DE1111155B - Verfahren zur elektrolytischen Zersetzung waessriger Loesungen anorganischer Salze - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

H18716IVa/12h

ANMELDETAG: 16. DEZEMBER 1953

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 20. JULI 1961

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Zersetzung chemischer Verbindungen unter Gewinnung nutzbarer Stoffe. Das erfindungsgemäße Verfahren zielt darauf ab, den Stromausbeuteverlust vorteilhaft auszunutzen, der bei der Verwendung von selektivpermeablen Diaphragmen in elektrolytischen Zellen auftritt und auf Undichtigkeiten und die unter dem Einfluß eines Konzentrationsgefälles erfolgende Wanderung oder Adsorption eines wertvollen Elektrolyseerzeugnisses in oder durch das Diaphragma zurückzuführen ist. Insbesondere ist das Verfahren auf die gesonderte Gewinnung von Wasserstoff, Chlor. Ätznatron und Natriumcarbonat durch Elektrolyse wäßriger Natriumchloridlösungen anwendbar.

Es ist schon ein Verfahren zur gleichzeitigen Regelung der Molekülwanderung und der Ionenwanderung durch Elektrolyse chemischer Verbindungen in einer Zelle, die mittels eines oder mehrerer selektivpermeabler Diaphragmen in Elektrodenkammern unterteilt ist, vorgeschlagen worden. Mittels dieser Einrichtung wird unter idealen Verhältnissen, d. h. bei 100%iger Selektivpermeabilität der Diaphragmen und völliger Undurchlässigkeit für Lösungsmittel, praktisch der gesamte zugeführte elektrische Strom von Ionen des einen Ladungssinnes durch das selektivpermeable Diaphragma hindurchgetragen, weil selektivpermeable Diaphragmen den Durchgang von Ionen des anderen Ladungssinnes nicht gestatten. Es ist jedoch bisher in der Praxis weder eine 100°/oige Selektivpermeabilität noch eine völlige Undurchlässigkeit für Lösungsmittel bei diesen Diaphragmen erreicht worden.

In der Praxis erfolgt daher selbst unter den günstigsten Verhältnissen eine geringe Überführung des polaren Lösungsmittels durch das Diaphragma hindurch und eine geringe Überführung von unerwünschten Ionen, insbesondere von Ionen hoher Geschwindigkeit, in der der beabsichtigten Richtung entgegengesetzten Richtung, woraus sich unter anderem eine Verminderung der Stromausbeute ergibt.

Außerdem entsteht bei steigender Konzentration der Elektrolyseerzeugnisse in einer oder mehreren Elektrodenkammern auch ein Verlust an Selektivpermeabilität eines solchen Diaphragmas.

Die abnehmende Selektivpermeabilität bei steigender Konzentration scheint der Kurve typischer Adsorptionsisothermen zu folgen. Wenn daher selektivpermeable Diaphragmen in elektrolytischen Zellen verwendet werden, fällt die Stromausbeute mit steigender Produktkonzentration in dem betreffenden Elektrodenraum der Zelle entsprechend dem proportionalen Absinken der Selektivpermeabilität des Diaphragmas.

Verfahren zur elektrolytischen Zersetzung wäßriger Lösungen anorganischer Salze

Anmelder:

Hooker Chemical Corporation, Niagara Falls, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. K. Boehmert

und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte,

Bremen 1, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 22. Dezember 1952

Sidney Goldolphin Osborne, Ontario (Kanada), und George Theodore Miller, Lewiston, N. Y.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

Dies läßt sich beispielsweise unter Verwendung eines kationisch selektivpermeablen Diaphragmas in einer aus zwei Kammern bestehenden Elektrolysierzelle an der Elektrolyse einer wäßrigen Natriumchloridlösung unter Gewinnung von Wasserstoff, Ätznatron und Chlor zeigen, wenn man die Stromausbeute bei verschiedenen Konzentrationen des Katholyten an Ätznatron untersucht. Die. Stromausbeute dieser Zelle sinkt nämlich von 75 auf 46°/o, wenn die Konzentration des Katholyten an NaOH von 10 auf 500 g/l steigt, was sich aus der folgenden Tabelle ergibt:

Ätznatronkonzentration	Stromausbeute
g/l	»/ο
10	75
50	69
100	62
300	52
500	46
600	46

