DE1216275B - Elektrode fuer die Herstellung von Kaliumpermanganat - Google Patents
Elektrode fuer die Herstellung von KaliumpermanganatInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
COIg
Deutsche Kl.: 12 η -49/12
Nummer: 1 216 275
Aktenzeichen: C17514IV a/12 η
Anmeldetag: 18. Dezember 1957
Auslegetag: 12. Mai 1966
Die Erfindung betrifft für die Herstellung von Kaliumpermanganat geeignete dipolare Elektroden.
Die neuen dipolaren Elektroden kennzeichnen sich durch eine leitende Metallblechanode, durch eine
Vielzahl mit diesem Blech elektrisch verbundener, leitender Metallelemente, welche von über eine Oberfläche
des Blechs verteilten, in Abständen befindlichen Stellen nach außen abstehen, und durch ein die
Zwischenräume zwischen diesen abstehenden Elementen ausfüllendes Isoliermaterial, welches jedoch
die äußersten, als Kathode wirkenden Enden der abstehenden Elemente frei läßt.
Sie eignen sich besonders gut zur Durchführung des in der deutschen Patentschrift 1071069 beschriebenen
Verfahrens zur Herstellung von Kaliumpermanganat durch elektrolytische Oxydation von
Kaliummanganat.
Mit den äußerst leistungsfähigen dipolaren Elektroden gemäß der Erfindung erzielt man hohe Stromdichten
an der Kathode und geringe Stromdichten an der Anode. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer die erfindungsgemäßen Elektroden enthaltenden Zelle,
F i g. 2 eine vergrößerte perspektivische Teilschnittansicht
der Zelle,
Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Anordnung und Konstruktion der Elektroden einer
Zelle,
Fig. 4 eine vergrößerte Untenansicht einer Elektrode
in Höhe der Linie 5-5 von F i g. 3,
Fig. 5 eine vergrößerte Draufsicht auf eine Endelektrode
in Höhe der Linie 6-6 von F i g. 3,
Fig. 6 eine vergrößerte Teildraufsicht auf eine Kathode entsprechend der Höhe der Linie 5-5 von
Fig. 3, Fig. 7 eine Seitenansicht der Kathode von Fig. 6,
F i g. 8 eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 9-9 von F i g. 4 eines Strömungsteilers,
F i g. 9 eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 10-10 von F ig. 4, welche die Konstruktion
eines der Strömungsteiler zeigt,
Fig. 10 eine vergrößerte Teildraufsicht von unten entlang der Linie 11-11 von Fig. 2 auf eine Endelektrode
und
Fig. 11 eine graphische Darstellung der Anodenleistung,
in Abhängigkeit von dem Sauerstoffgehalt der in der Zelle erzeugten Gase.
Ganz allgemein besteht das nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallende Elektrolyseverfahren,
bei welchem die neuen Elektroden vorteilhaft zur Anwendung kommen, darm, daß man eine
wäßrige Lösung von Kaliummanganat (K2MnO4) in
Elektrode für die Herstellung von
Kaliumpermanganat
Kaliumpermanganat
Anmelder:
Carus Chemical Company, La Salle, JIl.
(V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. E. Prinz
und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,
München-Pasing, Emsbergerstr. 19
Als Erfinder benannt:
Milton Blouke Cams, La Salle, JH. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 9. Januar 1957
Kaliumhydroxyd herstellt, diese Lösung mit nach Auskristallisation des Endproduktes erhaltener Mutterlauge
vermischt oder verdünnt, dann elektrolytisch oxydiert und aus der dabei anfallenden Lösung
Kaliumpermanganatkristalle auskristallisiert. Das Verfahren kann äußerst vorteilhaft kontinuierlich durchgeführt
werden.
Die mit den neuen Elektroden betriebenen Zellen sind aus einer Vielzahl geschlossener, dipolarer
einzelner Zellen zusammengebaut, und der Elektrolyt fließt in Reihe durch die Zellen.
F i g. 1 zeigt eine vollständige Zelle 7, die aus einer Säule von nebeneinanderliegenden Elektroden 15
besteht, welche unter Bildung einer Vielzahl einzelner geschlossener Zellen miteinander verbunden sind.
