DD277816A3 - Verfahren und schaltungsanordnung zur regelung eines elektrodenpotentials bei der elektrolyse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Regelung eines Elektrodenpotentials bei der Elektrolyse, insbesondere der Mehrstoffverarmungselektrolyse, vorzugsweise bei der Silberrueckgewinnung aus fotografischen Loesungen, ueber eine Regelungsschaltung, deren Regelungssignal einem im Elektrolysestromkreis angeordneten Leistungsgleichrichter zugefuehrt wird und die durch ein vom Elektrolysestrom beeinflusstes und mittels einer Bezugselektrode gemessenes Elektrodenpotential angesteuert wird. Zur Erzielung eines frei waehlbaren Sollwertes fuer das Elektrodenpotential und einer Fuehrung in Abhaengigkeit von der Metallionenkonzentration im Elektrolyten (1) wird das vom Elektrolysestrom abgeleitete Signal des Elektrodenpotentials in der Regelungsschaltung durch ein vom Elektrolysestrom nicht beeinflusstes, nur von der Metallionenkonzentration abhaengiges und von einer zweiten Messelektrode (4) gemessenes Potential korrigiert und durch eine entsprechende Schaltungsanordnung realisiert. Bei hoher und qualitativ hochwertiger Metallabscheideleistung wird auch bei sehr kleinen Metallionenkonzentrationen die Badzersetzung minimiert und eine hohe Wiederverwendungsrate entmetallisierter Loesungen erreicht. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Dio Erfindung betrifft ein Vorfahren und eine Schaltungsanordnung /ur Regelung eines Elektrodcnpotontials bei dor Elektrolyse, vorzugswei·.» I¹O' der Silberrückgewinnung aus fotografischen Losungen. Anwendungsgebiet der Erfindung ist die elektrolytische Rückgewinnung odor dio Gewinnung von Mntallon aus metallhaltigen Losungen

Charakteristik de* bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, bei (tor Mohrstoffverarmungsc'loklrolyso, insbesondere aus silberhaltigen fotografischen Losungen, im Interrsso ökonomischer und ökologischer Belango, den Elektrolysoprozoß so /u optimieren daß trot/ hoher Loistunrjskonnzifforn auch bei sehr kleinon Metellkon/cntrationen in der metallhaltigen Losung die Losungs/orsetzung im Interesse einer hohen WiedcrvcrwRndungsrato gebrauchter Losungen minimiert wird Dabei ist das Potential der Arbcitskatododcs Eloktrolyseurs fur dor» Metallruckgcwinnungsprozcß, insbesondere von Silber aus fotografischen Fixierbadern, die prozoßbestimmende Große hinsichtlich der Qualität dos abgeschiedenen Metalls, der Beeinflussung der Losung bezüglich ihrer Zersetzung wahrend des Eloktrolysoprozcsses und der Leistungsfähigkeit der Elektrolysegerato. Zur Anpassung dos Katodenpotentials .m den momentanten Mctc.liynhalt ei nor Losung, insbesondere den Silborgehalt, beschreibt das DDWP 234691 ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung bei der Eiektrolyso fur eine von einem Eloktrodonpotential angesteuerte Regelschaltung Dieser Vorschlag ist dadurch gekennzeichnet, daß zu oinem von einem Elektrodonpotcntial, voizugswoiso dem Xatodcnpgtential, abgeleiteten Rof/elungssignal ein vom Elektrolysestrom zusätzlich abgeleitetes Rcgelungssignal addiert und eino daraus abgeleitet» Regelgröße einer Regelschaltung zugeführt wird, deren Ausgangspannu.ig eine im Eloktrolysestromkrois angeordnete elektronische Leistungsstufe ansteuert. Das Eiektrodenpotential, gemessen gegen eine Bezugselektrode ist stromabhängig Dieses bekannte Verfahren zur kontinuierlichen Verschiebung eines Elektrodcnpotontials vcwondol ein nur indirekt von der Metallio:ionkonzo>\tra!ion ahhangigos Korre. lursignal, das dem Elektrolysestrom proportional ist, nicht aber dtri-.Vt von lter MetnllionoiikonzcntiTition in der Losung gewonnen wird Der Nachteil dieses Verfahrens bestolit darin, daß der Stromverstarkungsfaktor fur die Rcgulungsschaltung des Elektrolysours,

von dem das zu verschiebende Elektrodenpotential abhängt, nicht frei wählbar ist und theoretisch nur kleiner bzw. gleich dem Faktor 2 soin kann. Bei größeren notwendigen Stromvorstärkungsfaktoren führt das Verfahren zu Instabiliväten im Regelkreis, in Extromfällen auch /um unerwünschten Maximalstrom.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die ökonomische und ökologische Optimierung der Abscheideelektrolyso, insbesondere von Silber aus fotografischen Losungen, wobei bei hoher Abscheideleistung, auch bei sehr kleinem Metallkonzentrationen in den Lösungen, dio Badzersetzung minimiert wird, um eine hoho Wiederverwendungsrate entmetallisierter Lösungen zu erreichen und gleichzeitig eine qualitativ hochwertigo Motallabschcidung zu ermöglichen.