Diese Zahlen bilden eine typische Adsorptionsisotherme. Bei Ätznatronkonzentrationen in dem Katholyten von 500 g/l und mehr bleibt die Strom-

109 648/350

ausbeute auf 46%. An diesem Punkt ist die Selektivpermeabilität des Diaphragmas auf 0% gesunken, und die durch Verwendung der selektivpermeablen Diaphragmen erreichten Vorteile werden durch die schädlichen Wirkungen der Adsorption von Ätznatron in das selektivpermeable Diaphragma aufgehoben. Bei hoher Ätznatronkonzentration in dem Katholyten arbeitet das Diaphragma lediglich wie ein poröses Asbestdiaphragma, das bei jeder NaOH-Konzentration eine Stromausbeute von etwa 46°/o zeigt. Wird ein selektivpermeables Diaphragma zur Herstellung hochkonzentrierter Natronlauge oder ein Asbestdiaphragma zur Herstellung von Natronlauge beliebiger Konzentration verwendet, dann wird ungefähr die Hälfte des zugeführten Stromes von Ionen des einen Ladungssinnes und annähernd die andere Hälfte von Ionen des anderen Ladungssinnes getragen.

Es wurde nun gefunden, daß die Stromausbeuteverluste herabgesetzt werden können und ein weiteres Erzeugnis gewonnen werden kann, wenn man bei der Elektrolyse von chemischen Verbindungen einen Diaphragmenaufbau verwendet, der aus zwei mit dem Elektrolyten getränkten, die gleichsinnige Selektivpermeabilität aufweisenden Diaphragmen besteht, die auf Abstand voneinander stehen und so eine Mittelkammer bilden, die einen Elektrolyten enthält, und wenn man die in diese Mittelkammer wandernden Elektrolyseprodukte mit einem chemischen Stoff unter Gewinnung eines weiteren Erzeugnisses umsetzt.

Der chemische Stoff kann in die Mittelkammer eingeführt werden, so daß er darin mit den einwandernden Elektrolyseprodukten reagiert, oder der Elektrolyt kann aus der Mittelkammer abgezogen und außerhalb der Zelle mit dem zugeführten chemischen Stoff umgesetzt werden. In diesem Falle muß man natürlich den aus der Mittelkammer abgezogenen Elektrolyten ergänzen, was vorteilhaft mit Hilfe des außerhalb der Zelle gewonnenen Umsetzungsproduktes dieses Elektrolyten erfolgt. Im Falle der letzteren Ausführungsform erzielt man eine stetige Betriebsführung, da der Elektrolyt in der Mittelkammer Elektrolyseprodukte und außerdem deren Umsetzungsprodukt mit dem chemischen Stoff enthält. Setzt man den chemischen Stoff dem umlaufenden Elektrolyten im Überschuß zu, so enthält der Elektrolyt in der Mittelkammer außerdem noch den chemischen Stoff.

Besitzen die Diaphragmen anionische Selektivpermeabilität, so wählt man als chemischen Stoff zweckmäßig eine Base, wie z. B. eine Alkalibase.

Handelt es sich um kationisch selektivpermeable Diaphragmen, so wählt man zweckmäßig einen sauren Stoff, z. B. Kohlendioxyd oder Schwefeldioxyd.

So kann man z. B. eine Kochsalzlösung in einer Zelle elektrolysieren, bei der die Anodenkammer und die Kathodenkammer voneinander durch einen Diaphragmenaufbau getrennt sind, der aus einem Paar auf Abstand stehender und eine Mittelkammer bildender, kaiionisch selektivpermeabler Diaphragmen besteht. Die Salzsole wird in die Anodenkammer eingeführt, während die Mittelkammer mit einer wäßrigen Natriumcarbonatlösung als Elektrolyt beschickt wird. In der Kathodenkammer befindet sich Wasser. Bei der Elektrolyse wandern Natriumionen durch den Diaphragmenaufbau hindurch und sammeln sich in der Kathodenkammer, während an der Kathode Wasserstoff entwickelt wird, so daß der Katholyt sich in eine Lösung von Natriumhydroxyd verwandelt, deren Konzentration immer stärker wird.