Jeweils zwei benachbarte Elektroden bilden, wie man sieht, eine Zelle. Die in der gezeigten Ausführungsform dargestellte Zellenbatterie 7 ist außerdem noch
in drei Zellenabschnitte 16«, 16 b und 16 c unterteilt.
Die Speiselösung wird der Zellenbatterie 7 in Reihe parallel zugeführt, d. h., die Speiselösung fließt
in jedem Zellenabschnitt in Reihe durch die einzelnen Zellen, die drei Zellenabschnitte werden jedoch
parallel gespeist. In der gezeigten Ausführungsform hat sich eine Unterteilung der Zellenbatterie 7 in drei
Abschnitte mit jeweils zwanzig einzelnen Zeilen im Hinblick auf den Strömungswiderstand als günstig er-
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3 4
wiesen, da dieser bei mehr als zwanzig in Reihe auftreten können. Die Anode braucht nur in Abgeschalteten
Zellen beträchtlich ansteigt. ständen von 1 bis 6 Wochen zur Entfernung von
Die Speiselösung wird durch eine Hauptleitung 17 Feststoffen abgespült zu werden.
in die drei Abschnitte parallel durch Leitungen 18 a, Die Elektrode 15 besteht aus einem Material, das
18 & und 18 c eingeführt, welche jeweils in die erste 5 gegenüber alkalischen Manganatlosungen bei den
Zelle jedes der aus zwanzig Zellen bestehenden Ab- während der Elektrolyse auftretenden Bedingungen
schnitte einmünden. Die oxydierte Lösung tritt aus zur Anwendung kommenden Temperaturen widerder
zwanzigsten oder letzten Zelle jedes Abschnitts standsfähig ist. So kann z. B. ein Basisblech 30 aus
durch parallele Leitungen 19 a, 19 b und 19 c aus, warmgewalzten Stahl verwendet werden. Bei der
von wo sie durch eine Abführungsleitung 20 in den io obersten und der untersten Elektrode 22 bzw. 23
Gasabscheider gelangt. Zwischen jeder Zu- und ragt dieses Blech an den Enden aus der Zelle heraus
Abführungsleitung und ihrer entsprechenden Zweig- und bildet einen Flanschteil 31, an welchem die
leitung befindet sich ein etwa 1,20 m langer Rohrab- Sammelschienen 26 und 27 befestigt werden können,
schnitt aus Glas, z.B. 18aa oder 19a«, welcher der Die Anodenoberfläche 28 der Elektrode ist mit
elektrischen Isolierung dient. Die Elektroden 15 sind 15 einem oder zweckmäßig mit mehreren Drahtnetzen 32
mittels Verbindungsstangen 21 od. dgl. gasdicht mit- aus Monelmetall versehen, welche miteinander und
einander verbunden. Die Endelektroden, d.h. die an dem Basisblech 30 durch Punktschweißung od. dgl.
