DE1483344C3 - Verfahren zum Feinreinigen von Gallium, Indium und Thallium durch elektrolytische Raffination - Google Patents

Description

erfolgt mit Hilfe eines Platindrahtes, und zwar derart, daß der durch den Elektrolyt führende Teil des Platindrahtes von einem Glasrohr umgeben ist. Die Elektrolysezelle wird in ein auf 80° C aufgeheiztes ölbad eingetaucht. Zwischen Anodensäckchen und Kathode ist eine Rührvorrichtung angebracht, durch die die Annäherung des kathodisch abgeschiedenen Indiums an die Anode verhindert wird. Die Elektrolyse wird bei einer Spannung von 2 V und einer Stromstärke von 100 mA ohne Unterbrechung innerhalb von 450 Stunden durchgeführt. Dabei scheidet sich das hochreine Indium in grob kristalliner Form an der Kathode ab. Zur Entfernung des anhaftenden Elektrolyten wird das abgeschiedene Indium zunächst unter Paraffin, dann unter Glyzerin, welchem einige Tropfen 40°/₀iger KOH zugefügt worden sind, zu einem Regulus zusammengeschmolzen. Der Reinigungseffekt kann aus der Tabelle 1 entnommen werden.

B ei s ρ i e 1 2

Die Anordnung der Elektrolysezelle entspricht der Anordnung des Beispiels 1. Als Anode wird 99,9%ig^es Thallium eingesetzt, als Elektrolyt die Verbindung [(CHg)₄N]Cl-2 Al(C₂Hs)₃, die in 2 Mol Toluol gelöst ist. Als Kathode dient ein Silberblech, auf dem sich das gereinigte Thallium in kristalliner Form abscheidet. Die Elektrolyse wird bei einer Spannung

ίο von 1,1V und einer Stromstärke von 18 bis 30 mA ohne Unterbrechung innerhalb von 210 Stunden durchgeführt. Die Kathodenstromdichte war zu Beginn der Abscheidung 5 mA/cm³, die Temperatur 80° C. Zur Entfernung des noch anhaftenden Elektro-Iyten wird das abgeschiedene Metall zunächst mehrere Male mit Benzol gewaschen und anschließend unter Paraffin bei etwa 350° C zu einem Regulus zusammengeschmolzen. Der Reinigungseffekt ergibt sich aus .Tabelle 2.

Tabelle

Ag

Reinigung von Indium (Spektralanalytisch
ermittelte Elemente in Gewichtsprozent · 10-*)
Al j Cu j Fe | Mg | Ni | Zn | Mn

Flammenphotometrisch ermittelte

Elemente in Gewichtsprozent · 10-*

Tl j Cd j . Zn j C

Ausgangsmaterial,

99,8%ig

Gereinigtes In ...

Ausgangs-In

Gereinigtes In ...

Ausgangs-In .

Gereinigtes In

Versuch 1 .

Gereinigtes In

Versuch 2

Ausgangs-In .....
Gereinigtes In ...

1,7

<0,5
«0,26

1,7

«0,26

«2,3 2,3

20

«2,3 «2,3

<2,3

11

>2,3

16 <0,5

10 «0,5

16 «0,5

<0,5

1,0

<0,5

26 <0,10

<20 «10

26

«10

0,2 <0,054

7 «0,054

' 0,2

0,6

< Vor der Nachweisgrenze; Element gerade noch nachweisbar. « Vor der Nachweisgrenze; Element nicht nachweisbar.

210

«48
210

«14

-8
0,14

0,05

0,08
0,14

2,0
0,41

7
2,0

<0,5

0,43
>40

0,06

<0,5
0,04
0,06

Tabelle

Reinigung von Thallium (Spektralanalytisch ermittelte Elemente in Gewichtsprozent · 10~⁴) Ag . j . Al .. I ' Cu I Fe | In | Mg | Mn

Ausgangs-Tl,

99,9°/_oig .

Gereinigtes Tl

<0,3

<0,9

0,6 300
<4,0

1,3
<0,046

«18

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

IV 2 tischen Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und Xylol gePatentansprüche: ■ eignet. Aus der Verwendung der Komplexsalze in gelöster Form ergeben sich für das elektrolytische Reini-

1. Verfahren zur Feinreinigung von Gallium, gungsverfahren bemerkenswerte Vorteile.

Indium und Thallium durch elektrolytische Raffi- 5 Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, nation und unter Verwendung von Komplexsalzen daß der Schmelzpunkt des Elektrolyten wesentlich der allgemeinen Formel [Al₂ReX] Me, in der herabgesetzt wird, in den meisten Fällen liegt der R einen Kohlenwasserstoffrest, X ein Halogen- Schmelzpunkt der Lösung unterhalb der Raumatom und Me einen Alkalimetall-oder einen Ammo- temperatur. So beträgt z.B. der Schmelzpunkt der niumrest bedeutet, nach Hauptpatent 1170 658 io Verbindung

dadurch gekennzeichnet, daß zur irmwn r\ ο δι/τ· u \
Durchführung des Verfahrens die obengenannten . ^"3)^] Cl · 2AL(C₂H₅)₃
Komplexsalze in organischen Lösungsmitteln ge- 66 bis 70⁰C, eine Lösung dieses Salzes in Toluol hinlöst werden. · gegen bleibt flüssig bis mindestens —60° C.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch ge- 15 Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens ergibt kennzeichnet, daß als Lösungsmittel Kohlen- ' sich aus der Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit. Wasserstoffe oder Äther verwendet werden. F i g. 1 zeigt die spezifische elektrische Leitfähigkeit