Hydroxylionen, die infolge einer Undichtigkeit des selektivpermeablen Diaphragmas in der Nähe der Kaihodenkammer oder einer weniger als 100%igen Selektivpermeabilität dieses Diaphragmas aus der Kathodenkammer in die Mittelkammer wandern, bilden mit den durch diese Kammer hindurchwandernden Natriumionen Natronlauge. Diese wird

ίο durch Einführung von Kohlendioxyd unter Bildung von Natriumcarbonat neutralisiert, welches als zusätzliches Produkt der Zelle gewonnen wird. Man kann also sagen, daß Hydroxylionen, die von der Kathodenkammer abwandern, mit Kohlendioxyd zu einem zusätzlichen Produkt umgesetzt werden, während sie anderenfalls nur die Stromausbeute der Zelle bezüglich der Erzeugung von Ätznatron in der Kathodenkammer herabsetzen wurden.

Da die Wanderungsgeschwindigkeit der Hydroxylionen in die Mittelkammer unter sonst gleichen Bedingungen von der Konzentration der Natronlauge in der Kathodenkammer abhängt, kann man durch Einregelung dieser Konzentration die Mengenverhältnisse steuern, in denen Natronlauge und Natriumcarbonat in der Zelle erzeugt werden.

Zur näheren Erläuterung wird die Erfindung an Hand bestimmter bevorzugter Ausführungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch die Elektrolyse einer wäßrigen Natriumchloridlösung an der Anode und die Umsetzung der in der Mittelkammer der aus drei Kammern bestehenden elektrolytischen Zelle befindlichen Lösung mit Kohlensäure unter Gewinnung von Wasserstoff, Chlor, Natriumcarbonat und Natronlauge.

Fig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht eines zweckmäßigen selektivpermeablen Diaphragmenaufbaus.

Gemäß Fig. 1 besteht die elektrolytisch« Zelle aus einem Gefäß 1, das mittels zweier kationisch selektivpermeabler Diaphragmen 5 und 6 in eine Anodenkammer 2, eine Mittelkammer 3 und eine Kathodenkammer 4 unterteilt ist. Die Anodenkammer enthält eine Anode 7 in Berührung mit der Kochsalzsole 8. Die Anodenkammer enthält auch einen Einlaß 9 für die Salzsole, einen Auslaß 10 für die Salzsole und eine Abgasleitung 11. Die Kathodenkammer enthält eine Kathode 12 in Berührung mit Wasser oder Natronlauge 13. Die Kathodenkammer enthält ferner einen Wassereinlaß 14, einen Auslaß 15 für Natronlauge und einen Auslaß 16 für Wasserstoff. Die Mittelkammer 13 hat Einlasse 17 zur Zufuhr von Wasser 18 und Kohlensäure 19 sowie einen Auslaß 20 zum Ablassen der Natriumcarbonatlösung.

Fig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht eines zweckmäßigen selektivpermeablen Diaphragmenaufbaus, der aus zwei Membranen 5 und 6 gleichsinniger Selektivpermeabilität besteht, d. h., die Membranen sind entweder beide kationisch oder beide anionisch. Die selektivpermeablen Diaphragmen sind voneinander mittels eines dichtungsringartigen Abstandsstückes 21 getrennt, in dem der Einlaß 17 und der Auslaß 20 vorgesehen sind. Die auf Abstand voneinander stehenden Diaphragmen bilden die Kammer 3, in der sich ein Elektrolyt befindet. Dieser Elektrolyt besteht aus einem chemischen Stoff, der sich mit den in diesen Raum aus den Elektrodenkammern während der Elektrolyse einwandernden Elektrolyseerzeugnissen umsetzt, ferner aus einigen nicht umgesetzten

Produkten der elektrolytischen Wanderung und schließlich aus dem Umseizungsprodukt dieser Stoffe miteinander.

Erfindungsgemäß wird eine gesättigte Nairiumchloridlösung 8 in die Anodenkammer 2 (Fig. 1) der Zelle 1 durch den Einlaß 9 eingeführt und verbrauchte Sole daraus über den Auslaß 10 abgeleitet. Das Chlor wird aus der Zelle durch den Auslaß 11 entfernt. Zur anfänglichen Beschickung wird Natriumcarbonatlösung in die Kammer 3 eingeführt, um die Spannung zu Beginn der Elektrolyse zu senken, dann werden Wasser 18 und Kohlensäure 19 der Mittelkammer 3 durch den Einlaß 17 zugeführt. Die bei der Elektrolyse in der Mittelkammer 3 erzeugte Natriumcarbonatlösung wird durch den Auslaß 20 abgezogen. Die in der Kathodenkammer 4 erzeugte Natronlauge wird durch den Auslaß 15 abgelassen, während der Wasserstoff durch den Auslaß 16 abströmt. Wasser kann in vorbestimmten Mengen in die Kaihodenkammer durch den Einlaß 14 eingeführt werden, um Natronlauge gewünschter Konzentration herzustellen.