oberste und die unterste Elektrode 22 und 23, sind an den Rändern und an mehreren Stellen der
durch Isolierscheiben 24 und 25 vorzugsweise aus Anodenoberfläche elektrisch verbunden sind,
schwarzen Asbest isoliert. Sammelschienen 26 und 27 20 Auf der die Kathode bildenden Oberfläche 29 der sind elektrisch an jeweils ein Ende der Elektroden Elektrode ist ein kaltgewalztes Stahlblech 33 mit 22 und 23 angeschlossen. Diese Sammelschienen einer Blechstärke von 5,6 μ mit dem Basisblech 30 wiederum stehen an einem Ende mit einer Gleich- elektrisch verbunden, z. B. durch Schweißung. Das stromquelle von zweckmäßig 140 bis 170 Volt je nach Blech 33 besitzt Ausstanzungen, so daß man zum dem gewünschten Strom in Verbindung. Die einzelnen 25 Teil abgetrennte, jedoch noch an dem Blech haftende, Zellen und die Elektroden 15 sind somit elektrisch in senkrecht nach außen stehende leitende Metall-Reihe geschaltet, so daß das Potential über alle elemente 34 erhält, wie dies die F i g. 3, 4, 6 und 7 sechzig Zellen ein Sechzigstel der gesamten Spannung zeigen. Es bleiben dann entsprechende Öffnungen 35 beträgt. Die angelegte Spannung sowie der Gesamt- in dem Blech zurück. Die Zwischenräume zwischen strom richten sich natürlich nach praktischen Erwä- 30 den leitenden Elementen 34 an der Kathodenobergungen und nach der zur Verfügung stehenden elek- fläche werden mit einem isolierenden oder nichtleitentrischen Energie. Die in. den Zellen erfolgende elek- den Material 36 ausgefüllt, das aus einem synthetrolytische Oxydation ist in erster Linie nur eine tischen organischen Harz oder einem anderen elek-Funktion der Stromdichte an den Elektroden. trolysebeständigen Material bestehen kann. Vorzugs-
schwarzen Asbest isoliert. Sammelschienen 26 und 27 20 Auf der die Kathode bildenden Oberfläche 29 der sind elektrisch an jeweils ein Ende der Elektroden Elektrode ist ein kaltgewalztes Stahlblech 33 mit 22 und 23 angeschlossen. Diese Sammelschienen einer Blechstärke von 5,6 μ mit dem Basisblech 30 wiederum stehen an einem Ende mit einer Gleich- elektrisch verbunden, z. B. durch Schweißung. Das stromquelle von zweckmäßig 140 bis 170 Volt je nach Blech 33 besitzt Ausstanzungen, so daß man zum dem gewünschten Strom in Verbindung. Die einzelnen 25 Teil abgetrennte, jedoch noch an dem Blech haftende, Zellen und die Elektroden 15 sind somit elektrisch in senkrecht nach außen stehende leitende Metall-Reihe geschaltet, so daß das Potential über alle elemente 34 erhält, wie dies die F i g. 3, 4, 6 und 7 sechzig Zellen ein Sechzigstel der gesamten Spannung zeigen. Es bleiben dann entsprechende Öffnungen 35 beträgt. Die angelegte Spannung sowie der Gesamt- in dem Blech zurück. Die Zwischenräume zwischen strom richten sich natürlich nach praktischen Erwä- 30 den leitenden Elementen 34 an der Kathodenobergungen und nach der zur Verfügung stehenden elek- fläche werden mit einem isolierenden oder nichtleitentrischen Energie. Die in. den Zellen erfolgende elek- den Material 36 ausgefüllt, das aus einem synthetrolytische Oxydation ist in erster Linie nur eine tischen organischen Harz oder einem anderen elek-Funktion der Stromdichte an den Elektroden. trolysebeständigen Material bestehen kann. Vorzugs-
Fig. 3 bis 7 zeigen im Detail die Konstruktion der 35 weise wird mit gutem Erfolg Polystyrol verwendet.
Elektroden 15 sowie deren Anordnung. Die Elektro- Ein anderes für diesen Zweck geeignetes thermoden
sind dipolar, und jede stellt sowohl eine Anode plastisches Harz ist Polytetrafluoräthylen.
