessende Lösung wirklich Anoden-und Kathodenprodukte voneinander trennen könnte.
Nach der zweiten Methode der Trennung durch fest- stehende FtübMgkeitsschichten musstell aber diese letzteren, um eine hinreichende Trennung zu ermöglichen, sehr lang sein und besässen daher zu grossen Widerstand.
Erst nach der vorstehend beschriebenen Anordnung wird die Trennung durch kleine Flüssigkeitsvolumen dadurch ermöglicht, dass diese trennende Flüssigkeitschicht dünn ist, sich durch den Prozess der Elektrolyse selbsttätig erneuert und gezwungen wird, eine scharfe Trennung-
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geschlossen ist. Das Diaphragma ruht auf einem als negative Elektrode dienenden Eisen-oder Nickeldrahtnetze. 3. Die ganze Glocke wird von einem Gefäss 10 umschlossen. Im Innern der
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Kathodendrahtnetz 3 zu diesem parallel angeordnet ist.
Um nun eine vollständige Trennung der Elektrolyseprodukte (Natronlauge und Chlor) zu ermöglichen, wurde folgende Anordnung gewählt : Die Glocke wird mit dem Elektrolyt bis zu bestimmter Höhe beschickt, während das Gefäss 10 vorerst leer bleibt. Da das Diaphragma für
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Um bei der Elektrolyte den auftretenden Wasserstoffblasen leichten Austritt zu gewähren. wird eine entsprechende Anordnung getroffen, z. B. durch Wölbung des Kathodendrahtnetzes (Fig. 1), wobei dasselbe an undurchlässige Rinnen 7 anstösst, welche dem auftretenden Wasserstoff leichtes Entweichen ermöglichen, oder das ebene oder gewellte Kathodendrahtnetz wird schwach ansteigend im Apparate eingesetzt: es genügt eine Neigung von 1 :
20, um die Wasser- stoffblasen leicht entweichen zu lassen. Ein gutes Funktionieren dieser Anordnung konnte jedoch erst bei richtiger Wahl geeigneter Diaphragmen ermöglicht werden. Es mussten Diaphragmen ge- Hcbanen werden, deren Durchlässigkeit für die Flüssigkeit genau zu regeln ist, ohne dass sie dem
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festen Diaphragmen, wie Korundmasse, Zement, Asbestpappe etc., erwiesen sich hierzu als ungeeignet. Pulverdiaphragmen konnten gleichfalls nicht verwendet werden, da sie sich nicht formen lassen und inkonstant sind.
Erfinder gelangte aber zum Ziele, als er die Drahtnetzkathode mit gewöhnlichem Asbesttuch, wie solches im Handel erhältlich ist, bedeckte (1 in Fig. 1), auf welches er eine besondere Art Pulverdiaphragma schichtets (2 in Fig. 1). Die bekannten Pulverdiaphragmen sind auf geneigten Flächen nicht verwendbar, weil das Pulver bald hinabgleitet, ausserdem weisen sie den Übelstand auf, dass sie zusammenbacken und bald undurchlässig werden ; dehsalb sind sie auch in Verbindung mit festen Rippen hier nicht verwendbar. Beide Fehler beseitigte jedoch der Erfinder auf einen Schlag, indem er eine Diaphragmenmasse aus Gemischen von unlöslichen Pulvern, z. B. Baryumsulfat, Tonerde u. s. f., mit Asbestwolle in Kochsalzlösungen zu einer plastischen und doch zähen, konsistenten Masse formte.
Solche Gemische von geeigneten Pulvern mit Asbestwolle sind äusserst schnell und leicht herzustellen. Während nämlich z. B. Baryumsulfat mehrere Stunden braucht, um sich als Schlamm abzusetzen, setzt sich ein suspendiertes
Gemisch von Baryumsulfatpulver mit Asbestwolle aus einer 20%igen Kochsalzlösung in wenigen Minuten zu Boden. Dieser Niederschlag, der anfangs die Konsistenz eines zähen Schlammes be- sitzt, kann dann leicht getrocknet werden und nimmt dabei jede beliebige Form an, die er bei weiterer Verwendung, auch bei längerem Aufenthalt in Flüssigkeiten, beibehält.