Nach einer anderen Arbeitsweise kann der Kathodenkammer das Wasser durch das Diaphragma 6 hindurch mittels Elektroosmose zugeführt werden, insbesondere wenn die Diaphragmen kleine Sickerstellen haben. In diesem Falle wird die Wasserzufuhr durch den Einlaß 14 entsprechend vermindert oder völlig abgesperrt.

Nach einer zweiten abgeänderten Arbeitsweise wird die Kohlensäure der Elektrolytlösung der Mittelkammer 3 an einer außerhalb der Zelle gelegenen Stelle, z. B. hinter dem Auslaß 20, zugeführt. Di; dort entstehende Natriumcarbonatlösung wird in die Mittelkammer zurückgeleitet, um eine praktisch gleichmäßige Nairiumcarbonatkonzentration in der ganzen Lösung zu erzielen, wobei im Bedarfsfalle Wasser zugesetzt wird.

Die ¥/irkung des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß die prozentuale Selektivpermeabilität von Diaphragmen bei einer gegebenen Ätznatronkonzentration um annähernd den gleichen Wert erhöht werden kann, um den sie durch Adsorption sinkt, wobei gleichzeitig ein zusätzliches Erzeugnis gewonnen wird, läßt sich am besten durch Zahlenwerte veranschaulichen, die bei der Elektrolyse einer gesättigten wäßrigen Natriumchloridlösung bei verschiedenen NaOH-Konzentrationen in einer erfindungsgemäß gebauten und betriebenen elektrolytischen Zelle erhalten wurden.

55

60

	Stromausbeute	.Stromausbeute	VJ CQ all ILC
	für die Her	für die Herstellung	otrom- QIlCnPlTfA
Konzen	stellung von	von Natrium	ttU&UCULC
tration	Ätznatron	carbonat und
an	und prozentuale	prozentuale Erzeu
NaOH	Erzeugung	gung in Form von	°/o
	in Form von	Natriumcarbonat	95
	Ätznatron		95
g/l	(Basis Na2 O)	20	95
10	75	26	95
50	69	33	95
100	62	43	95
300	52	49
500	46	49
600	46

65

Diese Zahlen zeigen, daß die schädlichen Wirkungen der Adsorption eines gewünschten Erzeugnisses in die selekiivpermeablen Diaphragmen in einen Vorteil verwandelt werden können, indem ein anderes nutzbares Produkt erzeugt wird; daß die Menge der beiden gesondert gewonnenen Erzeugnisse nach Belieben geändert werden kann, daß eine Stromausbeuie von 95% in der Zelle dauernd aufrechterhalten werden kann, und zwar ohne Rücksicht auf die Konzentration des in dem Katholyten erzeugten Natriumhydroxyds, und daß die verlorene Stromausbeute, die auf der Adsorption des Ätznatrons beruht, vorteilhaft zur Herstellung von Natriumcarbonat ausgenutzt werden kann. Die Tabelle zeigt ferner, in welchem Mengenverhältnis Ätznatron und Natriumcarbonat bei bestimmten Ätznatronkonzentrationen im Katholyten und bei einer Gesamtstromausbeute von 95% gewonnen werden. Sollen beispielsweise die beiden Produkte in ungefähr gleicher Menge anfallen, so wird die NaOH-Konzentration im Katholyten auf etwa 500 g/l gehalten.

Man bemüht sich schon lange, einen wirtschaftlichen Ausgleich der elektrolytisch erzeugten Menge an Chlor und Ätznatron zu erzielen. Auf Grund der Gesetze der Elektrochemie müssen beide Stoffe in äquivalenten Mengen entstehen. Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es, bei der Elektrolyse von Salzsole das neben dem Chlor anfallende Alkali in Form von Natriumhydroxyd und Natriumcarbonat in regelbaren und zuvor bestimmbaren Mengenverhältnissen zu gewinnen.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung noch näher erläutern, ohne ihren Umfang zu beschränken.