28 als auch eine Kathode 29 dar, außer der obersten In der Konstruktion der Elektrode sind die und der untersten Elektrode 22 bzw. 23, welche not- Anodennetze 32 und das Kathodenblech 33 mit dem wendigerweise nur eine einzige Funktion ausüben. 40 Basisblech 30 verbunden, und die Zwischenräume Zwei benachbarte Elektroden bilden zusammen eine zwischen den leitenden Elementen 34 sind mit PolyZelle aus der Anode der einen und der Kathode der styrolformpulver ausgefüllt, welches erhitzt und anderen. Der zu oxydierende und oxydierte Elektrolyt plastifiziert wurde, um die Zwischenräume vollstänfließt zwischen der Anode und der Kathode benach- dig auszufüllen und abzudichten. Dann wird das barter Elektroden. 45 Polystyrol abgerieben, so daß die Stahlkanten oder
28 als auch eine Kathode 29 dar, außer der obersten In der Konstruktion der Elektrode sind die und der untersten Elektrode 22 bzw. 23, welche not- Anodennetze 32 und das Kathodenblech 33 mit dem wendigerweise nur eine einzige Funktion ausüben. 40 Basisblech 30 verbunden, und die Zwischenräume Zwei benachbarte Elektroden bilden zusammen eine zwischen den leitenden Elementen 34 sind mit PolyZelle aus der Anode der einen und der Kathode der styrolformpulver ausgefüllt, welches erhitzt und anderen. Der zu oxydierende und oxydierte Elektrolyt plastifiziert wurde, um die Zwischenräume vollstänfließt zwischen der Anode und der Kathode benach- dig auszufüllen und abzudichten. Dann wird das barter Elektroden. 45 Polystyrol abgerieben, so daß die Stahlkanten oder
Für die Oxydation muß die Stromdichte an der die äußersten Enden 37 der leitenden Elemente frei-
Kathode 29 viel höher sein als an der Anode 28. Die gelegt werden, wobei man das in F i g. 4 gezeigte
Stromdichte muß an der Kathode deshalb hoch sein, Aussehen erhält.
um dort eine Reduktion des gebildeten Kalium- Auf diese Weise steht nur eine kleine Kathodenpermanganats
zu verhindern. Die Stromdichte muß 50 oberfläche zur Verfügung, welche von den Außenan
der Anode niedrig sein, damit die Leistung unter kanten der leitenden Elemente gebildet wird, die
ausreichender Oxydation von Kaliummanganat zu gleichmäßig in bestimmten Abständen über die ganze
Kaliumpermanganat und geringer Sauerstoffbildung Oberfläche der Kathode 29 verteilt sind. Bei der gehoch
ist. Bei den bisherigen Verfahren bestand die zeigten Ausführungsform bestehen 4 % der Kathoden-Anode
aus einem blanken Metallblech, und die 55 oberfläche aus Metall, nämlich die freiliegenden Kan-Kathode
bestand aus einem kleineren blanken Metall- ten der Elemente, und der Rest besteht aus Polystyrol,
blech oder war mit einem durchlochten isolierenden Die die Anode bildende Rückseite der Elektrode 15
Material bedeckt, um so die wirksame Oberfläche der besitzt zweckmäßig eine wesentlich vergrößerte
Kathode zu verkleinern und die Stromdichte zu er- leitende Oberfläche, und zwar infolge der Netze 32
höhen. Auch wurden zwischen den Elektroden 60 und der dadurch gebildeten zusätzlichen Oberfläche.
Diaphragmen angeordnet. Solche durchlochten Mate- Man verwendet ein oder mehrere und zweckmäßig
rialien waren jedoch unbefriedigend, da die zwei Netze 32. Diese Netze üben eine zusätzliche
Öffnungen darin bald durch Feststoffe verstopft wur- günstige Funktion aus, indem sie eine Durchwirbelung
den. Die gezeigte Elektrode 15 arbeitet sehr gut und des durch die Zelle fließenden Elektrolyts bewirken,
ergibt die erforderliche Stromdichte unter weitgehen- 65 was die Umsetzung an der Anode sehr günstig beder
Ausschaltung von Störungen in Form von Fest- einflußt.
Stoffniederschlägen. Die Oberfläche der Kathode 29 F i g. 4 und 5 erläutern den Aufbau einer einzelnen
ist so beschaffen, daß solche Verschmutzungen nicht Zelle, und zwar der untersten oder ersten Zelle in der
Zellenbatterie 7. Beim Zusammenbau der Zelle kann man sich vorstellen, daß die Elektrode von Fig. 4
auf die Oberfläche der Elektrode von F i g. 5 geklappt wird, etwa so, wie man ein Buch schließt. Bei der
Konstruktion der Zellen sind an den Rändern Abstandhalter oder Verschlußelemente 38 rund um den
Rand der Elektroden vorgesehen. Strömungsteiler 39 befinden sich auf den Oberflächen der Elektroden.