Diese Diaphragmen sind ausserordentlich widerstandsfähig, sie halten Monate und Jahre und können im Gegensatze zu Pulverdiaphragmen ausserordentlich rasch und leicht ausgetauscht bezw. erneuert werden. Es braucht bloss die Asbestwolle-Pulverschicht abgehoben und eine neue aufgetragen zu werden, was innerhalb weniger Minuten erfolgen kann, oder es wird das Asbesttuch herausgehoben, ein frisches eingelegt und das Diaphragma wieder hergestellt. Dieser Vorgang nimmt nur einige Minuten in Anspruch. In der Luft trocknen diese Diaphragmen nach einiger Zeit vollständig aus und erhärten, erlangen aber ihre ursprüngliche Schmiegsamkeit und Durchlässigkeit wieder, wenn man sie kurze Zeit in Wasser oder in einer Lösung liegen lässt.
Durch Verschiebung des Mischungsverhältnisses von Asbestwolle und Schwerspatpulver oder Tonerde, ebenso wie die Wahl seiner Dicke, kann die Durchlässigkeit dieses Diaphragmas
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mit15gAsbestwolle.
Bei der Elektrolyse mit dem vorbeschriebenen Apparate bildet sich nun im Gefäss 10 Natronlauge, während die (hlorioneii zur Anode wandern, dort entladen werden und als gasförmiges Chlor entweichen. Der Zunuss frischer Lösung findet durch das Zuflussrohr 12 statt.
Die Höhe des Zuflusses richtet sich nach der Höhe der Alkalikonzentration, welche bei der Elektrolyse erzielt werden soll. Je geringer die letztere ist, desto näher kann der Zufluss an das Diaphragma verlegt werden. In jedem Falle wird aber während der Elektrolyse der obere Teil df'r Lösung verarmen und daher spezifisch leichter, der untere Teil aber spezifisch schwerer werdenundesbildetsichunmittelbarüberdemDiaphragmaeinerechtscharfeTrennungsschichtaus.
Um die Schichtung noch mehr zu erleichtern, kann allenfalls an der Glocke eine Kammer oder Tasche 9 (Fig. 2) aus undurchlässigem Material angefügt werden, welche mit festem Kochsalz beschickt wird, um die unmittebar am Diaphragma anliegende Flüssigkeitsschicht ständig mit Kochsalz gesättigt und somit spezifisch noch schwerer zu erhalten.
Dies empfiehl sich besonders dann, wenn zur Gewinnung sehr konzentrierter Laugen der Zufluss sehr langsam erfolgt, weil sonst leicht zu grosse Verarmung an Salz eintritt.
Die Lösung gelangt jedoch nicht bloss durch das Diaphragma zur Kathode, sondern sie wird noch gezwungen, über einen Damm 5 (Fig. 2) überzufliessen, um auf diese Weise die Kathode
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sein (Fig. 3), in welcher in entsprechender Höhe eine Abflussöffnung angebracht ist. Durch diese Anordnung werden nämlich einerseits Unregelmassgkeiten des Zuflusses oder der Durchlässigkeit des Diaphragmas ausgeglichen, andererseits-und darauf ist das Hauptgewicht zu legen,besitzt diese Anordnung noch folgenden ganz besonderen Vorteil : Durch die Wanderung von 0//.
Jenen zur Anode oder durch unzureichende Wirkung des Diaphragmas kann nämlich in die untere Schicht der Flüssigkeit etwas Natronlauge gelangen, die sich beim weiteren Verlaufe der Elektrolyse mit Chlor zu Hypochlorit umsetzen, hierdurch Störungen herbeiführen und die Ausbeute verschlechtern würde. Dadurch, dass nun die Lösung in der Glocke stetig gezwungen wird. über den Damm überzufliessen, wird jede Spur von etwa in die Glocke diffundierter Natronlauge fortgespült, weil es nach der getroffenen Anordnung gerade die untersten, unmittelbar am Dia- pllragma anliegenden Schichten sind, welche zum überfliessen gezwungen werden.
