DE237676C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 237676 -KLASSE 12Λ. GRUPPE

in BASEL.

Bei einer großen Reihe elektrolytischer Prozesse treten Ausbeuteverluste dadurch ein, daß die an den Elektroden gebildeten Produkte neben dem Ausgangselektrolyten auch ihrerseits an der Stromleitung teilnehmen, wodurch unerwünschte Ionenwanderung zwischen den beiden Elektrodenräumen eintritt, die Verluste verursacht.

Man hat nun dadurch das Eindringen unit ο erwünschter Ionen aus einem Elektrodenraum in den anderen zu verhindern versucht, daß man den Elektrolyten in einer der Ionenwanderung entgegengesetzten Richtung fließen läßt und dadurch einmal die Ionen zurückdrängt und zweitens in Berührung mit den Ionen des frischen Elektrolyten bringt, die dadurch in der beabsichtigten Weise den weiteren Stromtransport übernehmen. Indem überdies Anoden- und Kathodenlösung auf ao Grund verschiedener spezifischer Gewichte aufeinandergeschichtet wurden, um ein Diaphragma zu vermeiden, entstand das sogenannte Aussiger Glockenverfahren Genauere Untersuchungen über die Verhältnisse bei diesem Verfahren sind von Adolph und Steiner (Zeitschrift für Elektrochemie) angestellt worden. Man kommt hierbei zu dem Resultat, daß die schädlichen O H- Ionen um so sicherer abgefangen werden, je mehr Cl-Ionen mit dem durchfließenden Elektrolyten den von der Kathode zur Anode wandernden Off-Ionen entgegengesandt werden, d. h. je konzentrierter die durchfließende Lösung an KCl oder NaCl ist,
Nun kann einmal die zufließende Lösung

nie ganz gesättigt gehalten werden, da bei Temperaturerniedrigung die Gefahr des Auskristallisierens und Versalzens der Zuflußleitungen eintritt; dann zeigt aber weiter eine auf Grund der Ionenwanderungsgesetze angestellte Rechnung, daß es theoretisch unmöglich ist, die Anodenlösung auch bei vollkommenster Einflußeinrichtung von gleicher Konzentration zu halten wie die zufließende Lösung. ■.

Die Resultate der Berechnung, die mit der praktischen Beobachtung gut übereinstimmen, sind für die Chlorkaliumelektrolyse die folgenden :

Zufließende Lösung 280 g per 1 KCl, erzeugtes Alkali 120 g per 1, Salzgehalt des Anodenraumes 200 g per 1, während z. B. eine gesättigte i£C7-Lösung 300 g per 1 enthält.

Die Konzentration der vom Anoden- zum Kathodenraum fließenden Salzlösung ist also schon bei Alkaligehalten der erzeugten Laugen von wenig über 100 g per 1 wesentlich niedriger als eine gesättigte Lösung. Daraus folgt, daß ein Fortschritt bezüglich der Ausbeuten und Konzentrationen an Alkali gemacht werden kann, wenn man Vorrichtungen trifft, den Elektrolyten zwischen Anoden- und Kathodenraum mit festem Salz nachzusättigen. Dies geschieht am einfachsten dadurch, daß man den Elektrolyten durch festes Salz hindurchfließen oder, doch wenigstens an festem Salz vorbeifließen läßt, wobei das feste Salz kontinuierlich nachgefüllt werden kann.

Schematisch ergibt sich die Anordnung nach Fig. ι. ι ist hierin die Anode, 2 die Glocke,

Claims (3)

