DE105298C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Durch das vorliegende Verfahren wird bezweckt, Alkalichloride und dergl. elektrolytisch· zu zersetzen und dabei zu verhindern, dafs die Bestandtheile nach ihrer Entjonisirung chemisch auf einander einwirken können, und mit Hülfe eines mechanischen Vorganges zu erreichen, dafs in Fällen, in denen der an der Kathode sich ausscheidende ßestandtheil in Lösung bleibt, diese Lösung nur so lange im Bereich der Stromein wirkung verbleibt, als dies im Interesse eines rentablen Betriebes geboten er-, scheint.

Diese Zwecke können durch besondere Apparate unter Anwendung eines Diaphragmas erreicht werden, und ist es je nach der Art der Anwendung möglich, den auf der Kathodenseite frei werdenden Bestandtheil entweder rein oder noch mit der zu zersetzenden Lösung gemischt zu erhalten.

Bei den sämmtlichen Apparatanordnungen, von denen einige charakteristische jetzt näher beschrieben werden sollen, kommt ein sich bewegendes, endloses Transportband für die zu gewinnende Lösung zur Verwendung, welches, wenn es sich auf der Kathodenseite um die Gewinnung von Lösungen handelt, entweder die zu gewinnende Substanz in schwacher Lösung mit sich führt, die dann während des Processes angereichert wird, oder direct die zu zersetzende Flüssigkeit enthält, welche dann während des Durchpassirens zwischen Anode und Kathode zersetzt wird.

Es ist nun in der Patentschrift Nr. 5761g ein Verfahren zum Bleichen von Faserstoffen beschrieben, bei dem auch diese Faserstoffe sich gewissermafsen als Band zwischen den Elektroden fortbewegen. Die beschriebenen Anordnungen sind aber derartige, dafs der bei vorliegendem Verfahren gewünschte Zweck, die an der Kathodenseite bei der Elektrolyse entstehenden Lösungen technisch verwendbar, also . entweder rein als z. B. Natriumhydroxyd oder doch nur gemischt mit der zu zersetzenden Lösung z. B. Natriumchlorid zu erhallen, mit denselben nicht erreicht werden kann.

Die Apparate Fig. 1, 2, 3 und 4 der Patentschrift Nr. 57619 arbeiten ohne Diaphragma; bei ihnen ist auch die Anbringung eines solchen ausgeschlossen, da die Elektroden aus sich drehenden Druckwalzen bestehen, welche dem Bande gleichzeitig die Bewegung ertheilen, so dafs also auch ein sich mit fortbewegendes Diaphragma verwendet werden müfste, was wohl kaum möglich sein dürfte.

Aufserdem läfst sich mit den Apparaten genannter Patentschrift (Fig. 1, 2, 3 und 4) auch kein technisch verwerthbares Natriumhydroxyd gewinnen, weil schon beim Durchpassiren durch das erste Elektrodenpaar, da dieses Druckwalzen sind, der gröfste Theil der im Bande enthaltenen Lösung wird ausgepreist werden, mithin eine Anreicherung der gesammten eingeführten Lauge nicht möglich ist. Aufserdem wird sich bei diesen Apparaten, wie dies auf Seite 2, Mitte, 2. Spalte der Patentschrift gesagt ist, stets unterchlorigsaures Natron

bilden, was gerade bei vorliegenden Apparaten durch das dort angeordnete Diaphragma verhindert werden soll.

Es ist nun allerdings in Fig. 5 der Patentschrift Nr. 5761g auch ein Apparat mit Diaphragma beschrieben, doch hat dieser mit dem der vorliegenden Erfindung noch weniger gemein, wie die oben erwähnten.

