DD292681A5

DD292681A5 - Verfahren zur regelung des ph-wertes

Info

Publication number: DD292681A5
Application number: DD32598689A
Authority: DD
Inventors: Andreas Moebius; Klaus Wiesener; Todor Vitanov; Ivan Nikolov; Veneta Nikolova; Heinz Liebscher
Original assignee: Tu Dresden Direkt. Forsch.,De
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1991-08-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des p H-Wertes in einer galvanotechnischen Anlage oder einer anderen Elektrolyse. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz eine oder mehrere Wasserstoffgasdiffusionsanoden in einem getrennten Stromkreis in die Zelle in beliebiger Weise angeordnet werden und die Stromstaerke der Wasserstoffgasdiffusionsanoden so eingestellt wird, dasz die erzeugte Wasserstoffionenmenge der an der Katode abgeschiedenen Wasserstoffmenge aequivalent ist. Durch diese Konstanthaltung des p H-Wertes kann auf die Zugabe von Puffersubstanzen verzichtet werden.{p H-Wert-Regelung; elektrolytische Abscheidung; Elektrolyse; Elektrode; Wasserstoffgasdiffusionsanode; Diaphragma; galvanische Baeder; Galvanotechnik}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulierung des pH-Wertes in einer galvanotechnischen Anlage oder einor anderen Elektrolyse.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei der elektrolytischen Abscheidung von Metallen wird je nach Verfahrensbedingungen neben dem Metall oder einer Legierung zumeist auch Wasserstoff entwickelt. Dabei werden in sauren Bädern H⁺-Ionen verbraucht und in neutralen oder alkalischen Bädern durch die Reduktion von Wasser OH~-Ionen erzeugt. In beiden Fällen steigt der pH-Wert an. Um diesen unerwünschten Einfluß auszugleichen werden Puffersubstanzen zugesetzt, die jedoch nur eine beschränkte Pufferkapazität haben und den galvanischen Prozeß nicht stören dürfen. Weiterhin kann durch eine Elektrolytströmung ständig frischer Elektrolyt zugeführt werden. Außerhalb der Zelle kann der pH-Wert durch Zugabe von Säure wieder eingestellt werden, oder der Elektrolyt wird verworfen. Durch Zugabe von Säure werden aber ständig eine der entwickelten Wasserstoffmengen entsprechende äquivalente Mengen an Anionen eingebracht. Da ja nur H⁺-Ionen oder Wasser entladen werden, wird die Stoffbilanz verschoben, was sich besonders bei der Aufarbeitung von verbrauchten Bädern ungünstig auswirkt.

Weiterhin muß bemerkt werden, daß die Säurezugabe meist automatisch durch Messung des pH-Wertes und Ansteuerung eines Dosierautomaten erfolgt. Damit ist ein erheblicher regelungstechnischer und Wartungsaufwand verbunden.

Zfol der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein einfaches Verfahren zur pH-Regelung in der Galvanotechnik und anderen Elektrolyseverfahren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist ein einfaches, leicht regelbares Verfahren zur Einstellung des pH-Wertes in Bädern der Galvanotechnik und anderen Elektrolysebädern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Galvanikbad außer den Werkstücken (Katoden) und der oder den Anoden eine oder mehrere zusätzliche Wasserstoffdiffusionsanode (n) eingebracht werden, die über einen zusätzlichen Stromkreis mit einer solchen Stromstärke betrieben wird, daß gerade die Menge an H⁺-Ionen anodisch erzeugt werden, die katodisch zu Wasserstoff entladen werden bzw. im neutralen und alkalischen Bereich der durch Wasserreduktion entstandenen Wasserstoffmenge entspricht.

Da die handelsüblichen Bäder der Galvanotechnik oft Substanzen enthalten, die platin- oder wolframcarbidkatalysierte Wasserstoffgasdiffusionselektroden zerstören oder zumindest die Lebensdauer stark herabsetzen, kann die Elektrodenfläche durch eine Ionenaustauschermembran, ein mikroporöses Diaphragma oder im einfachsten Fall mit einem Gewebe überzogen werden. Der dabei entstehende Zwischenraum wird mit einer Säure oder auch mit dem jeweiligen Elektrolyten gefüllt, wenn keine die Elektrode stark beeinflussenden Substanzen zugegen sind. Die für den Betrieb der Wasserstoffgasdiffusionselektrode günstige hohe Säurekonzentration stellt sich von selbst ein. In salzsauren Bädern sind nur wolframcarbidkatalysierte Wasserstoffgasdiffusionsanoden einsetzbar.

Durch die nunmehr erfolgende Konstanthaltung des pH-Wertes kann auch auf Puffersubstanzen ganz verzichtet werden.

Ausführungsbeispiel Beispiel 1

In einem Elektrolysegefäß wird eine Katode (Elson) und eine lösliche Nickelanode und zusätzlich eine wolframcarbidkatalyslerte Wasserstoffgasdiffusionsanode eingebracht. Als Elektrolyt wird eine auf p\{ 3 eingestellte NICI₂-Lösung mit 70g Nickel pro Liter verwendet. Die in einer gleichen Zelle ohne Wasserstoffgasdiffusionsanode ermittelte Stromausbeute betrug 90%. Dementsprechend wurde die Wasserstoffgasdiffusionsanode mit einem Strom belastet, der 10% des Elektrolysestromes betrug. Es konnte auch nach langer Betriebszeit keine Veränderung des pH-Wertes beobachtet werden, Puffersubstanzen waren nicht notwendig.

Beispiel 2

In einem Elektrolysegefäß wurde eine platinkatalysierte Wasserstoffdiffusionsanode neben einem Eisengrundblech und einer löslichen Eisenanode angeordnet. Der Elektrolyt bestand aus 80g H₂SO₄/!, 80g Fe/I und 80g (NH₄I₂SO₄/!, der pH-Wert war auf 2 eingestellt. Die Stromausbeute ohne Wasserstoffanode betrug 70% bei einer Elektrolysetemperatur von 7O⁰C.

DerStrom, mitdem die Wasserstoffanode belastet wurde, betrug demnach 30%des Elektrolysestromes. Der pH-Wert veränderte sich über die gesamte Elektrolysedauer nicht. Entsprechend wurde auch keine Veränderung der Stromausbeute festgestellt, obwohl diese stark vom pH-Wert abhängig ist.

Claims

1. Verfahren zur pH-Regelung in einer galvanotechnischen Anlage oder einer anderen Elektrolysezelle, gekennzeichnet dadurch, daß eine oder mehrere Wasserstoffgasdiffusionsanoden in einem getrennten Stromkreis in der Zelle in beliebiger Weise angeordnet werden und die Stromstärke der Wasserstoffgasdiffusionsanoden so eingestellt wird, daß die erzeugte Wasserstoff ionenmenge der an der Katode abgeschiedenen Wasserstoffmenge äquivalent ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in nichtchloridischen Bädern eine platinkatalysierte Wasserstoffanode verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in chloridischen und salzsauren Bädern eine wolframcarbidkatalysierte Wasserstoffgasdiffusionselektrode verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die in einem Rahmen eingebaute Wasserstoffgasdiffusionsanode auf der Vorderseite mit einer Ionenaustauschermembran, einem mikroporösen Diaphragma oder einem Gewebe überdeckt ist und damit ein schmaler mit Säure und/oder Elektrolyt gefüllter Zwischenraum entsteht.