Wesen der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Vorfahren und eine Schaltungsanordnung zur Regelung eines Eloktrodonpotentials bei der Elektrolyse, insbesondere der Mehrstoffverarmungseloktrolyse, vorzugsweise bei der Silberruckgewinnung aus fotografischen Lösungen, zu entwickeln, dio mittels einer Regelschaltung oinon Leistungsgleichrichter für einen Elektrolyseur derart ansteuern, daß der Sollwert fur das Elektrodonpotential froi wählbar und in Abhängigkeit von der Metallionenkonzentration im Elektrolyten fuhrbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch oin Vorfahren und eino Schaltungsanordnung zur Rogelung eines Elektrodenpoluntials bei der Elektrolyse übor eine von einem Elektrodenpotential angesteuerte Regelungsschaltung gelost, doron Rogelungssignal einem im Eloktrolysosiromkreis angeordneten Leistungsgleichrichter zugeführt wird, wobei dieses vom E!ektrolysestrom beeinflußte Elektrodenpotontial mittels einer Bezugselektrode gemessen wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das vom Elektrodonpotential abgoloiteto Signal in der Rogelungsschaltung durch ein vom Eloktrolysestrom nicht booinflußtes, nur von dor momentanen Motallionenkon/enti ation im Elektrolyten abhangiges und von einer zweiten Mcßeloktrodo im Elektrolyten gomcssonos Potential korrigiert wird. Das olektrolysestromabhängigo Elektrodonpotential und da» metallionenabhängige Potential worden in bozug auf eino gemeinsame Bezugselektrode bestimmt. Als zwoite Mußelektrode für dio Messung dor Meldllionenkonzontration wird oin Moßv.urtgeber verwendet, der aus dem abzuschoidcndon Metall odor desson Metallsulf'd besteht, boi dor elektrolytischen Silberrückgewinnung aus metallischem Silber odor Silbersulfid.

Dio erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Durchfuhrung des Verfahrens bostoht aus einem Elektiolysogorat mit Anode und Katodo, einem regelbaren Loistungsgloichrichtor, einer dioscn ansteuernden Regelungsschaltung und Meßwertaufnohmern im Elektrolyten dos Elektrolysegorätos und ist dadurch gekennzeichnet, daß eino Abscneideolektrodo. vorzugswoiso dio Katodo, eines Elektrolysours mit einem Eingang einos ersten Difforenzverstärkers, eino Bezugselektrodo mit dom zweiten Eingang dieses orston Dilforenzverstärkors und gleichzeitig mit oinem Eingang eines zweiten Differenzverstärker und eino nur dio Motallkonzentration im Elektrolyten mossondo zwoito Moßelektrod? "lit dom zweiton Eingang dos zweiten Differenzverstärker verbunden sind Dor Ausgang dos ersten Differenzverstärker ist auf einen Eingang eines dritton Differenzverstärker und der Ausgang dos zweiton Difforonzvorstärkors auf einen Eingang einos vio'ton Differenzverstärker gofuhrt, doron jeweils zweilo Eingango mit einer Referenzspannung beaufschlagt und der zweito Eingang des dritten Difforenzverstärkers additiv mit dem Ausgang dos vierten Differenzverstärker verbunden sind Der Ausgang dos dritton Oifforonzvorstarkcrs ist mit dom Eingang dos regelbaren Loistungsgloichrichtors verbunden

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an oinem Ausfuhrungsboispiel naher erläutert worden In der zugohorigon Abbildung zeiyt die Figur eino Darstellung dor Schaltungsanordnung mr Hi ir'ung eines Elektrodonpotontials boi der Elektrolyse In oinom Eloktrolysogerat 1 sind oino Abscheidoolokti.,c'u, dio Katodo 2, ein« Bezugselektrode 3 und oino /wt.'ito Moßolektrodo, dio Sensitrodo 4, dio fur eine Siliwrabscheid ing aus silberhaltigen Flüssigkeiten aus Silber oder Silborsulfid besteht, sonst aus dem abzuscheidenden Metdll oder desson Mctallsulfid. mit Flüssigkeitskontakt zum Elektrolyten angeordnet. Die Potontialdi'feronz zwischen Katodo 2 und Bozugsolektrode 3 wird mit einem ersten Differenzverstärker dom Operationsverstärker 5, vorstarkt und danach dom invertierenden Eingang eines dntton Differenzverstärker, dom Operationsverstärker δ, zugeführt.

Gleichzeitig vorstarkt ein zweitor Differenzverstärker, der Operationsverstärker 8. das Differonzsignal von dar Sensitrodo 4 und dor Bezugselektrode 3, wobei desson Ausgang auf den invertioronden Eingang oinos vierton Differenzverstärker, don Operationsverstärker 5. geführt ist. Um einon gemeinsamen Boiug für das elok;:c' ,sestromabhangigo und das motalliononflbhangigo Potential zu erholton, wird dio Bozugsolektrodo 3 gloichzoitig mit don nichtinvertiorondon Eingangon dos Operationsverstärker 5 und dos Operationsverstärkers 8 verbunden

Die Sonsitrodo 4 liegt an dem invertierendem Eingang dos Oporationsvorstärke· j 8 Dor Ausgang diosos Operationsverstärkers 8 ist mit dem invertierenden Eingang dos Operationsverstärkers 9 vorbundor, dosson nichtinvcrtierendor Eingang über oin Potentiometer 10 mit ei nor Referenzspannung ?ur Einstellung dos Einsatz^' jnktos fur das motalliononabhmigigo Korrektur signal beaufschlagt ist Der Ausgang dos Operationsverstärkers 9 ist ubor oin Potentiometer 11 zur Einstellung der Signalgroßo am η ic htin vor tierundon Eingang 12 dos Operationsverstärkers 6 über einen Widerstand 13 additiv mit ei nor an oinem Poton'.iomotor 7 einstellbaren Spannung fur einen froi wählbaren Sollwort fur oin konstantes Potential dor Katodo 2 ubor einen Widerstand 14 verbunden Dor Ausgang dos Operationsverstärkers 6 gibt danach oino Stellgröße an oinon regelbaren Loistungsgloichrichtor 15

ob. Damit folgen die Stellgröße, die Zollspannung und der Elektolysestrom sowohl dem gemessenen Katodenpotential als auch der gemessenen momentanen Metallionenkon/entration <m Elektrolyten. Mit der Anwendung eines d'jrch indirekte Messung dor Metallionenkonzentration im Elektrolyten gewonnenen Korrektursignals für den Sollwert eines Elektrodenpotentials bleiben alle Vo/teile bekannter Verfahren uneingeschränkt erhalten. Zusätzliche Vorteile sind die unbegrenzte Nutzung des vollen Regelbereiches für den Elektrolysestrom, größere Abscheideleistungen bei höheren Metallionenkonzenlrationen im hlektrolyten und eine die Lösung schonende Betriebsweise bei geringen Metallionenkonzentrationen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Regelung eines Elektrodenpotentials bei der Elektrolyse, insbesondere der Mehrstoffverarmungselektrolyse, vorzugsweise bei der Silberrückgewinnung aus fotografischen Lösungen über eine Regelschaltung, deren Regelungssignal einem im Elektrolysestromkreis angeordneten Leistungsgleichrichter zugeführt wird und die durch ein vom Elektrolysestrom beeinflußtes und mittels einer Bezugselektrode gemessenes Elektrodenpotential angesteuert wii J, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Elektrolysestrom abgeleitete Signal des Elektrodenpotentials in der Regelungsschaltung durch ein vom Elektrolysestrom nicht beeinflußtes, nur von der momentanen Metallionenkonzentration im Elektrolyten abhängiges und von einer zweiten Meßelektrode (4) gemessenes Potential korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolysestromabhängige und das metallionenabhängige Potential in bezug auf eine gemeinsame Bezugselektrode (3) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Meßelektrode (4) für die Messung der Metallionenkonzentration ein Meßwertgeber verwendet wird, der aus dem abzuscheidenden Metall oder dessen Metallsulfid besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßelektrode (4) für die Silberrückgewinnung aus metallischem Silber oder aus Silbersulfid besteht.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Elektrolysogerät mit Anode und Katode, einem regelbaren Leistungsgleichrichter, einer diesen ansteuernden Regelungsschaltung und Meßwertaufnehmern im Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abscheideelektr je, vorzugsweise die Katode (2) eines Elektrolysegerätes (1) mit einem Eingang eines ersten Differenzverstärkers (5), eine Bezugselektrode (3) mit einem zweiten Eingang dieses ersten Differenzverstärkers (5) und gleichzeitig mit einem Eingang eines zweiten Differenzverstärkers (8) und eine nur die Metallionenkonzentration im Elektrolyten messende zweite Meßelektrode (4) mit dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers (8) verbunden sind, daß der Ausgang des ersten Differenzverstärkers (5) auf einem Eingang eines dritten Difforenzverstärkers (6) und der Ausgang des zweiten Difforenzverstärkers (8) auf einen Eingang des vierten Differenzverstärkers (9) geführt sind, deren jeweils zweite Eingänge mit einer Referenzspannung (7; 10) beaufschlagt und der zweite Eingang des dritten Differenzverstärkets (6) additiv mit dem Ausgang des vierten Differenzverstärkers (9) verbunden sind und daß der Ausgang des dritten Differenzverstärker (6) zum Eingang eines legolbaren LeisUingsgleichrichters (15) geführt ist.

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