Fig. 5 jener Patentschrift ist ein gewöhnlicher Zersetzungsapparat mit zwei Zellen für zu zersetzende Lösung, welche auch beide mit der zu zersetzenden Lösung gefüllt werden. Bei dem durch Fig. 5 dargestellten Apparat läuft das Band zum Zwecke des Bleichens durch den Anodenraum. Im Kathodenraum befindet sich die zu zersetzende Lösung, z. B. Natriumchlorid, und wird in diesem Raum beim Stromdurchgang allerdings Natriumhydroxyd, wie in jedem zweizeiligen Zersetzungsapparat entstehen. Das durch den Anodenraum hindurchgehende Band wird aber auf diesen Procefs keinerlei Einflufs ausüben. Liefse man nun auch wirklich das Band durch einen mit Flüssigkeit gefüllten Kathodenraum nach Art der Fig. 5 hindurchgehen, so würde auch dadurch kein Einflufs auf die Entstehung und Anreicherung des Natriumhydroxyds ausgeübt werden; auch wird es durch das Hindurchführen des Bandes nicht erreicht, dafs die Lauge nur so lange unter der Stromeinwirkung bleibt, als dies ein rentabler Betrieb geboten erscheinen läfst.

Die vier in der Patentschrift Nr. 57619 beschriebenen Apparate sind mithin nicht geeignet, in der nach vorliegender Erfindung gewünschten Weise technisch verwendbare Laugen durch Anwendung eines Transportbandes zu gewinnen, was bei den nachfolgend zu beschreibenden Apparaten der Fall ist.

Bei der Vorrichtung Fig. 1 ist die feststehende Anode A in einem beiderseits durch Diaphragmen d abgeschlossenen Raum α angeordnet. Längs den Aufsenseiten der Diaphragmen bewegt sich ein aus weichen porösen Stoffen bestehendes Band ohne Ende B, dem durch die sich drehenden Walzen r^] und r² eine fortlaufende Bewegung verliehen wird.

An der dem Anodenraum entgegengesetzten Seite des Bandes befindet sich die durchbrochene, feststehende Kathode K, so dafs also das Band zwischen Diaphragma und Kathode sich bewegt, ohne Druck zu erleiden, und sämmtliche von letzterer entjonisirten K- Jonen in Form von K O H mit sich fortführt, so dafs also die Lauge im Bande dementsprechend angereichert wird. Der Vorzug dieses Verfahrens anderen gegenüber wird in dem sich stetig fortbewegenden Bande gesucht, dessen Geschwindigkeit so regulirt werden kann, dafs die erhaltene Kalilauge nicht länger im Bereich der Stromeinwirkung bleibt, als dies ein rentabler Betrieb erfordert. Ist die Lauge in diesem Sinne genügend angereichert, so wird sie zwischen den Rollen r¹ und r² aus dem Bande gedrückt und somit, der Stromeinwirkung entzogen, und fliefst dann durch die Rinnen R ab. Bei der Rolle r wird das Band fortwährend mit frischer, stark verdünnter Lauge durch den Anfeuchter / benetzt, so dafs sich also ein ununterbrochener Betrieb ergiebt.

Da, wie gesagt, die Vorzüge des Verfahrens darin gesucht werden, dafs das Band alles sich bildende KOH gleichmä'fsig mit sich führt und somit nicht zuläfst, dafs die Lauge unzweckmäfsig lange im Bereich , der Stromeinwirkung bleibt, was bei anderen Verfahren, bei denen ein derartiges Abstreichen der gebildeten Lauge von den Kathoden nicht erfolgt, leicht eintritt, so läfst sich die Anordnung auch dahin modificiren, dafs die Kathode in Form lang herunterhängender Stäbe zwischen Diaphragma und Band liegt.

Fig. 2 stellt eine andere Ausführungsform des Apparates im Längsschnitt dar.

Die Bewegung des Bandes ist hierbei nicht wie bei dem Apparat nach Fig. ι senkrecht, sondern waagrecht. Der Kasten α bildet den Anodenraum, in welchem eine Anzahl runder, stabförmiger Anoden A liegen. Den Abschlufs des Anodenraumes bildet der Kasten b, welcher in Fig. 4 nochmals besonders gezeichnet ist. Es ist dies ein Kasten ohne Boden von der Länge des Anodengefäfses a, der im Innern zwei etwa bis zur halben Tiefe gehende Scheidewände / hat, gegen die dann von unten ein Diaphragma d so befestigt ist, dafs keine Flüssigkeit durchdringen kann. Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, liegen die Anoden A direct unter diesem Diaphragma, und es ist die Einrichtung getroffen, dafs die Anodenflüssigkeit stets genau bis an das Diaphragma heranreicht und dafs etwa mehr vorhandene Flüssigkeit durch ein Ueberlaufrohr abfliefsen kann (Fig. 2).

Ueber das eben beschriebene Diaphragma legt sich nun das Band ohne Ende B und oberhalb dieses Bandes wird mit Hülfe von Stellschrauben die durchbrochene Kathode K so eingestellt, dafs das Band, ohne besonderen Druck zu erleiden, zwischen ihr und dem Diaphragma hindurchgleiten kann. Das Band B wird ebenfalls durch Anfeuchter f mit schwacher Lösung der Lauge getränkt, welche man zu erhalten wünscht, die sich dann genau in derselben Weise, wie im ersten Falle beschrieben, mehr und mehr anreichert und gleichmä'fsig fortgeführt wird.

Sollte durch das Diaphragma einmal aus dem Anodenraum etwas der zu zersetzenden Flüssigkeit (also etwa KCl) durchdringen und mit

dem Bande aus dem Bereich der Stromeinwirkung dieses Apparates gezogen werden, so ist für diesen Fall noch ein Hülfszersetzungsapparat a¹ mit der durchbrochenen Kathode K¹ vorgesehen, bei welchem der Anodenraum keine Flüssigkeit enthält, oder bei welchem vielmehr nur zur Erreichung besserer Leitfähigkeit die Anoden nur schwach angefeuchtet werden, der also nur dazu dient, die mit dem Bande kommende Lauge zu reinigen, indem etwa vorhandenes K Cl hier zersetzt werden soll. Die fertige Lauge wird wiederum zwischen den Walzen r¹ und r² aus dem Bande herausgedrückt und wird letzteres dann bei r wieder angefeuchtet.

Das sich im Anodenraum bildende Chlor kann in die oberen Seitenräume 5 (Fig. 3) des Kastens b entweichen und wird von hier aus event, unter Zuhülfenahme eines Exhaustors fortgeleitet.

Aus demselben Grunde wie bei Fig. 1 erscheint die Anordnung der Anbringung der durchbrochenen Kathode direct über dem Diaphragma in Form langer Metallstäbe, die in der Richtung der Bandbewegung liegen und über die dann das Band hihwegstreicht, ähnlichen Verfahren gegenüber, bei denen aber ein solches Transportband nicht vorhanden ist, gerechtfertigt.

Die erstere Anordnung dürfte jedoch vor-. zuziehen sein, namentlich dann, wenn man auch hier eine durchbrochene Kathode wählt, da dann das Band gleichzeitig den sich ansammelnden Wasserstoff mechanisch beseitigt, wodurch dann die Polarisationsspannung an dem Apparat vermindert wird.

Der Apparat Fig. 2 läfst sich nun noch in folgender Weise modificiren. Da einfache Webstoffe durch KOH vielleicht zu sehr angegriffen werden, könnte auch ein Gewebe aus Asbest verwendet werden, das dann zur Vergröfserung der Haltbarkeit zwischen dünne Hartgummistäbchen oder ein ähnliches Material gelegt werden müfste. Ein derartiges Band würde sich nun nicht als endloses herstellen lassen und demselben würde mithin eine hin- und hergehende Bewegung über die Diaphragmen gegeben werden müssen. Es müfste dann sowohl beim Hin- wie beim Hergange des Bandes ein Anfeuchten desselben mit dünner Kalilauge vorgenommen werden, und es würde auch bei jeder dieser Bewegungen eine Zersetzung bezw. Anreicherung eintreten. Für diesen Fall ergiebt sich die Anordnung Fig. 5.

Macht das Band, welches natürlich genügend lang sein mufs, eine Bewegung nach links, so erfolgt die Anfeuchtung mit Lauge bei C; das Band geht dann über die Zersetzungszelle hinüber, wird zwischen r¹ und r² ausgedrückt und legt sich auf die schräge Fläche F. Die Vorrichtung ist so angeordnet, dafs die Bewegung so lange nach links erfolgt, wie sich noch Band zwischen r³ und r⁴ befindet, dann tritt eine Bewegung im anderen Sinne ein, wobei die Anfeuchtung bei C¹ erfolgt und das Ausdrücken zwischen r³ und r⁴; das Band legt sich dann jenseits r³ und rⁱ auf eine schräge Fläche F.

Die Vortheile der eben beschriebenen Apparate, bei weichen der Anodenraum die zu zersetzende Lösung, das Band aber die an der Kathodenseite resultirende mit sich führt, bestehen in folgendem:

1. Es kann auf der Kathodenseite mit sehr geringen Flüssigkeitsmengen gearbeitet werden, da nicht mehr angewendet wird, als das Band transportieren kann. Die Lauge gelangt also verhällnifsmäfsig schnell / zu der gewünschten Concentration.

2. Läfst sich durch Reguliren der Geschwindigkeit erreichen, dafs die Lauge sich nur so lange im Bereich der Stromeinwirkung befindet, als ein rentables Arbeiten möglich ist.

3. Mechanisches Uebertreten der Anodenflüssigkeit kann schwerlich auftreten, da bei Apparat Fig. 2 das Diaphragma nicht unter Druck steht.

4. Die Anbringung des Diaphragmas ist eine äufserst einfache.

5. An der durchbrochenen Kathode sich ansammelnder Wasserstoff wird mechanisch beseitigt und dadurch die Polarisationsspannung verringert.

Die Apparate mit Transportband lassen sich nun hoch wesentlich vereinfachen in Fällen, in denen man das Band direct mit der zu zersetzenden Lösung tränkt.

Fig. 6 stellt im Princip einen derartigen Apparat dar, bei welchem also das Band mit der zu zersetzenden Lösung getränkt wird. Im Uebrigen ist aber die Anordnung im Wesentlichen dieselbe wie früher. Auch hier ist ein abgeschlossener Anodenraum α vorhanden und bildet auch hier das Diaphragma, an welches sich nach unten hin die Anoden fest anlegen, den Abschlufs. Zur Herstellung einer leitenden Verbindung zwischen den Anoden und dem Diaphragma ist für genügende Anfeuchtung der Berührungsstellen Sorge zu tragen, doch wird für gewöhnlich schon die aus dem Bande durchsickernde Lösung hierfür genügen. Die sonstige Anordnung dieses Apparates ist genau dieselbe wie bei den früher beschriebenen, indem an dem Diaphragma vorbei das Band ohne Ende, an dessen andere Seite sich die Kathode anlegt, schleift, und wird sich in dem Bande ein Gemisch von z. B. Natriumchlorid und Natriumhvdroxyd bei der Zersetzung des ersteren bilden. . . ■

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Verfahren zur Elektrolyse von Salzlösungen oder dergl., dadurch gekennzeichnet, dafs zwischen dem Diaphragma, welches den mit dem Elektrolyten gefüllten Anodenraum abschliefst, und der freiliegenden durchlöcherten oder anderweitig durchbrochenen Kathode ein aus weichen, porösen Stoffen hergestelltes Band ohne Ende in einer Richtung oder ein Bandstreifen hin- und herbewegt wird, welcher mit der zu gewinnenden Lauge in schwacher Lösung angefeuchtet wird, welche Flüssigkeit dann während des Durchpassirens zwischen Anoden und Kathode angereichert und nach genügender Anreicherung aus dem Bande ausgeprefst wird.
2. 2. Das Verfahren nach Anspruch ι dahin abgeändert, dafs das mit Flüssigkeit getränkte Band sich an der Aufsenseite der in Form langer, in der Bewegungsrichtung des Bandes angeordneter Metallstäbe sich direct an das Diaphragma anlegenden Kathode vorbeibewegt.

   Eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens' nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, dafs hinter dem Hauptbehälter mit der zu zersetzenden Flüssigkeit (Fig. 2) noch einer oder mehrere nicht mit Flüssigkeit angefüllte Behälter angeordnet sind, welche in gleicher Weise vom elektrischen Strom beeinflufst werden und dazu dienen, etwa durch das Diaphragma des Hauptapparates aus dem Anodenraum durchgedrungene. Lösung zu zersetzen und so die im Bande enthaltene Lauge zu reinigen.

   Das Verfahren nach Anspruch 1 dahin abgeändert, dafs das Band mit der zu zersetzenden Lösung getränkt wird, während der Anodenraum keine Flüssigkeit enthält, vielmehr nur durch Anfeuchten der Anoden bezw. des Diaphragmas für gutleitende Verbindung gesorgt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.