3 die Kathode, 4 das Kathodengefäß, 5 der Lösungszufiuß, 6 der Ablauf, 7 eine unter die Anode eingebaute Platte aus nicht leitender Substanz, auf die das feste Salz 8 durch das Zuführungsrohr 9 fällt. Die von der Anode mit niedrigerem Salzgehalt abfließende Lösung sättigt sich bei 8, und dadurch fließen der Kathode wesentlich mehr Cl-Ionen zu, die die von der Kathode nach oben wandernden OH-Ionen sicher abfangen. Unter Berücksichtigung der durch Gasentwicklung und Verdunstung verursachten "Lösungsverminderung ergeben sich nach dem neuen Verfahren folgende Verhältnisse in der Salzverteilung für KCl: Zufließende Lösung 280 g per 1 KCl, Anodenraum 102 g per 1 KCl, zuzuführendes festes Salz 168 g für 11 Zufluß, von Anode nach Kathode fließende Lösung 270 g per 1 KCl, abfließende Lauge 300 g per 1 KOH, 104 g per 1 KCl. Vorstehendes Beispiel zeigt, daß die für das Abfangen der O H- Ionen in Frage kommende Lösung bei Laugenkonzentrationen, die 2,5 fach so hoch sind wie beim gewöhnlichen Glockenverfahren, doch noch erheblich reicher an Cl-Ionen sind, so daß auch bei den hohen Konzentrationen gute Ausbeuten gesichert sind. Dieses konsequent weiter ent wickelte Glockenverfahren unterscheidet sich von dem im Patent 191234 beschriebenen Verfahren, das ebenfalls dem Elektrolyseur festes Salz zuführt, einmal wesentlich darin, daß das Salz an der Zuflußstelle der frischen Lösung, nicht zwischen Anode und Kathode zugeführt wird; daß ferner infolge Verwendung eines Diaphragmas die Richtung des Durchflusses des Elektrolyten hauptsächlich senkrecht zur Richtung der Stromlinien und nicht parallel hierzu erfolgt, wobei außerdem die Lösung gar nicht an die Anode, sondern nur unter derselben vorbeigeführt wird. Beim Verfahren nach amerikanischer Patentschrift 491700 wird zwar auch dem Elektrolyseur festes Salz zugegeben; allein hier ist eine Flüssigkeitsströmung von einer Elektrode zu andern überhaupt nicht vorgesehen, so daß trotz Anreicherung mit Salz die OH-Ionen nicht dauernd an der Wanderung nach der Anode verhindert werden können. Für die praktische Durchbildung des Zersetzungsapparätes kann man die das Salz tragende Platte zweckmäßigerweise als Gasfänger ausbilden und die Kathode unter diesen legen, wodurch der Stromweg verkürzt wird. Man erreicht den gewünschten Zweck, indem man den Salzträger als Rinne nach Fig. 2 ausbildet. In dieser ist 10 der als Gasfänger ausgebildete Salzträger, 11 das darauf liegende Salz, 12 die unter der Rinne liegende Kathode. Um ferner den Badwiderstand nach Möglichkeit zu verringern, macht man die Platte flüssigkeitsdurchlässig, so daß die Stromlinien hindurchtreten können. Zu beachten ist aber hierbei, daß man nicht ein Diaphragma anwenden darf, das der Strömung erheblichen Widerstand entgegensetzt, da sonst die OH-Ionen von der Kathode aus nach oben wandem, ohne durch entgegengesetzt gerichtete Strömung zurückgedrängt zu werden. Eine technisch brauchbare Gesamtanordnung stellt Fig. 3 dar. Hierin ist 13 die Anode, 14 die Kathode, die mit dem eisernen Kasten 15 leitend verbunden ist. 16 sind zwei Anoden- und Kathodenraum trennende Wände aus nicht leitender Substanz, die unten durch ein mittels nicht leitender Stäbe 17 zickzackförmig gespanntes, poröses Gewebe 18 abgeschlossen sind, auf das durch die Rohre 19 das Salz 20 fällt. Die durch 21 der Anode zufließende Salzlösung fließt, nachdem sie an der Anode teilweise verarmt ist, teils durch das Salz 20, teils am Salz vorbei und reichert sich an, derart, daß über dem Gewebe 18 eine Schicht konzentrierter Salzlösung liegt, die durch das Gewebe hindurch nach dem Kathodenraum tritt und dabei ein Wandern der an der Kathode gebildeten OH-Ionen nach dem Anodenraum hin verhindert. Das an der Kathode gebildete Gas wird durch die Tuchrinnen abgefangen und seitlich abgeführt. Paten τ-An Sprüche:

1. Elektrolytische Zersetzung von wässerigen Lösungen nach dem sogenannten Aussiger Glocken verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt zwischen Anode und Kathode eine Anreicherung durch festes Salz erfährt.

2. Glockenapparat zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zwischen den Elektroden befindlichen, aus nicht leitendem Material hergestellten Salzträger, welcher gegebenenfalls in an sich bekannter Weise' zugleich als Gasfänger dient und zu diesem Zwecke in den gebräuchlichen Formen einer nach unten offenen Rinne oder eines zickzackartig gespannten Gewebes o. dgl. ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.