Beispiel 1

Eine gesättigte Natriumchloridlösung wurde in die Anodenkammer der beschriebenen Elektrolysierzelle mit drei Kammern eingebracht. Die eine Graphitanode enthaltende Anodenkammer war von der Mittelkammer durch ein kationisch selektivpermeables Diaphragma getrennt, während die eine Stahlkathode enthaltende Kaihodenkammer von der Mittelkammer durch eine zweite kationisch selektivpermeable Membran getrennt war. Die Salzlösung wurde ständig in die Zelle eingeleitet und innerhalb der Anodenkammer mittels einer den Kammereinlaß mit dem Auslaß verbindenden Leitung in Umlauf gehalten. Eine Natriumcarbonatlösung einer Konzentration von 138 g/l wurde in die Mittelkammer der Zelle eingeführt, um die Anfangsspannung der Zelle zu senken. Diese Lösung wurde in der Mittelkammer ebenfalls mittels einer den Einlaß mit dem Auslaß verbindenden Leitung in Umlauf gehalten.

Kohlensäure wurde in die in der Mittelkammer umlaufende Lösung an einer Stelle der Außenleitung eingeführt, so daß die Lösung unter der Auftriebwirkung des Gases zirkulierte und die Natriumcarbonatkonzentration in der gesamten Lösung gleichmäßig war. Der Kathodenraum wurde mit Wasser gefüllt. Die Zelle wurde betrieben, um Natriumcarbonat, Natriumhydroxyd, Chlor und Wasserstoff zu erzeugen. Die Zellentemperatur betrug etwa 6O⁰C, die Stromdichte an den Diaphragmen 0,097 Amp./cm² und die Spannung 4,65 V. Die Stromausbeute für Ätznatron wurde mit einem Kupfercoulometer gemessen und zu 73,8% der Theorie bei einer NaOH-Konzentration von 65,6 g/l in dem Katholyten ermittelt, während die Stromausbeute für Natriumcarbonat bei einer NaoCOo-Konzentration von

190 g/1 21 % der Theorie betrug. Die Messung der chemischen Verbindungen, die erfindungsgemäß Gesamtausbeute der Zelle ergab 94,7% der Theorie. elektrolysiert werden können, gehören Lösungen anorganischer Salze, z. B. wäßrige Lösungen der Alkali-Beispiel 2 ^UIK* Erdalkalibromide, -chloride, -sulfate u.dgl. Bei

5 der Elektrolyse von Natriumsulfatlösungen wird das

Bei einem zweiten Versuch der Elektrolyse einer Salz in die Mittelkammer einer aus drei Kammern gesättigten Natriumchloridlösung nach Art des Bei- bestehenden Elektrolysierzelle eingeführt, die von der spiels 1 betrug bei einer NaOH-Konzentration von Kathodenkammer durch eine kationisch selektiv-326,4 g/l im Katholyten die Stromausbeute für Ätz- permeable Membran und von der Anodenkammer natron 54,8 % der Theorie und die Stromausbeute für io durch eine anionisch selektivpermeable Membran Natriumcarbonat bei einer Na₂CO₃-Konzentration getrennt ist. Wenn die in dem Katholyten erzeugten von 420 g/l etwa 40,0% der Theorie. Die Messung Hydroxylionen die Neigung zeigen, infolge eines under Gesamtstromausbeute der Zelle ergab 94,8% der wirksamen anionisch selektivpermeablen Diaphrag-Theorie. mas zurückzuwandern, kann eine zweite kationisch

Zur Herstellung der selektivpermeablen Diaphrag- 15 selektivpermeable Membran zwischen die Mittel-

men werden Ionenaustauschharze in Form fortlaufen- kammer und die Kathodenkammer eingeschaltet wer-

der Bahnen verwendet. Derartige Bahnen ergeben den, so daß eine vierte Kammer entsteht, in welche

formbeständige, faltbare selektivpermeable Mem- ein saures Reagens, z. B. Kohlensäure, eingeleitet

branen oder Filme, die aus einer Grundmasse, bei- wird, um die Gesamtstromausbeute zu verbessern

spielsweise einem Kunstharz auf Kohlenwasserstoff- 20 und ein zusätzliches Produkt zu gewinnen. Wenn die

basis oder aus Natur- oder Kunstkautschuk, bestehen Wasserstoffionen die Neigung zeigen, infolge eines

und in die in dichter und gleichmäßiger Verteilung unwirksamen anionisch selektivpermeablen Diaphrag-