Beim Zusammenbau der Zelle werden die Abstandhalter und die Strömungsteiler mit der Kathodenoberfläche
29 zusammengebracht und mit dieser mittels eines plastischen Bindemittels, z. B. mittels
in einem Lösungsmittel wie Toluol gelösten Polystyrols und Verdampfung des Lösungsmittels, verbunden.
Vor dem Zusammenbau erhalten die freien Kanten der Randteile 38 und der Strömungsteiler 39
ihren Überzug aus teerigem Material 40, um bei der Stapelung und Verklammerung der Platten einen
dichten Verschluß zu erzielen. Wie man aus F i g. 5 sieht, werden die Netze 32 auf der Oberfläche des
Basisblechs 30 mittels einer Schablone od. dgl. angeordnet, so daß unbedeckte oder freie Flächen 41 auf
der Oberfläche des Basisblechs verbleiben, welche den Stellen für die Randteile 38 und die Strömungsteiler
39, 39 c entsprechen und diese Teile beim Zusammenbau aufnehmen können.
F i g. 2 zeigt, in welcher Weise die Zuführungsleitungen 18 a bis 18 c und die Abführungsleitungen
19 a bis 19 c an die Zellen angeschlossen sind. Sie verlaufen durch die Randstücke 38 und stehen mit
dem Inneren der Zellen in Verbindung. Die Zuführungs- und Abführungsleitungen bestehen aus nichtleitendem
Material, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen.
Fig. 8 zeigt die leicht konische Bauart der Strömungsteiler 39, welche beim Zusammenbau der Zelle
den vorgefertigten Netzen 32 mehr Spielraum läßt.
Die hier beschriebene Zelle 7 besitzt Elektroden 15, welche an den Enden 122 cm breit sind und 244 cm
lange Seiten besitzen, einschließlich der Randteile 38 und ausschließlich der Flanschteile 31. Diese Fläche
wird um die 5 cm breiten und 3,2 cm tiefen Randteile 38 verringert. Die Strömungsteiler 39 sind am Boden
2,5 cm und am oberen Ende 1,25 cm breit und 3,2 cm tief. Der Abstand zwischen der Kathode einer Elektrode
15 und der Anode der benachbarten Elektrode beträgt von .Oberfläche zu Oberfläche gemessen
2.1 cm, was einen Flüssigkeitsstrom von etwa der gleichen Stärke oder Tiefe ergibt. Man verwendet
zwei übereinandergelegte Anodendrahtnetze 32 mit
3.2 Maschen pro Zentimeter Netzlänge aus Monelmetall
mit einer Drahtstärke von 0,12 μ. Die Außenkanten 37 der Kathodenelemente sind 6,4 cm lang
und stehen etwa 4,8 mm von der Kathodenoberfläche 33 ab. Etwa 5000 solcher Kathodenelemente sind
vorgesehen. Die leitende Kathodenfläche beträgt 930 qcm und die der Anode 140 000 qcm (Verhältnis
von 1:150). Im Betrieb der Zellen befinden sich die Anoden 28 zweckmäßig unterhalb der Kathoden 29,
ihre Stellung kann jedoch auch umgekehrt sein. Die Strömungsrichtung der zu oxydierenden Lösung oder
des Elektrolyts ist in F i g. 4 unter Berücksichtigung der Strömungsteiler dargestellt. F i g. 4 bzw. 10 zeigen
die Zuführung zu der und die Abführung aus der Zellenbatterie 7. Die Flüssigkeit tritt durch die Speiseleitungen
18 a bis 18 c oberhalb der ersten Elektrode 15 in jedem Zellenabschnitt 16 a bis 16 c in den
Kanal ein, der durch das Endstück 39 a des Strömungsteilers und das Endrandstück 38 gebildet wird.
Der Kanal ist durch ein Band 29 a aus schwarzem Asbest auf der Oberfläche der Kathode 29 isoliert.
