CH203689A - Verfahren zur Reinigung des Elektrolyten bei der Chloralkalielektrolyse. - Google Patents

Verfahren zur Reinigung des Elektrolyten bei der Chloralkalielektrolyse.

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CH203689A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D3/00Halides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D3/14Purification

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Description


  Verfahren zur Reinigung des Elektrolyten bei der Chloralkalielektrolyse.    Bekanntlich ist es bei der Elektrolyse von  Salzlösungen zur Erzielung hoher Wirt  schaftlichkeit erforderlich, dass der Salz  gehalt der Elektrolytlösung so hoch wie     mög-          lieh    gehalten wird. Eine Erhöhung der Salz  konzentration durch Zusatz von festem Salz  zum Elektrolyten führt aber leicht zu Stö  rungen in der Arbeitsweise der Zellen,     wes-          balb    den Zellen zweckmässig ein Teil der an  Salz verarmten Elektrolytlösungen entnom  men und nach Aufsättigung an Salz wieder  zugeführt wird.  



  Schwierigkeiten bildet diese Arbeitsweise  jedoch bei der Elektrolyse von Chloralkali  lösungen, insbesondere nach den bekannten  Amalgamverfahren, weil die aus den Elektro  lysenzellen entnommene Sole wegen ihres  Chlor- und Hypoohloritgehaltes stark korro  dierend wirkt und darum für Leitaugen und  Aufsättigungseinrichtungen säurefeste Bau       Stoffe    erfordert.  



  Ein weiterer, schwerwiegender Nachteil    besteht darin, dass für die Aufsättigung der  Sole meist kein reines Alkaliehlorid zur Ver  fügung steht, sondern natürlich vorkommende  Salze, wie Steinsalz oder Sylvin, die fast  stets durch Kalk-, Magnesium- und Schwer  metallsalze verunreinigt sind. Diese Salze  rufen bei der Elektrolyse in der Quecksilber  zelle grosse Störungen hervor.

   Infolge der ge  ringen Zersetzungsspannung dieser Salze  scheiden sich die betreffenden     Metalle        als     Amalgame im Quecksilber aus und gehen zu  einem erheblichen Teil nach der Gleichung  
EMI0001.0008     
  
    Me <SEP> + <SEP> 2H+ <SEP> # <SEP> Me++ <SEP> + <SEP> H,       in Lösung unter     Entwicklung    von Wasser  stoff, welcher     sich,    mit dem Chlor     vermischt     und infolge     der    hohen     Explosionsgefahr        das          Chlorknallgases.    die     Betriebssicherheit    der       Zellen        gefährdet;

      ein anderer     Teil        dieser          Amalgame    wandert mit     dem        Quecksilber    in  die Zersetze-, setzt sich mit der dort vorhan  denen     Lauge    zu unlöslichen     Hydroxyden        um         und inaktiviert die Laugebildung, so dass die  Erzeugung einer konzentrierten Natronlauge  bisher nicht mit Sicherheit möglich gewesen  ist.

   Die übliche Fällung der Erdalkali- und  Schwermetallverbindungen aus der wieder  aufgesättigten Sole mit Alkalihydroxyd,  Karbonaten und dergl. ist unwirtschaftlich,  weil ein Teil dieser Fällungsmittel durch das  in der Salzlösung enthaltene freie Chlor, wel  ches dabei verloren geht, gebunden wird. In  ihrer Gesamtheit haben diese Schwierigkeiten       wesentlich    dazu beigetragen, dass die schon  seit langer Zeit bekannten Amalgamzellen bis  in die letzten Jahre keine allgemeine An  wendung gefunden haben.  



  Es ist zwar ein Verfahren bekannt, nach  dem zur Vermeidung von     Chlorverlusten        Ca     und Mg mittels NaF gefällt werden sollen.  Die praktische Durchführung dieses Verfah  rens erwies sich aber als sehr schwierig, weil  die     entstehenden    Niederschläge nur sehr  schwer vollkommen von der     Lösung        getrennt     werden können, und weil gerade die ent  stehenden Fluoride auch in geringen Mengen  bei der Elektrolyse der Sole störend wirken.  



  Ein weiterer Nachteil der erwähnten bis  herigen Verfahren     besteht    darin, dass sich das  aus dem Alkalihypochlorid bildende Chlorat  in der Salzlösung immer mehr anreichert.  Bisher musste deshalb die an Chlorat an  gereicherte Lösung von Zeit zu Zeit entfernt  werden.  



