DE2922275A1 - HALOGENING METHOD AND ELECTROLYSIS CELL SUITABLE FOR THIS - Google Patents

HALOGENING METHOD AND ELECTROLYSIS CELL SUITABLE FOR THIS

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PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

J. RBITSTÖTTER W. KINZBBACHJ. RBITSTÖTTER W. KINZBBACH

PROF. DR. DR. DIPL. ING. DR. PHIL. DIPL. CHEM.PROF. DR. DR. DIPL. ING. DR. PHIL. DIPL. CHEM. W. BUNTE (1958-1976) K. P. HÖLLERW. BUNTE (1958-1976) K. P. HÖLLER DR. ING. DR. RBR. NAT. DIPL. CHBM.DR. ING. DR. RBR. NAT. DIPL. CHBM.

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ORONZIO DE NORA IMPIANTI ELETTROCHIMICI S.p.A.
Via Bistolfi 35
ORONZIO DE NORA IMPIANTI ELETTROCHIMICI SpA
Via Bistolfi 35

Mailand / ItalienMilan / Italy

Halogenierungsverfahren und dafür geeignete ElektrolysezelleHalogenation processes and suitable ones Electrolytic cell

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Aktives Chlor oder Hypochlorit wird in großem Ausmaß zur Sterilisierung von Wasser verwendet» d.h. nicht nur zur ' Herstellung von Trinkwasser, sondern auch zur Verhütung der Proliferation von Bakterien, biologischer Konkretionen und Algen, und auch zur Oxidierung von organischen Substanzen in Swimming Pools und in industriellen Kühlwassersystemen. Die Menge an aktivem Chlor beträgt für diese Art Behandlung etwa 1 bis 2 mg/1. Die elektrolytische Herstellung von aktivem Chlor durch Elektrolyse eines Alkalimetallchlorids an Ort und Stelle, hat im Hinblick auf Sicherheit und Kontrollsysteme mehrere Vorteile gegenüber der Verwendung von gasförmigem Chlor aus Bomben mit flüssigem Chlor oder der Verwendung von Hypochlorit, wegen des Transports,der Lagerung und absolut verläßlicher Dosierungsvorrichtungen sowie der Notwendigkeit von teuren Sicherheitsvorkehrungen.Active chlorine or hypochlorite is used extensively to sterilize water »i.e. not just for 'Manufacture of drinking water, but also to prevent the proliferation of bacteria, biological concretions and Algae, and also for the oxidation of organic substances in swimming pools and in industrial cooling water systems. the The amount of active chlorine for this type of treatment is about 1 to 2 mg / l. The electrolytic production of active Chlorine by electrolysis of an alkali metal chloride in place and Body, has in terms of security and control systems several advantages over using gaseous chlorine from bombs or using liquid chlorine of hypochlorite, because of transportation, storage and absolutely reliable dosing devices as well as the Need for expensive security measures.

Die Vorteile der elektrolytischen Herstellung von aktivem Chlor an Ort und Stelle wird am deutlichsten, wenn man berücksichtigt, daß das erzeugte aktive Chlor vollständig im Elektro lyt gelöst zurückbleibt und es darüber hinaus bei Bedarf in jeder benötigten Menge erzeugt werden kann. Die Menge des erzeugten aktiven Chlors ist dem Elektrolysestrom proportional und es reicht daher aus, den Strom im Hinblick auf die Menge des zu behandelnden Wassers zu regulieren, um einen Chlorgehalt innerhalb der gewünschten Grenzen zu erhalten.The advantages of on-site electrolytic production of active chlorine is most evident when one considers that the active chlorine produced is entirely in the electro lyt remains dissolved and it can also be produced in any required amount if required. The amount of generated active chlorine is proportional to the electrolysis current and it is therefore sufficient to use the current in terms of the amount to regulate the water to be treated in order to obtain a chlorine content within the desired limits.

Bei bekannten elektrolytischen Verfahren wird eine verdünnte Sole, die zwischen 25 und 45 g/l Natriumchlorid enthält, mindestens einmal durch eine oder mehrere in Serie angeordnete Elektrolysezellen zirkuliert, um eine abfließende Lösung zu erhalten, die 0,1 bis 8 g/l aktives Chlor und zwischen 24 und 40 g/l Natriumchlorid enthält. Der an der Kathode erzeugte gasförmige Wasserstoff wird von der abfließenden Lösung abventiliert, welche dann geeigneterweise dem Haupt-In known electrolytic processes, a dilute brine, which contains between 25 and 45 g / l sodium chloride, is circulated at least once through one or more electrolysis cells arranged in series, in order to avoid an outflowing one To obtain a solution containing 0.1 to 8 g / l active chlorine and between 24 and 40 g / l sodium chloride. The gaseous hydrogen generated at the cathode is used by the outflowing Solution ventilated, which then suitably to the main

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strom des zu behandelnden Wassers zugeleitet wird, um eine Konzentration an aktivem Chlor zwischen etwa 1 und 5 mg/1 im Wasser zu erhalten.Stream of the water to be treated is fed to a concentration of active chlorine between about 1 and 5 mg / 1 get in the water.

Mit aktivem Chlor oder aktivem Halogen ist die Konzentration der Oxidationsäquivalente gemeint, ausgedrückt als Gewichtseinheit pro Elektrolyt-Volumen, multipliziert mit dem Atomgewicht des entsprechenden Halogens (Chlor = 35,457) unter Berücksichtigung, daß 1 Mol gelöstes Cl2 zwei Äquivalenten ent spricht, 1 Mol an gelöstem HClO zwei Äquivalenten entspricht, 1 g Ion an gelöstem ClO" zwei Äquivalenten entspricht und 1 g Ion an gelöstem ClO3" sechs Äquivalenten entspricht gemäß den Reaktionsgleichungen:Active chlorine or active halogen means the concentration of the oxidation equivalents, expressed as weight unit per electrolyte volume, multiplied by the atomic weight of the corresponding halogen (chlorine = 35.457) taking into account that 1 mole of dissolved Cl 2 corresponds to two equivalents, 1 mole dissolved HClO corresponds to two equivalents, 1 g of ion of dissolved ClO "corresponds to two equivalents and 1 g of ion of dissolved ClO 3 " corresponds to six equivalents according to the reaction equations:

Cl2 + H2O > Cl 2 + H 2 O > 0 + 2Cl" + 2H+ 0 + 2Cl "+ 2H +

HClO > HClO > 0 + Cl" + H + 0 + Cl "+ H +

ClO" » 0 + Cl"ClO "» 0 + Cl "

ClO3" > ClO 3 "> 3 0+ Cl"3 0+ Cl "

In der Praxis ist die aktive Chlorkonzentration, ausgedrückt in Gramm/Liter, praktisch identisch mit der Konzentration an Hypochlorit, ebenfalls ausgedrückt in Gramm/Liter. Daher werden die Ausdrücke "aktives Chlor" und "Hypochlorit" in der vorliegenden Beschreibung in erster Näherung als äquivalent angesehen .In practice, the active chlorine concentration, expressed in grams / liter, is practically identical to the concentration on Hypochlorite, also expressed in grams / liter. Therefore, the terms "active chlorine" and "hypochlorite" in the present description are considered to be equivalent to a first approximation.

Das bekannte elektrolytische Verfahren, wie es üblicherweise geplant und realisiert wurde, ist bekannten technischen Grenze unterworfen, die einen erheblichen Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens haben. Eine der wichtigsten Bedingungen, um eine gute Gesamtstrotnausbeute des elektrolytischen Verfahrens zur direkten Chlorierung von Wasser an Ort und Stelle zu erhalten, besteht darin, eine für die gewünschteThe well-known electrolytic process as it is customary was planned and implemented, is subject to known technical limits, which have a considerable influence on the economic efficiency of the process. One of the most important conditions to have a good overall electrolytic yield Method of obtaining direct chlorination of water on the spot is to obtain one for the desired

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9 q 7 9 ? 7 ς Μ/20 143 - 8 - £. s £.£.£. t Q 9 q 7 9? 7 ς Μ / 20 143 - 8 - £. s £. £. £. t Q

anodische Reaktion, d.h. für die Chlorentladung so hohe wie mögliche Stromausbeute im Hinblick auf ungewünschte Nebenreaktionen, insbesondere der Sauerstoffentladung, zu erhalten, üblicherweise wurden katalytische Anoden mit einer geringen überspannung gegenüber der Chlorentwicklung verwendet, um diese Reaktion gegenüber der ungewünschten Sauerstoffentla- > dungsreaktion zu begünstigen, welche bei anodischen Potentialen stattfindet, die das anodische Potential der Chlorentwicklung um 400 bis 450 mV übersteigen.anodic reaction, that for chlorine discharge as high as possible current yield with respect to unwanted side reactions, especially the oxygen discharge to obtain, usually catalytic anodes were used with a small surge towards the evolution of chlorine,> dung response to this reaction against the unwanted Sauerstoffentla- to favor which takes place at anodic potentials that exceed the anodic potential of chlorine development by 400 to 450 mV.

Um bei ökonomisch annehmbaren Stromdichten zu arbeiten, muß dennoch der Natriumchloridgehalt im Elektrolyt 25 bis 35 g/l immer übersteigen, da niedrigere Konzentrationen an Chlorid die Faraday-Ausbeute für die Chlorentwicklung drastisch reduzieren, während die an der Anode entwickelte Sauerstoffmenge zunimmt. Dies ist auf die bekannten kinetischen Probleme zurückzuführen, die mit der Diffusion der Chloridionen zur Anode durch die Anodendoppel schicht zusammenhängen. Wenn bei niedrigeren Chloridkonzentrationen im Elektrolyt gearbeitet wird, kommt es zu einer ernsthaften Verarmung an Chloridionen in dem anodischen Film, was dann zu einer Zunahme der Sauerstoffentwicklung führt. Die Sauerstoffentwicklung führt neben einer Erniedrigung der Gesamtstromausbeute des Verfahrens auch zu einer Verkürzung der Lebenszeit der Anode, da sie rasch abgenützt wird oder rasch ihre katalytische Aktivität verliert ob sie nun aus Graphit besteht oder einem Ventilmetall, welches mit einem elektrokatalytischen Überzug aus Edelmetallen oder Edelmetalloxiden versehen ist.In order to operate at economically acceptable current densities, the sodium chloride content in the electrolyte must nevertheless be 25 to 35 g / l always exceed, since lower concentrations of chloride drastically reduce the Faraday yield for the evolution of chlorine, while the amount of oxygen evolved at the anode increases. This is due to the known kinetic problems associated with the diffusion of the chloride ions to the Anode connected by the anode double layer. When working at lower concentrations of chloride in the electrolyte , the chloride ions in the anodic film are seriously depleted, which then leads to an increase in oxygen evolution. The development of oxygen leads alongside a reduction in the total current efficiency of the process also leads to a shortening of the service life of the anode, since it is rapid is worn out or quickly loses its catalytic activity whether it is made of graphite or a valve metal, which is coated with an electrocatalytic coating of precious metals or noble metal oxides.

Jedoch bringt die Notwendigkeit ,eine genügend hohe Natriumchloridkonzentration in dem Elektrolyten aufrecht zu erhalten, auch einige Nachteile mit sich. In erster Linie geht eine große Menge Salz in dem Abfluß verloren und der Salzgehalt in dem Hauptstrom des Wassers, welches durch die Zugabe derHowever, the need to maintain a sufficiently high concentration of sodium chloride in the electrolyte also have some disadvantages. In the first place, a large amount of salt is lost in the drain and the salinity in the main stream of water, which is created by the addition of the

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! aus der Zelle ausfließenden Flüssigkeit behandelt wurde, steigt ! liquid flowing out of the cell has been treated, increases

i !i!

; beträchtlich an. Das Verhältnis zwischen dem dem Wasser hinzugei fügten aktiven Chlor und Chlorid, ausgedrückt in g/l,liegt j ■ immer unter 0,2 und übersteigt in der Praxis selten 0,05 bis ! 0,1 g/l bei den bekannten Verfahren. Ein weiterer Nachteil j j liegt darin, daß es praktisch unmöglich ist, das Wasser direkt! zu behandeln, indem man den Wasserstrom einfach durch die Zelle führt, sondern daß eine aus der Elektrolysezelle austretende Lösung, die Hypochlorit und Chlorid enthält, in einem getrenn-I ten Behälter gesammelt werden muß und dann diese konzentrierte ι Lösung dem Elektrolyt mit geeigneten Dosierungssystem hinzu-; considerably. The ratio between the amount added to the water If active chlorine and chloride are added, expressed in g / l, j ■ is always below 0.2 and in practice rarely exceeds 0.05 to! 0.1 g / l with the known methods. Another disadvantage j j is that it is practically impossible to get the water directly! to treat by simply leading the water flow through the cell, but that one leaking from the electrolytic cell Solution containing hypochlorite and chloride must be collected in a separate container and then concentrated ι Add the solution to the electrolyte with a suitable dosing system

; gefügt werden muß. ; must be joined.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren ! und eine Vorrichtung zur HalogenierungIt is therefore the object of the present invention to provide a method ! and a device for halogenation

von Wasser zu schaffem, bei welchem eine aus- ! fließende Lösung erhalten wird, in welcher das Verhältnis i des aktiven Halogengehalts zu dem Halogenidgehalt größer als I 0,2 und vorzugsweise nicht niedriger als 0,3 ist und daß es j mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden kann.of water, in which one of the ! flowing solution is obtained in which the ratio i of the active halogen content to the halide content is greater than I is 0.2, and preferably not lower than 0.3, and that it j can be carried out with high efficiency.

I Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren undI Another object of the invention is to provide a method and

j eine Vorrichtung zur Halogenierung von Wasser für Sterilisa-J tionszwecke zu schaffen, bei welchen die gewünschte aktive j Halogenkonzentration mit einem geringen Salzgehalt direkt in dem Strom des zu behandelnden Wassers erzeugt wird.To create a device for the halogenation of water for sterilization purposes, in which the desired active j concentration of halogen with a low salinity is generated directly in the stream of water to be treated.

j Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ! ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrolytischen Erzeugung von wäßrigen Hypochloritlösungen, die einen geringen Chloridgehalt haben, zu schaffen.Another object of the present invention is to! a method and an apparatus for electrolytic generation of aqueous hypochlorite solutions that have a low chloride content.

Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, neue elektrolytische Zellen ohne Diaphragma zu schaffen, die insbesondere"Finally, it is also an object of the invention to develop new electrolytic To create cells without a diaphragm, which in particular "

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dazu geeignet sind, anodisch oxidierte chemische Spezien in den durch die Zelle fließenden Trägerelektrolyten freizusetzen, während die Freisetzung von nicht oxidierten Spezien in den Trägerelektrolyt unterbunden wird.are capable of releasing anodically oxidized chemical species into the carrier electrolyte flowing through the cell, while the release of non-oxidized species into the support electrolyte is prevented.

Diese Aufgaben werden vorteilhaft gelöst durch ein Verfahren zur Halogenierung von Wasser, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Elektrolysestrom durch eine poröse, permeable Anode und eine Kathode, die einen Elektrodenspalt bilden, durch welchen Wasser hindurchströmt, fließen läßt, eine wäßrige Lösung eines Al kaiimetallhalogenids, welche wenigstens 25 g/l des genannten Halogenids enthält, durch die poröse permeable Anode in den Elektrodenspalt einführt und den hydrodynamischen Fluß durch die genannte Anode reguliert, so daß in dem aus dem Elektrodenspalt ausfließenden Wasser ein Gewichtsverhältnis von aktivem Halogen zu Halogenid von mindestens 0,2 aufrechterhalten wird.These objects are advantageously achieved by a process for the halogenation of water, which is characterized in that is that an electrolysis current through a porous, permeable anode and a cathode, which form an electrode gap, through which water flows, an aqueous solution of an alkali metal halide, which at least 25 g / l of said halide contains, introduces through the porous permeable anode into the electrode gap and the hydrodynamic Flow through said anode is regulated so that a weight ratio in the water flowing out of the electrode gap from active halogen to halide of at least 0.2 is maintained.

Dieses Verfahren macht es möglich, durch Elektrolyse direkt eine wäßrige Lösung von Al kaiimetallhypohaliten mit einem sehr geringen Gehalt an Alkalimetallhalogeniden herzustellen und ist daher begleitet von einem verringerten Halogenidverbrauch, während mit hohem l.'irkungsgrad und bei einer hohen Stromdichte gearbeitet werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß man zwei getrennte Flüssigkeitskreisläufe verwendet, einen für die Al kaiimetal1halogenidlösung und einen anderen für den Elektrolyt, d.h. für die gebildete Hypohalitlösung.This method makes it possible by electrolysis directly an aqueous solution of Al kaiimetallhypohaliten with a produce very low content of alkali metal halides and is therefore accompanied by a reduced halide consumption, while with a high degree of efficiency and a high current density can be worked. This is achieved by using two separate fluid circuits, one for the alkali metal halide solution and another for the Electrolyte, i.e. for the hypohalite solution formed.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist am besten beschreibbar und wird daher auch beschrieben unter Bezugnahme auf die Herstellung von Hypochlorit unter Verwendung von Natriumchlorid wegen der großen kommerziellen Bedeutung dieses Verfahrens, aber es soll ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß andere elektrolytische Verfahren, wie z.B. die Her-The method of the present invention is best describable and is therefore also described with reference to the preparation of hypochlorite using Sodium chloride because of the great commercial importance of this Process, but it should be expressly pointed out that other electrolytic processes, such as the manufacture

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stellung von Kaliumhypochlorit aus Kaliumchlorid, Natriumchlorat aus Natriumchlorid, Natriumhypobromit aus Natriumbro- ' mid, ebenfalls anhand der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können» ;production of potassium hypochlorite from potassium chloride, sodium chlorate from sodium chloride, sodium hypobromite from sodium bro- ' mid, can also be carried out on the basis of the present invention »;

Vorzugsweise wird die Sole so konzentriert wie möglich verwen-j det und im Falle von Natriumchlorid wird die Konzentration vorzugsweise in einem Bereich von 100 g/l bis 300 g/l gehalten. Die Solekonzentration kann leicht konstant gehalten werden, wenn man die Sole kontinuierlich durch eine externe Konzentrierungsstufe zirkulieren läßt und die konzentrierte Sole -zu dem Zellenabteil zurückführt, welches durch die poröse Anode von dem Wasser, das durch die Elektrolysezelle fließt, getrennt ist.Preferably the brine is used as concentrated as possible det, and in the case of sodium chloride, the concentration is preferably kept in a range of 100 g / l to 300 g / l. The brine concentration can easily be kept constant if the brine is continuously supplied by an external Concentration stage can circulate and the concentrated brine - returns to the cell compartment, which through the porous anode is separated from the water flowing through the electrolytic cell.

Die poröse Anode wird vorzugsweise aus einem gesinterten Ventilmetall ("valve metal") hergestellt, mit einer Stärke von 0,5 bis 5 mm, einer Porosität von 20 bis 70 % und einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 5 bis 100 Mikron. Bei einer ganz besonder bevorzugten Ausführungsförm hat die Anode eine Porosität von 30 bis 65 % und einen mittleren Durchmesser der Poren von 5 bis 50 Mikron und ist aus gesintertem Titan gefertigt. Selbstverständlich kann eine geeignete poröse Ventilmetallanode auch anders hergestellt werden, z.B. durch "plasma jet"-Abscheidung einer porösen Schicht eines Ventilmetall auf einer durchlöcherten Struktur eines Ventilmetalls ,vorzugsweise einem Streckblech, welches nicht nur als Trägermatrix und mechanisches Verstärkungsmittel dient, sondern auch die Wirkung eines Stromverteilers für die gesamte anodische Oberfläche hat.The porous anode is preferably made of a sintered valve metal with a thickness of 0.5 to 5 mm, a porosity of 20 to 70 % and an average pore diameter of 5 to 100 microns. In a particularly preferred embodiment, the anode has a porosity of 30 to 65 % and an average pore diameter of 5 to 50 microns and is made of sintered titanium. Of course, a suitable porous valve metal anode can also be produced differently, for example by "plasma jet" deposition of a porous layer of a valve metal on a perforated structure of a valve metal, preferably an expanded sheet, which not only serves as a carrier matrix and mechanical reinforcement agent, but also acts as a Power distributor for the entire anodic surface.

Die poröse Ventilmetallanode wird vorzugsweise aktiviert durch Imprägnierung und Abscheidung einer dünnen Schicht auf dem Ventilmetall, wobei diese Schicht aus einem nicht passivier-The porous valve metal anode is preferably activated by Impregnation and deposition of a thin layer on the valve metal, this layer being made of a non-passivating

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baren Material besteht, welches gegenüber der anodischen Umgebung resistent und in Bezug auf die Entwicklung von Halogen aus wäßrigen Lösungen elektrokatalytisch ist. Geeignete Materialien sind z.B. Metalle der Platingruppe, die durch thermische Abscheidung auf der porösen Struktur des Ventilmetalls aufgebracht werden, indem zuerst das poröse Ventilmetall mit einer Lösung, die die zersetzlichen Salze der Metalle der Platingruppe enthält, imprägniert und dann erhitzt wird.Eben-feils einsetzbar ist die galvanische Abscheidung von Edelmetallen, wie z.B. Platin, Palladium,Iridium, Ruthenium, Rhodium und Osmium.available material, which is resistant to the anodic environment and with regard to the development of halogen is electrocatalytic from aqueous solutions. Suitable materials are, for example, platinum group metals, which are represented by Thermal deposition can be applied to the porous structure of the valve metal by first treating the porous valve metal with a solution containing the decomposing Salts of the metals of the platinum group are impregnated and then heated. Electroplating can also be used of precious metals such as platinum, palladium, iridium, Ruthenium, rhodium and osmium.

Metalloxide, die zur Gruppe VIII des Periodensystems gehören,· katalytische Oxide und andere Metalle, wie z.B. Mangan, Blei, Zinn oder gemischte Oxide oder Mischungen von Oxiden der oben genannten Metalle und Oxide von Ventilmetallen, können ebenso zur Aktivierung der porösen Anode verwendet werden. Das am meisten bevorzugte Material ist ein gemischtes Oxid von Titan und Ruthenium, welches durch thermische Zersetzung einer Lösung, die Titan- und Rutheniumsalze und möglicherweise geringe Mengen anderer Metallsalze enthält, wie z.B. von Kobalt, Nickel und Zinn, in Gegenwart von Sauerstoff auf die gesinterte Struktur des Titans oder eines anderen Ventil metalls aufgebracht wird. Die elektrokatalytischen Oberzüge sind detaillierter in den US-PSen 3 711 385 und 3 632 498 beschrieben.Metal oxides belonging to group VIII of the periodic table, catalytic oxides and other metals such as manganese, lead, tin, or mixed oxides or mixtures of oxides of the above Metals and oxides of valve metals mentioned, can also can be used to activate the porous anode. The most preferred material is a mixed oxide of titanium and ruthenium, which is produced by thermal decomposition of a solution, the titanium and ruthenium salts and possibly minor ones Contains quantities of other metal salts, such as those of cobalt, nickel and tin, in the presence of oxygen on the sintered Structure of titanium or another valve metal applied will. The electrocatalytic covers are more detailed in U.S. Patents 3,711,385 and 3,632,498.

Nach der Aktivierung kann die poröse Anodenoberfläche, die der Kathodenoberfläche gegenübersteht, gegebenenfalls mit einer dünnen porösen Schicht eines Materials, wie z.B. Polytetrafluorethylen oder einem anderen halogenierten Polymer, versehen werden, um die Oberfläche hydrophob zu machen und damit den Transport der wäßrigen Phase durch die poröse Anode zu verzögern. Die poröse Schicht von Polytetrafluoräthylen oder einem anderen geeigneten Material kann auf die poröse Anodenoberfläche aufgebracht werden, z.B. durch AbscheidungAfter activation, the porous anode surface, the facing the cathode surface, optionally with a thin, porous layer of a material such as polytetrafluoroethylene or another halogenated polymer, to make the surface hydrophobic and thus delaying the transport of the aqueous phase through the porous anode. The porous layer of polytetrafluoroethylene or other suitable material can be applied to the porous anode surface, e.g., by deposition

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M/20 143 - 13 -M / 20 143 - 13 -

! einer Lösung oder einer Emulsion des Polymeren, Entfernung des ' Lösungsmittels und abschließender Hitzebehandlung der Ober-J fläche. Das Polymer kann ebenso aufgesprüht werden.! a solution or an emulsion of the polymer, removal of the 'solvent and subsequent heat treatment of the upper J area. The polymer can also be sprayed on.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung bringt gegenüber herkömmlichen Verfahren den großen Vorteil mit sich, daß es bei sehr hohen Stromdichten durchgeführt werden kann. Gegenwärtig übersteigt die Stromdichte bei den bekannten industriellen Verfahren selten 400 bis 1000 A/m2. Oberhalb dieses Bereichs muß ein Elektrolyt verwendet werden, der eine größere Menge an Chlorid enthält, um eine annehmbare Stromausbeute für die Chlorentwicklung zu erreichen, jedoch ist eine Lösung mit einer Konzentration über 40 g/l an Chlorid ökonomisch und technisch unvorteilhaft wegen der großen Verschwendung an Chlorid und weil ein übermäßiger Chloridgehalt in der abfließenden Lösung auftreten würde.The method of the present invention has the great advantage over conventional methods that it can be carried out at very high current densities. At present, the current density seldom exceeds 400 to 1000 A / m 2 in the known industrial processes. Above this range, an electrolyte containing a larger amount of chloride must be used in order to achieve an acceptable current efficiency for chlorine evolution, but a solution with a concentration of more than 40 g / l of chloride is economically and technically disadvantageous because of the great waste of it Chloride and because there would be excessive chloride content in the draining solution.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es möglich, bei einer Stromdichte von 4000 bis 5000 A/m2 mit einer Chlorentladungs-Stromausbeute, die höher als 85 % ist, zu arbeiten. Wenn bei einer Stromdichte von beispielsweise 2000 bis 3500 A/m, gearbeitet wird, ist es möglich, eine Stromausbeute für die Chlorentwicklung aufrecht zu erhalten, die mehr als 96 % beträgt und die begleitet ist von einer außerordentlichen Verlängerung der Lebenszeit der Anode, da die Anoden hierbei nicht langer der ungewünschten übermäßigen Sauerstoffentwicklung ausgesetzt sind, die einen Verlust der katalytischen Aktivität des Edelmetalloxidüberzuges verursacht. Berücksichtidt man, daß die Chlorentwicklung gegenüber der Sauerstoffentwicklung thermodynamisch begünstigt ist, begünstigt auch der Umstand, daß der größte Teil der aktiven anodischen Oberfläche ständig von der konzentrierten Sole benetzt ist, die Chlorentladung und verhindert in effektiver Weise die Sauerstoffentladung selbst bei relativ hoher Stromdichte.In the method of the present invention, it is possible to operate at a current density of 4000 to 5000 A / m 2 with a chlorine discharge current efficiency higher than 85 %. If a current density of, for example, 2000 to 3500 A / m is used, it is possible to maintain a current efficiency for the evolution of chlorine which is more than 96% and which is accompanied by an extraordinary increase in the life of the anode, since the The anodes are no longer exposed to the undesired excessive evolution of oxygen, which causes a loss of the catalytic activity of the noble metal oxide coating. If one takes into account that the evolution of chlorine is thermodynamically favored over the evolution of oxygen, the fact that most of the active anodic surface is constantly wetted by the concentrated brine also favors the discharge of chlorine and effectively prevents the discharge of oxygen even at a relatively high current density.

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M/20 143 - 14 - /^ZZZ/DM / 20 143 - 14 - / ^ ZZZ / D

Unterdessen werden die Chloridionen, welche wegen des Konzentrationsgradienten und auch wegen einem absichtlich quer durch die poröse Anode aufrechterhaltenen Druckgradienten, sofern er sich als notwendig erweist, dazu tendieren, aus der konzentrierten Lösung durch die poröse Anode in den wäßrigen Elektrolyten zu diffundieren, der in dem Elektrodenzwischenraum zirkuliert, zu Chlor oxidiert, während sie durch die poröse Anode hindurchtreten. Damit werden die Chloridverluste in dem Elektrolyten, d.h. in der erzeugten Hypochloritlösung beträchtlich vermindert. Das Gewichtsverhältnis zwischen aktivem Chlor und Chloridionen in der abfließenden Lösung kann leicht über 0,2 gehalten werden und wird vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,8 gehalten.Meanwhile, the chloride ions, which because of the concentration gradient and also because of one, become intentional pressure gradients maintained across the porous anode, if it proves necessary, tend to move out of the concentrated solution through the porous anode into the to diffuse aqueous electrolyte in the electrode gap circulates, oxidized to chlorine as they pass through the porous anode. This will reduce the chloride losses in the electrolyte, i.e., in the hypochlorite solution produced, is considerably reduced. The weight ratio between active chlorine and chloride ions in the outflowing solution can easily be kept above 0.2 preferably held between 0.3 and 0.8.

Die Reduzierung von Wasser findet an der Oberfläche der Kathode statt, welche aus Titan, Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt worden ist und der entwickelte gasförmige Wasserstoff wird aus der Zelle zusammen mit dem Elektrolyten abventiliert, während Hydroxyl ionen entsprechend der ReaktionsgleichungThe reduction of water takes place on the surface of the cathode, which is made of titanium, steel or another suitable material has been produced and the evolved gaseous hydrogen is extracted from the cell along with the electrolyte ventilated, while hydroxyl ions correspondingly the reaction equation

H2O + e" > ~ H2 + OH"H 2 O + e "> ~ H 2 + OH"

gebildet werden. Das an der Anode entwickelte Chlor reagiert augenblicklich nach der bekannten chemischen Disproportionierung mit den Hydroxyl ionen unter Bildung von Hypochlorit.are formed. The chlorine developed at the anode reacts instantaneously after the well-known chemical disproportionation with the hydroxyl ions to form hypochlorite.

In Abhängigkeit von dem gewünschten minimalen Verhältnis zwischen den Konzentrationen an aktivem Chlor und Chlorid, welche in dem aus der Zelle ausfließenden Wasser -enthalten sind, kann in der Praxis eine umso höhere Stromdichte verwendet werden je höher konzentriert die Sole ist, wobei damit eine sehr hohe Stromausbeute für die Halogenentladung und damit eine geringe Sauerstoffentwicklung verbunden ist.Depending on the desired minimum ratio between the concentrations of active chlorine and chloride, which are contained in the water flowing out of the cell, In practice, the higher the concentration of the brine, the higher the current density very high current yield for the halogen discharge and thus low oxygen development.