Die Flüssigkeit fließt in durchwirbeltem Fluß rund um die Strömungsteiler durch die Zelle und tritt durch
die Öffnung 42 in dem der Zuführungsstelle entgegengesetzten Ende der Elektrode wieder aus. Die
Flüssigkeit gelangt dann durch diese Öffnung in die benachbarte Zelle, welche sich bei der gezeigten
ίο Ausführungsform oberhalb der vorhergehenden Zelle
befindet. Die Anordnung der Strömungsteiler 39 und der entsprechende Weg der Flüssigkeit in dieser benachbarten
Zelle ist zu der gezeigten Anordnung spiegelbildlich, so daß die Öffnung 42 mit einem
ebensolchen Kanal in Verbindung steht, wie er am entgegengesetzten Ende der nächsten Zelle durch den
Endteil 39 a des Strömungsteilers und das Randstück 38 gebildet wird. Die Flüssigkeit in der nächsten
Zelle strömt dann in entgegengesetzter Richtung und tritt durch eine andere der Öffnung 42 in der ersten
Zelle gleiche Öffnung am entgegengesetzten Ende der nächsten Elektrode aus. Die Flüssigkeit strömt in
Reihe vor und zurück, und zwar von einer Zelle zur nächsten, bis sie durch die letzte oder die zwanzigste
Zelle in jedem Zellenabschnitt fließt. Sie tritt dann am gleichen Ende der Zellenbatterie 7, an welchem
sie zugeführt wurde, durch die Abführungsleitungen 19 a bis 19 c aus, die in das Zellenende in die der
Öffnung 42 in den vorhergehenden Zellen entsprechende Stelle hineinragen (s. Fig. 10).
Die Zelle ist so gebaut und die Strömungsrichtungen sind so eingerichtet, daß Flüssigkeit und Gase in derselben
Richtung strömen und in der Zelle eine erzwungene Zirkulation ohne Bindung von Gasen erfolgt.
Die Gase treten gleichmäßig und kontinuierlich zusammen mit der oxydierten Lösung durch die
Abführungsleitung 20 aus, und die Mischung gelangt von dort in den Gasabscheider. Die Gase werden abgeblasen
und kontinuierlich auf ihren Sauerstoffgehalt hin analysiert. Dieser Sauerstoffgehalt bietet die Basis
für die anschließend beschriebene Steuerung des Betriebs der Zelle. Um diesen gleichgerichteten
Strom zu erzielen, ist der Boden der Zelle in einem Winkel Θ zur Horizontalen geneigt. Dieser Winkel
beträgt in Fig. 1 etwa 30°. In Fig. 1 ist die Schmalseite oder das Ende der Zelle dargestellt. Der Abstandhalter
oder Randteil 38 a jeder Elektrode neben der Abführungsöffnung 42 befindet sich somit am
oberen Rand und der entgegengesetzte Randteil 38 b am unteren Rand. Die Flüssigkeit strömt in jeder
Zelle von der Seite der unteren Kante zur Seite der oberen Kante, wobei das Gas mit aufsteigt.
Da die Zuführung zu jeder Zelle an dem Randteil 38 a erfolgt, ist am oberen Ende des Endteils des
Strömungsteilers 39 a eine Umleitungsöffnung 43 vorgesehen (F i g. 9).
Durch die Öffnung entweicht das. von der Flüssigkeit von dieser Stelle nicht abgeführte Gas. Zur Erzielung
des Gleichstromes kann die Zelle auch so gebaut werden, daß die Elektroden in anderen
Winkeln oder senkrecht verlaufen.
Die Speiselösung wird der Zelle 7 mit einer Geschwindigkeit von etwa 151 bis 284 l/Min, und vorzugsweise
von 170 bis 246 l/Min, zugeführt. Diese Strömungsgeschwindigkeit reicht aus, um rund um die
Anode 28 eine Durchwirbelung zu schaffen und beträgt zweckmäßig etwa 10 bis 15 cm/Sek. über die
Anode. Die Flußgeschwindigkeit steht auch mit der
durch den zugeführten Strom geregelten Oxydationsgeschwindigkeit und der Temperatur der Lösung,
welche deren Aufnahmevermögen für Permanganat bestimmt, in Zusammenhang. So wählt man z. B. bei
einem Strom von 1200 Amp. und entsprechender Bildung von etwa 5V2 kg Permanganat pro Minute
bei einer Temperatur der Lösung von 62° C eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 228 l/Min.