3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, von in Toluol gelöstem [(CH₃)₄N]C1 · 2A1(C₂H₅)₃ in dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse bei Abhängigkeit von der Menge des Lösungsmittels bei oder nur wenig unterhalb der Siedetemperatur des 20 8Ö°C,

jeweiligen Lösungsmittels durchgeführt wird. Fig. 2 "die Abhängigkeit der spezifischen-elektri-

4; Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch sehen Leitfähigkek=einej Lösung von

gekennzeichnet, daß die restlose-Entfernung des γ/γη\νιβ ->δι/τήϊ

Elektrolyten vom abgeschiedenen Metall durch UCHa)₄Nj^ · ZAHC₂H₅J₃

Zusammenschmelzen unter einer hochsiedenden 25 in Toluol von der Lösungsmittelmenge, ebenfalls bei

Substanz, die einen alkalischen oder sauren Be- 8O⁰C.

standteil enthalten kann, erfolgt. Die spezifische Leitfähigkeit der in Diäthyläther,

5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch in Tetrahydrofuran bzw. in Dioxan gelösten Verbin-

gekennzeichnet, daß die restlose Entfernung des dung [(CH₃)₄N]C1 · 2A1(C₂H₅)₃ ist in Abhängigkeit

Elektrolyten vom abgeschiedenen Metall durch 30 von der Lösungsmittelkonzentration jeweils in den

Zusammenschmelzen unter Paraffinöl oder GIy- F i g. 3, 4 und 5 graphisch dargestellt,

zerin, die einige Tropfen 40°/₀iger Kalilauge ent- In diesem Zusammenhang verdient weiterhin her-

- halten, erfolgt. vorgehoben zu werden, daß die Brennbarkeit des erfindungsgemäß gelösten Elektrolyten wesentlich unter-

35 halb der Brennbarkeit des geschmolzenen Elektrolyten liegt. Bemerkenswert ist auch die gegenüber dem Ver-

fahren des Hauptpatentes in grob kristalliner Form

erfolgende Abscheidung der gereinigten Metalle, was

eine bessere Abtrennung vom Elektrolyten ermöglicht.

40 Die Durchführung der elektrolytischen Raffination

erfolgt gemäß den Angaben des Hauptpatentes,

Gegenstand des Hauptpatents i 170 658 ist ein ebenso die Reinigung vom Elektrolyten. Nach Entfer-

Verfahren zum Feinreinigen von Gallium, Indium nung des gelösten Komplexsalzes aus der Zelle wird

und Thallium durch elektrolytische Raffination. Als das abgeschiedene Metall unter einer inerten hoch-

Elektrolyt wird hierbei ein Komplexsalze der allge- 45 siedenden Substanz, z. B. Dekalin, Paraffin oder

meinen Formel [Al₂R₆X] Me verwendet, in der R ein Glyzerin zusammengeschmolzen. Die restlose Entfer-

Kohlenwasserstoffradikal, X ein Halogenatom und nung vom Elektrolyten geschieht durch Schmelzen

Me einen Alkalimetall- oder einen Ammoniumrest unter Glycerin, das mit einigen Tropfen 40°/₀iger

bedeutet. An Stelle der bisher zur Abscheidung von KOH versetzt worden ist.

Gallium, Indium und Thallium als Elektrolyt ver- 50 Der mittels des neuen Verfahrens erzielte Reiniwendeten Komplexsalze des jeweils als Anode einge- gungseffekt kann den Tabellen 1 und 2 entnommen setzten Metalls werden also bei diesem Verfahren werden, in denen der Fremdstoffgehalt des Ausgangsausschließlich die leicht zugänglichen und thermisch materials dem Fremdstoffgehalt des gereinigten Mestabilen aluminiumorganischen Komplexsalze .ver- tails gegenübergestellt wird.

wendet, was einen wesentlichen Vorteil für die elektro- 55 Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens

Iytische Raffination darstellt. werden die nachfolgenden Beispiele.angeführt.

Es hat sich nun gezeigt, daß das Verfahren des . .

Hauptpatentes 1170 658 dadurch wesentlich ver- B e 1 s ρ 1 e 1 1 s

bessert werden kann, daß man zur Durchführung des In eine Elektrolysezelle bringt man als Anode

Verfahrens die aluminiumorganischen Komplexsalze 60 Indium mit einem Reinheitsgrad von 99,8%. Die

in organischen Lösungsmitteln löst. Als Lösungsmittel Anode wird mit einem engporigen Leinensäckchen

geeignet sind alle organischen Verbindungen, die hin- umgeben, das zur Aufnahme des Anodenschlammes

sichtlich der als Elektrolyt verwendeten Komplexsalze dient. Als Elektrolyt wird die Verbindung

ein ausreichendes Lösevermögen aufweisen und kein r/ru oai/y-w\

aktives Wasserstoff atom enthalten, beispielsweise ali- 65 [(CH₃)₄N]C1· 2A1(C₂H₅)₃

phatische und aromatische Kohlenwasserstoffe sowie welche mit 2 Mol Toluol verdünnt ist, eingesetzt. Als

aliphatische und cyclische Äther. In besonderer Weise Kathode wird 99,999°/oiges Indium auf dem Boden

sind für das erfindungsgemäße Verfahren die aroma- der Zelle eingefüllt. Die Stromzuführung zur Kathode