  Ferner ist vorgeschlagen worden, die       Elektrolyse        unter        Druckverminderung    durch  zuführen, um dadurch die freiwerdenden  Halogene zu entfernen. Auch dieses Verfah  ren führt nicht zum Ziel, da es nicht in An  wesenheit der zum völligen Entfernen des  Halogens und zur Zerstörung der Chlorsauer  stoffverbindungen erforderlichen freien Säure  durchgeführt werden kann. Auch besteht bei       dieser    Arbeitsweise immer die Gefahr einer  Chlorknallgasbildung infolge der grossen  Empfindlichkeit der Zellen gegen Druck  schwankungen.  



  Um bei der Chloralkalielektrolyse nach  dem Amalgamverfahren eine befriedigende  und die spätere Aufsättigung mit verunrei-    nigten Rohsalzen ermöglichende Reinigung       des        Elektrolyten    durchzuführen, ist es     un-          bedingt    erforderlich,     ausserhalb    der     Zelle    und  vor der     Aufsättigung    das     gelöste    Chlor zu  entfernen und die Chlorsauerstoffverbindun  gen zu zerstören.  



  Beider Elektrolyse nach dem     Diafragmen-          verfahren    hat man bereits versucht, eine sol  che Reinigung durch Erhitzen des Elektro  lyten ausserhalb der Zelle durchzuführen.  Eine derartige Erhitzung ist jedoch unwirt  schaftlich, ganz abgesehen davon, dass das  Amalgamverfahren, wie oben ausgeführt, be  sonders hohe Anforderungen an die Be  schaffenheit des Elektrolyten stellt.  



       Es        wurde    nun gefunden, das man     bei    der  Chloralkalielektrolyse, insbesondere bei dem  Amalgamverfahren, die Entfernung des ge  lösten Chlors aus dem Elektrolyten sowie die  Zerstörung der Chlorsauerstoffverbindungen  ausserhalb der Zelle, vor der Wiederaufsätti  gung und vor der darauf erfolgenden Ent  fernung von Verunreinigungen dadurch er  reichen kann, dass man das nach Zusatz von  Säure vorhandene freie Chlor durch Anwen  dung von Minderdruck austreibt.  



  Gegenstand der Erfindung ist also ein       Verfahren    zur     Reinigung    des Elektrolyten  bei der Chlorallkalielektrolyse durch Entfer  nung gelösten Chlors und Zerstörung von  Chlorsauerstoff-Verbindungen ausserhalb der  Zelle und anschliessende Aufsättigung, das,  dadurch gekennzeichnet ist,     da.ss.    die Ent  fernung des nach     Zusatz    von .Säure vor  handenen freien Chlors durch Anwendung  von Minderdruck vor der     Wiederaufsätti,gung     und vor .der darauf     erfolgenden    Entfernung  von Verunreinigungen vorgenommen wird.  



  Da     dass    Chlor zum Teil in     gelöster        Form          N        orliegt,    lässt     es    sich durch. Anwendung von       Minderdruck    auch nur     teilweise    entfernen.       Der        Rest        des.    aktiven Chlors ist in     Form.    von       Hypochlorit    und     unterchlorigbr    Säure vor  banden.

   Wenn man der     Hypoelrloritlösurrg          mindestens        soviel        .Säure    zusetzt, dass alles     Al-          kalihypochlorit    in     unterchlorige    Säure um  gewandelt wird, und dann erst     Minderdruck     anwendet,     so        lässt    sich das     gesamte    Chlor in      kurzer Zeit vollständig aus dem Elektrolyten       entfernen.    Die     Wirkung    des     Minderdruck     kann durch gleichzeitiges Ausblasen unter  stützt werden.  



  Als Säure setzt man zweckmässig     Salz-          säure    zu, weil     hierdurch    wieder Alkali  chlorid gebildet wird, das, im Elektrolyt  nicht     stört.     



  Das Ansäuern und Ausblasen unter Min  derdruck lässt sieh auch in der Weise vereini  gen, dass zum Ausblasen anstatt Luft ein Gas  verwendet wird, das sich zu einem Teil in  dem Elektrolyten unter Säurebildung löst,  z. B. Kohlensäure. Hierbei tritt zum Beispiel  folgende Umsetzung auf  NaOCl + CO, + H2O = HOCl + NaHCO3.  Falls nach den oben beschriebenen Be  handlungsweisen noch geringe Mengen von  Chlor zurückbleiben, kann man diese durch  Zugabe von Reduktionsmitteln, z. B. schwe  flige Säure, deren Salze, Schwefelwasserstoff  oder dessen Verbindungen unter anderem, be  seitigen. Ebenso ist durch diese Zusätze eine  Reinigung des Elektrolyten von Chlorat  möglich. Zu diesem Zwecke leitet man bei  spielsweise auf einer Kolonne schweflige  Säure in die     neutrale    oder schwach saure  Elektrolytlösung.