Die von den äußersten Enden 37 der leitenden Elemente 34 gebildete freie leitende Kathodenoberfläche
und die von den Netzen 32 und der darunterliegenden Oberfläche des Basisblechs 30 gebildete
freie Anodenoberfläche werden so gewählt, daß man die richtigen Stromdichten erzielt. Die Spannung
über jede Zelle ergibt sich aus der Stromdichte und dem Zellenwiderstand. Bei der beschriebenen Ausführungsform
ist der Widerstand gering, und die Spannung der einzelnen Zellen liegt zwischen etwa
2,3 und 2,8.
Fig. 11 der Zeichnung zeigt eine graphische Darstellung,
wobei die Anodenleistung gegen den Sauerstoffgehalt bei einer bestimmten Kathodenleistung der
Zelle aufgetragen ist. Im Betrieb wird der Sauerstoffgehalt der Abgase gemessen, und die Anodenleistung
wird dann aus der Kurve bestimmt. Die Erfindung arbeitet bei einer Anodenleistung von etwa 90 bis
92%. Die Leistung nimmt bei zu langsam fließendem Elektrolyt, bei zu geringer Manganatkonzentration
in der Speiselösung oder bei Ansammlung von Abscheidungen auf der Anode ab. Wenn daher der
Sauerstoffgehalt eine beträchtlich geringere Leistung, d. h. eine stärkere Elektrolyse von Wasser anzeigt,
muß die Zuführungsgeschwindigkeit erhöht werden, um mehr Manganat der Oxydation zuzuführen und
die gewünschte Anodenleistung wieder herzustellen. Das gleiche Ergebnis erzielt man andererseits auch
durch Erhöhung der Manganatkonzentration in der Speiselösung.
Eine andere Möglichkeit zur Wiederherstellung der gewünschten Anodenleistung besteht in einer Herabsetzung
der Stromdichte durch Senkung der Spannung. Wenn die Änderung nicht groß ist, kann die
Änderung der Kathodenleistung unbeachtet bleiben, und zwar insbesondere bei einer hohen Kathodenleistung.
Sonst muß eine andere Kurve herangezogen werden, welche der sich ergebenden anderen Kathodenleistung
entspricht. Der Betrieb der Zelle wird somit leicht und zuverlässig auf Grund der Sauerstofferzeugung
in der Zelle gesteuert. Wenn sich an der Anode so viele Ablagerungen ansammeln, daß
der Betrieb nicht mehr rentabel ist, werden die Zellen
ίο gereinigt.
Die Zelle arbeitet bei einer elektrolytischen Gesamtleistung von 82% (erzeugtes Kaliumpermanganat
verglichen mit dem verbrauchten Strom). Der Stromverbrauch ist gering und beträgt etwa 0,5 Kilowatt
Gleichstrom pro Kilogramm erzeugtes handelsfähiges Kaliumpermanganat.
Claims (4)
1. Dipolare Elektrode für die Herstellung von Kaliumpermanganat, gekennzeichnet
durch eine leitende Metallblechanode (30), durch eine Vielzahl mit diesem Blech elektrisch
verbundener, leitender Metallelemente (34), welche von über eine Oberfläche des Blechs verteilten,
in Abständen befindlichen Stellen nach außen abstehen, und durch ein die Zwischenräume
zwischen diesen abstehenden Elementen ausfüllendes Isoliermaterial (36), welches jedoch
die äußersten, als Kathode wirkenden Enden (37) der abstehenden Elemente frei läßt.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Anode bildende leitende
Metallblech (30) auf seiner Oberfläche (28) mit leitendem Drahtnetz (38) verbunden ist.
3. Elektrode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Oberfläche der
Elektrode Strömungsteiler (39) aus einem isolierenden Material angeordnet sind.
4. Elektrode nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Material
Polystyrol ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
609 568371 5.66 © Bundesdruckerei Berlin
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