DE1102709B - Elektrolysiergeraet - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Elektrolysiergeräte, die aus Zellen bestehen, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von unterchlorigsaurem Natron aus Salzlösungen gebraucht werden.

In solchen Elektrolysierzellen bestehen die EIeJctroden üblicherweise aus Graphit. Sie erodieren beim normalen Gebrauch, dadurch wirken sie gegebenenfalls unregelmäßig, und sie werden sogar zerstört.

Platin ist bekanntlich gegenüber der chemischen Wirkung weit widerstandsfähiger als Graphit, auch Titan ist gegenüber solchen Angriffen sehr widerstandsfähig. Wenn man dünne Platten aus Titan mit Platin überzieht, kann man Elektroden aus Verbundmetall erzeugen, die für den praktischen Gebrauch genügend steif sind. Sie sind wesentlich billiger als Platinelektroden. Elektroden in Zylinderform sind naturgemäß wesentlich steifer als flache Bleche gleicher Dicke. Daher werden die Dicke und die Kosten von Zylinderelektroden weiter vermindert.

Erfindungsgemäß enthält die Elektrolysierzelle wenigstens zwei koaxiale Rohre aus Titan, von denen wenigstens eines mit Platin plattiert ist. Das innere Rohr dient dabei zum kontinuierlichen Durchlaß für eine Kühlflüssigkeit und das äußere Rohr dazu, einen engen Ringspalt um das innere Rohr für den Durchnuß des Elektrolyten zu bilden. Die beiden Rohre dienen dabei als Elektroden für den elektrischen Strom.

Die erfindungsgemäße Elektrolysierzelle ist besonders für die Chlorierung von Wasser in einer Wasserversorgungsanlage geeignet. Dabei wird das zu behandelnde Wasser aus der Wasserleitung der Zelle zugeführt, und zwar wird ein Teil des Wassers zur Herstellung der Salzlösung abgezweigt, die in der Zelle elektrolysiert wird, und der Rest des Wassers zur Kühlung der Zelle durch deren Innenrohr hindurchgeführt.

Beispielsweise können ungefähr 45 1 in der Stunde durch die Zelle geschickt werden, von denen weniger als 4,5 1 zur Herstellung der Salzlösung abgezweigt werden. Diese wird zu Hypochlorit elektrolysiert, während der Rest der 45 1 zur Kühlung der Zelle benutzt wird. Das Wasser kann in die Salzlösung mittels jeder bekannten Vorrichtung umgewandelt werden, wie sie beispielsweise in der britischen Patentschrift 820 275 angegeben ist.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt eine bevorzugte Ausführungsform im Schnitt, wie sie als Nebenschluß zu einer Wasserversorgungsanlage zu verwenden ist, deren Wasser sterilisiert werden soll.

Die Zelle enthält zwei dünne Titanrohre 10 und 11. Sie sind koaxial in senkrechter Anordnung montiert. Deren Enden sind in den beiden Blöcken 12 und 13 befestigt, die aus durchsichtigem, plastischem Material Elektrolysiergerät

Anmelder:
David J. Evans (Research) Ltd., London

Vertreter: Dr. P. Junius, Patentanwalt,
Hannover-Waldhausen, Kärntner Platz 6

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 15. September 1958

David Johnson Evans, London,
ist als Erfinder genannt worden

bestehen. Diese Blöcke sind mittels der Schrauben 15 auf einer Tragplate 14 befestigt. Diese kann ein Gerät (nicht dargestellt) zur Herstellung der Salzlösung tragen, wie es in der britischen Patentschrift 820 275 angegeben ist.

Das innere Rohr 10 bildet die Kathode und das äußere Rohr die Anode der Zelle. Die Anode ist innen mit einer sehr dünnen Schicht aus porösem Platin bedeckt. Das innere Rohr 10 oder auch beide Rohre können sowohl innen als auch außen mit Platin bedeckt sein. Beispielsweise kann das innere Rohr 10 einen Außendurchmesser von annähernd 12,7 mm bei einer Dicke von 0,7 mm aufweisen und nicht mit Platin bedeckt sein. Das äußere Rohr 11, das als Anode dient, kann einen Außendurchmesser von 19 mm bei einer Dicke von 1,2 mm haben und innen mit einer Platinschicht von 0,025 mm Stärke bedeckt sein.

Das Wasser aus dem von der Hauptleitung abgezweigten Nebenschluß tritt in den unteren Block 12 durch einen Einlaßstutzen 16 ein. Sein Fluß wird durch ein Nadelventil 17 am Boden des Blocks gesteuert. Der größere Teil des Wassers steigt in dem Innenrohr 10 hoch. Es fließt am oberen Rohrende durch den Block 13 aus dem Auslaßstutzen 18 aus. Ein kleinerer Teil des durch den Stutzen 16 eingeströmten Wassers, z. B. ein Zehntel oder weniger, fließt an dem Nadelventil 17 vorbei zu dem Auslaßstutzen 19, der über einen biegsamen Schlauch mit dem Gerät zur Herstellung der Salzlösung verbunden ist. In dem Gerät wird das Wasser mit Salz in dem gewünschten Maß gesättigt. Die so für die Elektrolyse entstandene Salzlösung wird durch den an den Einlaßstutzen 20 angeschlossenen, biegsamen Schlauch in den unteren Block 12 zurückgeführt. Von dem Einlaßstutzen 20 strömt die Salzlösung in den Ringspalt zwischen den beiden Rohren. Am oberen Ende dieses Ringspalts

109 537/488

vereinigt sich die elektrolysierte Salzlösung mit dem Kühlwasser, das durch das innere Rohr 10 geflossen war. Das Gemisch fließt dann aus dem Stutzen 18 aus.

Das innere Rohr 10 sitzt auf einem Dichtungsring 21 im unteren Block 12 auf. Das obere Rohrende ist mit einer Metallbuchse 22 verbunden. Sie ist an einer Schraube 23 festgemacht, die im Eingriff mit den Befestigungsmitteln 24 steht, welche mittels der Schrauben 25 mit dem oberen Block verbunden sind. Die Schraube 23 dient als Kathodenklemme für die Zelle; denn sie steht in leitender Verbindung mit dem inneren Rohr 10 über die Verbindung 26. Am Kopf der Schraube ist der äußere Kontakt 27 befestigt. Die Metallbuchse 22 ist mit Gummi oder anderen Packungsringen 28 versehen, um sie in der Bohrung des Blocks 13 abzudichten. Das untere Ende des Rohres 10 ist mit dem Dichtungsring 21 abgedichtet. Auf diesen wird es fest durch die Befestigungsmittel 24 am oberen Ende gepreßt. Die Enden des äußeren Rohres 11 sind in den abgesetzten Ausnehmungen 29 der zugehörigen Blöcke angeordnet und darin mittels der Dichtungsringe 30 abgedichtet; dieses Rohr ist mit einer Außenklemme 31 versehen, und diese dient als Anschluß für die Anodenleitung 32.

Verständlicherweise kann die in Salzlösung umgewandelte Wassermenge durch das Nadelventil 17 geregelt werden, während die Geschwindigkeit und der Salzgehalt dieser Lösung durch die zwischen den Stutzen 19 und 20 angeordnete Vorrichtung zur Herstellung der Lösung geregelt werden können. Diese Vorrichtung ist auf den auf der Tafel 14 angebrachten Blöcken 12 und 13 befestigt. Der durch den Stutzen 20 einströmende Elektrolyt steigt im Betrieb durch den Ringspalt zwischen den Rohren 10 und 11 hoch, i'-r-lche die Elektroden der Zelle bilden. Er wird mit Gleichstrom, z. B. aus einem Gleichrichter, zersetzt. Die erzeugte Hypochloritlösung tritt schließlich zusammen mit dem Kühlwasser aus dem Auslaßstutzen 18 aus. Dieser ist mit demjenigen Punkt der Hauptwasserleitung zu verbinden, an dem eingespritzt werden soll.

Die Zelle kann mit einer im Verhältnis zu ihrer Größe hohen Stromstärke betrieben werden und dadurch eine große elektrolytische Produktion ergeben, weil das Kühlwasser durch das innere Rohr 10 geleitet wird.