   Diese Behandlung wird  zweckmässig bei Temperaturen über 50' vor  genommen, weil bei dieser     Temperatur     einerseits die Geschwindigkeit der Reaktion  genügend, gross ist, um in kurzer Zeit prak  tisch vollständig zu verlaufen, und weil an  derseits das Lösungsvermögen der Sole für  schweflige Säure bei dieser Temperatur noch  hinreicht, um die gesamte zur Reduktion des  Chlorates erf orderliche SO2-Menge in der Sole  in Lösung zu bringen. Durch Einhaltung  dieser Arbeitsweise gelingt es, die Reduk  tion des im Elektrolyten gelösten Chlorates  mit der stöchiometrischen SO2-Menge in  kurzer Zeit praktisch vollständig durch  zuführen.  



  Die auf diese     Weise    von aktivem Chlor  befreite Lösung kann man in normaler Weise  mit Chloralkali aufsättigen und von Ver-    unreinigungen, wie Eisen-, Magnesium- und  Kalziumssalzen sowie Sulfaten, befreien, z. B.  durch Fällung mit Hydroxyden, Karbonaten  und Bariumverbindungen (Bariumkarbonat).  Hierbei ist es möglich, ohne Verluste an  Chlor und Alkalisalz mit der theoretisch er  forderlichen Menge von Fällungsmitteln aus  zukommen und eine Sole zu erhalten, deren  Elektrolyse ohne Störung gelingt. Eine wei  terer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin,  dass infolge der Chlorfreiheit der Salzlösung  die Aufsättigungs- und Reinigungsapparate  wesentlich weniger angegriffen werden und  deshalb auch aus weniger widerstandsfähigen  Baustoffen hergestellt werden können.  



  Besonders wirtschaftlich lässt sich das  neue     Verfahren        gestalten    in     Verbindung    mit       einer        andern    Arbeitsphase     der    Amalgam  elektrolyse.  



  Das aus der Amalgamzelle stammende  Chlor enthält bekanntlich stets eine gewisse  Menge Wasserstoff, der durch vorzeitige Zer  setzung des Amalgames in der Zelle neben  einer entsprechenden Menge Hypochlorit ent  steht. Diesen Wasserstoff pflegt man da  durch zu beseitigen, dass man ihn mit einem  entsprechenden Anteil Chlor in Salzsäure  umwandelt und diese aus dem Chlor     aus-          wväscht.    In Verbindung mit der vorliegenden  Erfindung verfährt man zweckmässig so, dass  man das Chlorgas mit der aufzusättigenden  Salzlösung wäscht, so dass die Salzsäure un  mittelbar für die Ansäuerung der Sole und  die Zerstörung des Hypochlorites nutzbar ge  macht wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Reinigung des Elektroly ten bei der Chloralkalielektrolys e durch Ent fernung gelösten Chlors und Zerstörung von Chlorsauerstoff-Verbindungen ausserhalb der Zelle und anschliessende Aufsättigung, da durch :
    gekennzeichnet, dass die Entfernung des nach. Zusatz von ,Säure vorhandenen freien Chlors durch Anwendung von Minder- druck vor der WiedemufsöUigung und vor der darauf erfolgenden Entfernung von Ver unreinigungen vorgenommen wird. UNTERANSPRtÜCHE: 1.
    Verfahren nach Patentanspruch, dadurclh gekennzeiehnet, dass die Anwendung von Minderdruelk unter gleichzeitigem Aus blasen vorgenommen wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, gekennzeichnet durch Zu gabe von Reduktionsmitteln zur Entfer nung etwa noch vorhandener Reste von Chlor oder von Chloraten. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die zu reinigende Sole zum Waschen düs bei der Elektrolyse erhal tenen chlorwasserstoffhaltigen Chlorbagases dient, wobei die Ansäuerung der Sole durch Aufnahme des Chlorwasserstoffes aus dein zu -ascheriden Chlorgas erfolgt.
CH203689D 1936-12-31 1937-12-31 Verfahren zur Reinigung des Elektrolyten bei der Chloralkalielektrolyse. CH203689A (de)

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