Teilchen eines unlöslichen und unschmelzbaren Kat- mas zurückzuwandern, kann ein zusätzliches an-

ionenaustauschharzes in Mengen von 25 bis 75% ionisch selektivpermeables Diaphragma zwischen die

des Gesamtgewichtes der Membran eingelagert sind. 25 Anodenkammer und die Mittelkammer eingeschaltet

Der mit derartigen Diaphragmen bei der Elektrolyse werden, und in die hierdurch gebildete zusätzliche

erzielbare Grad der Vollkommenheit hängt unter Kammer wird ein basisches Reagens eingeführt, um

anderem von der Dichtigkeit oder der Zahl der die Gesamtstromausbeute zu verbessern und ein wei-

Makroporen oder Sickerstellen zwischen den in dem teres Produkt zu gewinnen.

Bogen oder der Faser vorhandenen Harzteilchen ab. 30 Im Sinne der Erfindung können in die Mittel-

Die Zusammenbauten der selektivpermeablen kammer des selektiv-permeablen Diaphragmenauf-Membranen können auf verschiedene Weisen herge- baus auch andere Stoffe als Kohlensäure eingeführt stellt werden, was von verschiedenen Faktoren, ins- werden. Die Auswahl des Reagens richtet sich nach besondere der geometrischen Form der Zelle selbst, dem zu elektrolysierenden Salz und dem gewünschten abhängt. Eines dieser Verfahren besteht darin, die 35 Erzeugnis. Anorganische oder organische Säuren beiden Membranen mittels eines dichtungsringähn- oder Stoffe, die sich mit Basen umsetzen, z.B. SO₂, liehen Abstandsstückes zu trennen, wobei die zu der HCl, H₂S, Essigsäure, Benzoesäure usw., können entstehenden Kammer führenden Ein- und Ausläufe verwendet werden, um sich mit den aus der Kaentweder das Abstandsstück oder die Membranen thodenkammer durch die durchlässigen kationisch durchsetzen. Ein anderes Verfahren besteht darin, 40 selektivpermeablen Membranen wandernden Hyeine geschlossene Umhüllung aus einem selektiv- droxylionen umzusetzen. Soll eine Base in die zupermeablen Diaphragma zu bilden und zwischen den sätzliche Kammer eingeführt werden, um zu vergefalteten Bahnen einen Raum zu lassen, der die be- hüten, daß die Stromausbeute durch schnell bewegsondere Kammer bildet. Erfordert die Zellenform liehe Wasserstoffionen vermindert wird, die infolge große tafelähnliche selektivpermeable Diaphragmen, 45 von Undichtigkeiten in der anionisch selektivpermedie voneinander durch ein dichtungsringähnliches ablen Membran aus der Kathodenkammer abwan-Abstandsstück auf Abstand gehalten werden, dann dem, so hängt auch die Wahl dieser Base — wie ist es günstig, wenigstens eines der Diaphragmen zu oben — von dem zu elektrolysierenden Salz und dem verstärken, indem ein Gitter auf die Fläche des Dia- gewünschten Erzeugnis ab. Vorzugsweise verwendet phragmas aufgelegt wird, um ein Werfen der Tafel 50 man Alkalihydroxyde oder -carbonate. In beiden zu verhüten. Das Gitter kann aus einem starren Sieb Fällen braucht das Erzeugnis nicht wasserlöslich zu bestehen, das die gesamte Fläche des Diaphragmas sein, jedoch ist dies besonders dort erwünscht, wo bedeckt. Verzieht sich infolge des im Nebenraum das Reagens unmittelbar in den Zellenraum eingeherrschenden Druckes ein Diaphragma nach innen führt -wird. Die Metallsalze, die der in die Mittelzur Mittelkammer hin, dann wird das Gitter auf der 55 kammer des Diaphragmenaufbaus eingebrachten Seite der Mittelkammer an das Diaphragma angelegt. Säure oder Base entsprechen, entstehen durch die Verzieht sich infolge des in der Mittelkammer herr- Umsetzung der Säure oder der Base mit den Hyschenden Druckes das Diaphragma nach außen zur droxyl- bzw. Wasserstoffionen. Ist das zugesetzte benachbarten Kammer hin, dann wird das Gitter in Reagens beispielsweise Schwefeldioxyd, dann ist das der benachbarten Kammer an die Fläche des Dia- 60 in der Zelle erzeugte zusätzliche Erzeugnis Natriumphragmas angelegt, so daß eine Berührung mit der sulfit. Durch Regelung der Menge des zugesetzten Elektrode verhindert wird, falls die benachbarte SO₂ kann auch Natriumbisulfit erzeugt werden.
Kammer eine Elektrodenkammer ist. Die Arbeitsbedingungen, z. B. Stromdichte, ange-