Wie eingangs erwähnt, lässt man die Flüssigkeit im äusseren Gefässe gerade so hoch stellen, dass sie das Kathodennetz bespült. Es ist dies aber nicht unbedingt notwendig,
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zur Vermeidung einer Diffusion möglichst eng zu wählen).
Der Apparat wurde durch mehrmalige sechswöchentliche ununterbrochene Elektrolyse er- probt und lieferte bei 4-5 Volt Spannung während der ganzen Zeit der Elektrolyse im Mittel 12% ige Natrontauge in Ausbeuten. von-90%-95%, selten 85%-90% der Theorie, während gleichzeitig 99%iges'also praktisch chemisch reines Chlor gewonnen wurde.
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sie (können aus Monier oder Steinplatten zusammengesetzt sein.
@Bei kleinereren Apparaten (bis zu 100 Amp.) empfiehlt es sich, das Asbesttuch mit der Glocke fest zu verbinden. Die ganze Glocke kann dann mit dem Diaphragma auf ein dem äusseren Gefäss 10 entsprechend geformtes, gewelltes Drahtnetz gestellt werden, welches auf dem Boden des äusseren Gefässes aufliegt und genügende Festigkeit besitzt. Das Gefäss 10 kann vorteilhaft aus Eisenblech hergestellt werden und vermittelt dann direkt die Stromzuführung zu dem Kathodennetz.
Bei grösseren Apparaten (über 100 Amp.) ist dies kaum angängig. Bei solchen Apparaten empfiehlt es sich, das Kathodendrahtnetz mit der Glocke fest zu verbinden.
Um das Diaphragma nötigenfalls leicht auswechseln zu können, ohne die Glocke herausnehmen zu müssen, ist ihr Deckel leicht abnehmbar und die Scheidewand 14 (Fig. 3) leicht herauszuheben. Das Asbesttuch ist mit der Glocke nicht fest verbunden, sondern es wird mittels eines ringsum laufenden Rahmens 18 aus Stein oder einem anderen entsprechenden Material mit Hilfe von Keileu eingezwängt. Zur besseren Dichtung kann hier nötigenfalls ein unlösliches Pulver dienen.
Auf das Diaphragma wird dann das Asbestpulver-Gemisch geschichtet. Zur Erneuerung des Diaphragmas genügt es, den Deckel abzunehmen, die Scheidewand und den Rahmen herauszugeben, worauf sich das Diaphragma in wenigen Minuten leicht austauschen lässt.
Fig. 3 zeigt einen Apparat, welcher es ermöglicht, auch den Wasserstoff getrennt auf- zufangen. Dies erfolgt dadurch, dass ein abdichtender Rand 15 sich rings um die Glocke auf einen umlaufenden Vorsprung derselben und auf den Rand des äusseren Gefässes 10 stützt. Die Dichtung kann ausserdem noch durch eine Flüssigkeitsschicht 16 erleichtert werden. Der Druck, unter welchem der Wasserstoff bei 17 austritt, ist leicht durch die Höheneinstellung des Abflusses bei 13 zu regeln.
Der Wasserstoff kann als solcher gewonnen werden oder es wird durch Verbindung desselben mit dem gleichzeitig abfallenden Chlor in einem dem Knallgasgebläse ähnlichen Brenner direkt chemisch reine Salzsäure gewonnen.
Um von mitgerissenen Bläschen Natronlauge vollständig befreit zu werden, muss der Wasserstoff natürlich erst ein langes Rohr passieren oder über Körper mit grosser Oberfläche streichen, ehe er dem Chlor zugeführt wird.
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