Die Durchmesser und Längen der Rohre 10 und 11 können beliebig sein. Man kann Apparate für verschiedene Stromstärken durch Zusammenfügen von längeren oder kürzeren Rohren bauen und dazu genormte Durchmesser und Armaturen benutzen. Dabei muß dann der Abstand der Blöcke 12 und 13 der ausgewählten Rohrlänge angepaßt werden. Falls gewünscht, kann man auch mehr als zwei koaxiale Rohre aus Titan vorsehen. Das innerste Rohr muß dann den kontinuierlichen Durchgang der Kühlflüssigkeit gewährleisten, während die äußeren Rohre zwei oder mehr ringförmige Spalte für den Fluß des Elektrolyten in parallelen Strömungen um das innerste Rohr ergeben. Damit wird dann eine mehrpolige Anordnung zwischen dem Außenrohr oder der Anode und dem Innenrohr oder der Kathode geschaffen.

Der durch den Elektrolyten fließende Strom kann periodisch mit bekannten Mitteln umgekehrt werden, z. B. mit einer zeitabhängigen Vorrichtung, die ungefähr in jeder Stunde eine Minute lang den Strom umkehrt und dann die normale Polarität wiederherstellt. Durch diese Polaritätsumkehr werden die an der Kathode gebildeten Hydrate abgelöst. Viele werden dann mit der Flüssigkeitsströmung weggeschwemmt. Das am Boden um das Kathodenrohr niedergeschlagene Material kann dann von Zeit zu Zeit durch die normalerweise mit der Absperrschraube 33 od. dgl. verschlossene Abflußöffnung entfernt werden.

Verständlicherweise ist die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen und dargestellten Einzelheiten beschränkt. So kann die Zelle dafür eingerichtet sein, daß die Salzlösung in den Ringraum zwischen den Rohren 10 und 11 durch einen Einlaßstutzen 20 unmittelbar zufließt. Das Kühlwasser oder ein anderes Medium kann eine besondere Zuführung zu dem inneren Rohr haben, z. B. durch einen Einlaßstutzen 16 im unteren Block. Die Auslaßöffnungen am oberen Ende der Rohre können getrennt oder vereinigt sein, je nach den jeweiligen Erfordernissen.

Die Einfachheit der Zellenkonstruktion und die Verwendung des durchsichtigen Blockmaterials erlauben jederzeit eine Sichtkontrolle. Die Verkleinerung der mit porösem Platin bedeckten Elektrodenfläche kann nach langem Gebrauch sichtbar festgestellt werden. Sie macht sich auch durch einen Anstieg der Spannung offenbar, die notwendig ist, um die Förderleistung aufrechtzuerhalten. Die Zelle kann dann leicht zerlegt und mit Ersatzelektroden versehen werden. Die Titanröhren können dann wieder mit Platin finden weiteren Gebrauch plattiert werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrolysiergerät, dadurch gekennzeichnet,

daß es wenigstens zwei als Elektroden dienende koaxiale Rohre aus Titan enthält, von denen wenigstens eines mit Platin bedeckt ist, wobei das Innenrohr als Durchlaß für die Kühlflüssigkeit dient und das Außenrohr einen engen Ringspalt für den Elektrolyten um das Innenrohr schafft.

2. Elektrolysiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre an jedem Ende in einem Isolierblock befestigt sind, der Anschlußstutzen für den Elektrolyten und die Kühlflüssigkeit aufweist.

3. Elektrolysiergerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Isolierblock drei Anschluß stutzen aufweist, einer dieser Stutzen durch einen Kanal mit dem anderen Stutzen verbunden und aus diesem Kanal ein nach dem Innenrohr führender, mit einem Nadelventil zu steuernder Abzweig angeordnet ist, und der dritte Stutzen zu dem Ringspalt führt.

4. Elektrolysiergerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Isolierblock wenigstens einen Anschluß stutzen für den Abfluß des Elektrolyten aus dem Ringspalt und des Kühlwassers aus dem Innenrohr aufweist.

5. Elektrolysiergerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierblöcke aus durchsichtigem Werkstoff bestehen.

6. Elektrolysiergerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierblöcke auf einer Tragplatte befestigt sind, wobei das Innenrohr mit dem einen Ende auf eine in dem einen Block angeordnete Dichtungsscheibe gesetzt und mit dem anderen Ende durch eine im anderen Block befestigte Metallbuchse gegen die Dichtungsscheibe gepreßt ist, sowie das Außenrohr mit seinen Enden in Bohrungen der Isolierblöcke abgedichtet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 537/488 3.61