Die Erfindung umfaßt die Elektrolyse aller der- legte Spannung, Temperatur, Beschickungs- und

jenigen Verbindungen, deren Erzeugnisse schnell be- 65 Produktkonzentration, verschiedene Zusätze usw.,

wegliche Ionen liefern, bei denen eine unerwünschte sind dem Fachmann bekannt.

Rückwanderung durch unvollkommen selektivperme- Die Reinheit der erfindungsgemäß erzeugten Proable Membranen auftreten kann. Zu den bevorzugten dukte ist außerordentlich hoch. Beim Betrieb der er-

findungsgemäßen elektrolytischen Zelle kann ständig Chlor einer Reinheit von 99,0% und reiner Wasserstoff ohne nachweisbare Verunreinigungen erhalten werden. Die flüssigen Enderzeugnisse der Zelle sind ebenfalls von außergewöhnlicher Reinheit. Eine typische Analyse dieser Erzeugnisse ist folgende:

NaOH ..
Na₂CO₃

NaCl ...

NaClO,

Katholytlösung

43,0%

0,28 Gewichtsteile
je 1000 Gewichtsteile trockenes
NaOH

0,09 Gewichtsteile
je 1000 Gewichtsteile trockenes
NaOH

4,0 Gewichtsteile
je Million Gewichtsteile Lösung

Lösung
in der Mittelkammer

18,0%

6,0 Gewichtsteile je 1000 Gewichtsteile trockenes
Na₂CO₃

0,06 Gewichtsteile je 1000 Gewichtsteile trockenes
Na₂CO₃

0,8 Gewichtsteile
je Million
Gewichtsteile
Lösung

Erfindungsgemäß können daher praktisch reine Erzeugnisse in hohen Konzentrationen gesondert gewonnen werden.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur elektrolytischen Zersetzung wäßriger Lösungen anorganischer Salze in einer Dreikammerzelle, die ein Kathodendiaphragma und ein Anodendiaphragma aus selektivpermeablem Material enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man eine chemische Verbindung zuführt und mit den in die Mittelkammer der Zelle eingewanderten Elektrolyseerzeugnissen bzw. deren Umsetzungsprodukten umsetzt und daß die auf diese Weise in der Mittelkammer, der Kathoden- und

der Anodenkammer gebildeten Erzeugnisse der Zelle getrennt gewonnen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der von zwei anionisch selektivpermeablen Diaphragmen begrenzten Mittelkammer einen basischen Elektrolyten zuführt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alkalibase zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der von zwei kationisch selektivpermeablen Diaphragmen begrenzten Mittelkammer einen sauren Elektrolyten zuführt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Zersetzung einer Alkalichloridlösung, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung in die Anodenkammer einleitet und eine Säure mit dem in die Mittelkammer einwandernden Alkalihydroxyd umsetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlensäure mit dem in die Mittelkammer einwandernden Alkalihydroxyd umgesetzt wird.

7. Elektrolytische Dreikammerzelle zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Diaphragmenwände, welche die Mittelkammer vom Anoden- bzw. Kathodenraum trennen, eine gleichsinnige Selektivpermeabilität aufweisen und daß in der Mittelkammer (3) ein Zulauf (17) für die chemische Verbindung und ein Abfluß (20) vorgesehen ist.

8. Elektrolytische Dreikammerzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (17) und der Abfluß (20) durch eine Rohrleitung miteinander verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 993 345;

Kolloid-Zeitschrift, Bd. 86 (1939), S. 313 bis 339; Bd. 112 (1949), S. 21 bis 26.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen