Zelle für die elektrolytische Gewinnung von Perverbindungen. Die Anmelderin hat sich ,die Aufgabe ge stellt, für die Erzeugung von Perverbindun- gen, wie Perschwefelsäure, Persulfat, Per borat und dergleichen Zellen zu verwenden, welche eine bessere Ausnutzung der aufge- wen(deten elektrischen Energie gewährleisten.
Zu diesem Zweck werden an sich be kannte, mit strömendem Elektrolyten und mit gekühlten Elektroden versehene Zellen verwendet, bei welchen der Kathodenraum oberhalb des Anodenraumes angeordnet und von diesem durch ein Diaphragma getrennt ist. Erfindungsgemäss wird dieses Dia phragma so angeordnet, :
dass der Abstand zwischen Diaphragma und Anode an der Eintrittsstelle des Elektrolyten in den Ano denraum -der langgestreckten Zelle kleiner ist als .an der Austrittsstelle des Elektrolysen- produktes. Hierbei kann der Abstand zwi schen den Elektroden an allen Stellen der leiche sein.
Durch die erfindungsgemässe g o Massnahme kann der Vorteil erzielt werden, ,dass die Stromkonzentration im Anolyten vom Zellenanfang bis zum Zellenende konti- nuierlich abnimmt, wobei zugleirh,die höchste Stromkonzentration an der Stelle vorhanden sein kann, an der ,die beste Kühlwirkung be steht.
Dies, kann erreicht werden, wenn die Kühlfläche in jedem Abschnitt der Anode ,die gleiche ist, die zu kühlende Anolytmenge am Auf ang des Anodenraumes aber geringer ist als an dessen Ende. Vermindert sich aber die Stromkonzentration mit zunehmendem Gehalt des Elektrolyten an Aktivsauerstoff, so können einerseits die Zersetzungsverluste zurückgedrängt werden, während anderseits ein hoher Durchsatz pro Zeiteinheit erzielt werden kann.
Zweckmässig wird so gearbei- tet, dass die Stromkonzentration an der Aus- trittsstelle des Elektrolyten aus der Zelle nicht unter 400 Ampel Anolyt sinkt.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwie sen, die Elektroden in Richtung der Länb - achseder Zelle gegen die Austrittsstelle des Anolyten hin leicht geneigt anzuordnen.
Durch diese Massnahme gelingt es, nicht nur eine gleichmässige Strömung des Elektrolyten in der Zelle zu erzielen, sondern auch die Neigung des Diaphrab nas und der Anode, in Richtung der Zellenquerachse von den Seiten zur Mitte der Zelle hin eine Stauung des molekular .an der Anode entstehenden Sauerstoffes hervorzurufen und somit eine Behinderung -des Stromdurchganges durch die Zelle zu verursachen, weitgehend zu ver- meiden.
Weiter können Diaphragma und Anode rinnen- oder wannenförmig ausgebildet sein. Dadurch kann der -an der Anode molekular entstehende Sauerstoff entlang dem Dia phragma nach aussen entweichen, ohne die Stromverbindung zwischen Kathode und Anode zu stören.
In der beigefügten Zeichnung ist eine Zelle ge=mäss der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 dieselbe im Längsschnitt und Fig. 2 .dieselbe im Quer schnitt nach der Linie X-X in Fig. 1.
A bedeutet -den Unterteil der la.nbge- streckten Zelle.<I>B</I> ist der auf<I>A</I> aufgesetzte Oberteil der Zelle. Beide Teile können z. B. aus Steinzeug bestehen. K bedeutet die Ka thode, J das Diaphrauma, welches gleich zeitig den Boden des Zellenoberteils bildet, G' .die Anode.
Die Kathode kann z. B. aus Röhren aus Blei oder dergleichen bestehen, die je nach Art des verwendeten Diaphragmas quer zur Zellenlängsachse oder in Richtung dieser Achse verlaufen können. Die Kathode kann z. B. auch aus gekühlten, geriffelten Blei- platten bestehen, die mit senkrechten Boh rungen für den Abzug des kathodisch gebil deten Wasserstoffes versehen sind. Der Ka- tholyt kann ausserdem noch durch Einbau eines Kühlkastens L oder durch Kühlschlan gen oder dergleichen gekühlt werden.
Das Diaphragma kann aus beliebigem, hierfür geeignetem Material, z. B. aus kera mischem Material, bestehen. Mit Vorteil wer den Diaphraggmen verwendet, die .aus Xunst- stoaffen, z. B. Polvinylverbindungen, Poly- acry lsä.ureverbindunzen oder dergleichen, oder aus Kautschuk oder künstlichen kautschuk artigen Stoffen bestehen.
Die Diaphragmen können in Form von Geweben, Platten oder dergleichen angewendet werden.
Die Anode kann mit Vorteil derart aus gebildet sein, dass sie eine rinnenartige oder wannenartige Gestaltung besitzt. Die Aussen ränder können z. B. durch Aufbördelunc ein störungsfreies Durchlaufen des Elektrolyten ohne Gefahr des Vberlaufe@s gewährleisten. Der mit dem Elektrolyten in Stromleitung stehende Teil der Anode besteht zweckmässig aus Platin. Das Platin kann z. B. in Form dünner Querstreifen oder Längsstreifen unter Freilassung von Zwischenräumen auf das Grundmaterial, das z.
B. aus Aluminium oder Tantal bestehen kann, durch Aufwalzen oder dergleichen aufgebracht sein. Die durch Platin nicht abgedeckten l@l'etallflächen kön nen z. B. bei Verwendung von Aluminium als CTrcmdmeta.l.l,eloxiert oder durch einen Lack überzug zezen den Anbtiff des Elektrolyten geschützt sein. Unterhalb der Anode ist ein Kühlraum D vorgesehen, .durch den ein Kühl mittel, z. B. Wasser oder sonstige Kühlflüs sigkeit zwecks .direkter Kühlung der Anode -eleitet wird. Die Kühlwirkung kann durch Vergrösserung der zu kühlenden Flächen, z.
B. durch Anbringen von Kühlrippen am Anodenboden, verstärkt werden. Unterhalb der Anode können auch halbe Rohre G oder dergleichen vorgesehen sein, durch welche Kühlmedium geleitet wird. Bei Vorhanden sein derartiger Anordnungen kann man ge gebenenfalls auf einen Kühlkasten D ver zichten.
Die Herstellung von Perverbirndungen, z. B. Perschwefelsäure, mit Hilfe der Zelle emäss Erfindung g<B>o</B> # kann z. B. wie folgt. vor- genommen o werden:
Der Katholvt wird in den Oberteil der Zelle bei P (Fig. 1) eingeführt, gekühlt und gleichzeitig von sich ka.thodisch abscheiden den Sch%vermetallionen gereinigt und von Resten vorhandenen Wasserstoffsuperoxyds, die durch Senkung des Anodenpotentials die anodische Stromausbeute herabsetzen wür- den, .durch katho.disehe Zerstörung derselben befreit und dann in den Anodenraum zwi schen Diaphragma und Anode einströmen ge lassen.
Dies kann derart geschehen, dass der gekühlte Katholyt mit Hilfe eines Hebers S knapp oberhalb des Diaphragm@as in den Anodenraum gebracht wird, während nur der Rest, ein verschwindend kleiner Teil, di rekt durch das Diaphragma in den Anoden raum gelangt. Man kann stattdessen aber auch so verfahren, dass man einen Teil des Katholyten, z.
B. etwa '/6, direkt,durch das Diaphragma in den Anodenraum einwandern und den Hauptteil, z. B. 4/" mittels Heber in den Anodenraum strömen lässt. Man kann ferner auch so vorgehen, dass man das Dia phragma gegen den Zellenanfang hin bei Q so durchlässig ausbildet, dass z.
B. die Haupt menge des Katholyten an diesem Teil des Diaphragmas durchtritt, während die rest liche Menge, durch das übrige Diaphragma in den Anodenraum gelangt. Um eine gleich mässige Strömung des Elektrolyten in der Zelle zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die übereinander liegenden Elektro den in der Strömungsrichtung des Anolyten geneigt anzuordnen.
Die Abführung des Ano- lyten erfolgt an der der Eintrittsstelle des Katholyten in den Anodenraum gegenüber liegenden Stelle R.
Der an der Anode molekular entstehende Sauerstoff kann entlang dem Diaphragma nach aussen entweichen, ohne die Stromver bindung zwischen Kathode und Anode wesentlich zu stören. Dies kann dadurch er leichtert werden, dass sowohl Anode als auch Diaphragma in Richtung der Zellenquerachse von den Seiten zur Mitte hin geneigt, etwa warmen- oder rinnenförmig ausgebildet sind.
Selbstverständlich können mehrere Zel len zu einem Aggregat vereinigt, z. B. hin tereinander geschaltet werden.
Cell for the electrolytic production of per compounds. The applicant has set himself the task of using cells for the production of per-compounds, such as persulfuric acid, persulfate, perborate and the like, which ensure better utilization of the electrical energy used.
For this purpose, known cells with flowing electrolyte and cooled electrodes are used, in which the cathode compartment is arranged above the anode compartment and is separated from it by a diaphragm. According to the invention, this diaphragm is arranged as follows:
that the distance between the diaphragm and anode at the point of entry of the electrolyte into the anode space of the elongated cell is smaller than at the point of exit of the electrolysis product. The distance between the electrodes can be at all points on the body.
The inventive measure can achieve the advantage that the current concentration in the anolyte decreases continuously from the beginning of the cell to the end of the cell, and at the same time the highest current concentration can be present at the point where the best cooling effect is.
This can be achieved if the cooling surface in each section of the anode is the same, but the amount of anolyte to be cooled is less at the end of the anode space than at its end. However, if the current concentration decreases as the content of active oxygen in the electrolyte increases, then on the one hand the decomposition losses can be suppressed, while on the other hand a high throughput per unit of time can be achieved.
It is advisable to work in such a way that the current concentration at the point where the electrolyte exits the cell does not drop below 400 traffic light anolyte.
It has also proven to be advantageous to arrange the electrodes in the direction of the longitudinal axis of the cell at a slight incline towards the point of exit of the anolyte.
This measure makes it possible not only to achieve a uniform flow of the electrolyte in the cell, but also the inclination of the diaphragm and the anode, in the direction of the transverse axis of the cell, from the sides towards the center of the cell, a congestion of the molecular to cause the resulting oxygen and thus to prevent the passage of current through the cell to a large extent.
Furthermore, the diaphragm and anode can be designed in the shape of a channel or trough. This allows the molecularly generated oxygen at the anode to escape to the outside along the diaphragm without disrupting the current connection between cathode and anode.
In the accompanying drawing, a cell according to the invention is shown for example, namely Fig. 1 shows the same in longitudinal section and Fig. 2. The same in cross section along the line X-X in FIG.
A means -the lower part of the elongated cell. <I> B </I> is the upper part of the cell placed on <I> A </I>. Both parts can e.g. B. consist of stoneware. K means the cathode, J the diaphragm, which at the same time forms the bottom of the cell top, G 'the anode.
The cathode can e.g. B. consist of tubes made of lead or the like, which, depending on the type of diaphragm used, can run transversely to the cell's longitudinal axis or in the direction of this axis. The cathode can e.g. B. also consist of cooled, corrugated lead plates, which are provided with vertical bores for the withdrawal of the cathodically formed hydrogen. The catholyte can also be cooled by installing a cooling box L or by cooling hoses or the like.
The diaphragm can be made of any suitable material, e.g. B. made of kera mix material. Advantageously, whoever uses the diaphragms. From Xunststoaffen, z. B. polyvinyl compounds, poly acry lsä.ureverbindunzen or the like, or made of rubber or synthetic rubber-like substances.
The diaphragms can be used in the form of fabrics, plates or the like.
The anode can advantageously be formed in such a way that it has a channel-like or trough-like design. The outer edges can, for. B. ensure trouble-free passage of the electrolyte without the risk of overflow by flanging. The part of the anode connected to the electrolyte is expediently made of platinum. The platinum can e.g. B. in the form of thin transverse strips or longitudinal strips leaving gaps on the base material, the z.
B. can consist of aluminum or tantalum, be applied by rolling or the like. The metal surfaces not covered by platinum can e.g. B. when using aluminum as CTrcmdmeta.l.l, anodized or be protected by a lacquer coating zezen the attack of the electrolyte. Below the anode, a cooling space D is provided. Through which a cooling medium, z. B. water or other Kühlflüs fluid for the purpose of .direkter cooling the anode is -eleit. The cooling effect can be achieved by increasing the area to be cooled, e.g.
B. by attaching cooling fins on the anode base, reinforced. Half tubes G or the like through which cooling medium is passed can also be provided below the anode. If such arrangements are present, one can dispense with a cool box D if necessary.
The production of Perverbirndungen, z. B. persulfuric acid, with the aid of the cell according to the invention g <B> o </B> # can, for. B. as follows. be carried out o:
The catholyte is introduced into the upper part of the cell at P (Fig. 1), cooled and at the same time cleaned of the metal ions and the residues of hydrogen peroxide, which would reduce the anodic current yield by reducing the anode potential Liberated by cathodic destruction of the same and then allowed to flow into the anode space between the diaphragm and anode.
This can be done in such a way that the cooled catholyte is brought into the anode compartment with the aid of a lifter S just above the diaphragm @ as, while only the remainder, a negligibly small part, passes directly through the diaphragm into the anode compartment. Instead, you can also proceed in such a way that part of the catholyte, e.g.
B. about '/ 6, immigrate directly through the diaphragm into the anode compartment and the main part, z. B. 4 / "by means of a lifter to flow into the anode compartment. One can also proceed in such a way that the diaphragm is made so permeable towards the beginning of the cell at Q that z.
B. the main amount of catholyte passes through this part of the diaphragm, while the rest of the Liche amount passes through the rest of the diaphragm into the anode compartment. In order to achieve a uniform flow of the electrolyte in the cell, it has proven to be advantageous to arrange the electrodes lying one above the other at an angle in the direction of flow of the anolyte.
The analyte is discharged at the point R opposite the entry point of the catholyte into the anode space.
The molecular oxygen generated at the anode can escape to the outside along the diaphragm without significantly disrupting the current connection between the cathode and anode. This can be facilitated by the fact that both the anode and the diaphragm are inclined in the direction of the transverse cell axis from the sides to the center, and are for example warm or trough-shaped.
Of course, several Zel sources can be combined into one unit, for. B. can be switched one behind the other.