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M/20 143 - 15 -M / 20 143 - 15 -

Um einen ausreichenden Nachschub an Chloridionen zur Anode hin zu gewährleisten und eine Sauerstoffentwicklung zu verhindern, insbesondere wenn eine poröse Anode mit geringer Permeabilität verwendet wird, d.h. eine Anode mit geringer Porosität und/oder kleineren mittleren Porendurchmessern, kann ein bestimmter Druckabfall durch die poröse Anode hindurch aufrechterhalten werden, um einen ausreichenden hydrodynamischen Fluß der konzentrierten Sole durch die poröse Anode in den Elektrolyten, der durch den Elektrodenzwischenraum fließt, zu gewährleisten. Es wurde festgestellt, daß der benötigte Druckabfall selten 1 Meter Wassersäule überschreitet. In der Praxis ist ein Druck von 2 bis 25 cm Wassersäule ausreichend, wenn im Handel erhältliche gesinterte Ventilmetall verwendet werden. Unter den obigen Bedingungen sollte eine automatische Kontrolle des Druckabfalles zwischen der Soleabteilung und dem Wasserabteil vorgesehen sein, um unter allen Bedingungen eine optimale Verfahrensdurchführung zu gewährleisten, da mögliche Druckschwankur gen des Elektrolyten, hervorgerufen durch vorübergehende Ursachen, einen nachteiligen Einfluß auf das elektrolytische Wasserehlorierungsverfahren haben können.To ensure a sufficient supply of chloride ions to the anode and to prevent the development of oxygen, especially if a porous anode with low permeability is used, i.e. an anode with low porosity and / or smaller mean pore diameters, a certain Pressure drop is maintained through the porous anode to allow sufficient hydrodynamic flow of the concentrated brine through the porous anode into the electrolyte, that flows through the gap between the electrodes. It has been found that the required pressure drop is rare Exceeds 1 meter of water. In practice, a pressure of 2 to 25 cm water column is sufficient when using commercially available sintered valve metals. Under the above conditions should be an automatic control of the pressure drop between the brine compartment and the water compartment be provided in order to ensure an optimal process execution under all conditions, since possible pressure fluctuations of the electrolyte caused by temporary causes can have an adverse effect on the electrolytic water chlorination process.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform mit einem automatischen Kontrollsystem sind zwei Druckmeßgeräte in der Sole- bzw= in dem Elektrolytabteil vorgesehen. Die algebraische Differenz zwischen den Drücken in den beiden Abteilen wird mit einem festen Vergleichssignal verglichen, welches zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Druckdifferenz vorgegeben sein und ein Kontrollventil betätigen kann, welches in dem aus der Soleabteilung abwärts fließenden Teil des Solekreislaufs angebracht ist, sx) daß die Druckdifferenz quer durch die poröse Anode konstant gehalten werden kann, unabhängig von Druckschwankungen, die entweder im Wasser oder im Solekreislauf auftreten können.In a preferred embodiment with an automatic control system, two pressure gauges are provided in the brine or in the electrolyte compartment. The algebraic difference between the pressures in the two compartments is compared with a fixed comparison signal, which can be specified to maintain a certain pressure difference and which can actuate a control valve which is installed in the part of the brine circuit that flows downwards from the brine section, sx) that the pressure difference can be kept constant across the porous anode, regardless of pressure fluctuations that can occur either in the water or in the brine circuit.

030049/05QB030049 / 05QB

Die Solekonzentration in dem Zellabteil wird im wesentlichen konstant gehalten, indem die Solerückflihrungsgeschwindigkeit reguliert wird, während die Menge an Wasser, die zwischen der porösen Anode und der Kathode fließt, innerhalb weiter Grenzen variiert werden kann,in Abhängigkeit von dem gewünschten Hypochloritgehalt (d.h. aktives Chlor) in der abfließenden Lösung. Die Geschwindigkeit des Elektrolyten durch den Elektro-The brine concentration in the cell compartment becomes substantial kept constant by regulating the brine recirculation rate, while the amount of water between the porous anode and the cathode flows, can be varied within wide limits, depending on the desired Hypochlorite content (i.e. active chlorine) in the effluent Solution. The speed of the electrolyte through the electric

denzwischenraum kann daher innerhalb eines Bereichs von | 1 cm/Sekunde bis 1 m/Sekunde variieren.the gap can therefore be within a range of | Vary 1 cm / second to 1 m / second.

Anstatt die Sole zur Aufrechterhaltung einer konstanten Solekonzentration zurückzuführen, kann konzentrierte Sole auch kontinuierlich in das Anodenabteil mittels einer regulierbaren oder automatisch geregelten Dosierungspumpe eingespeist werden, die in der Lage ist, für den notwendigen hydraulischen Fluß der Sole durch die poröse Anode zu sorgen.Instead of the brine to maintain a constant brine concentration concentrated brine can also be fed back continuously into the anode compartment by means of an adjustable or automatically regulated metering pump that is able to supply the necessary hydraulic To ensure the flow of brine through the porous anode.

Neben der Stromausbeute für die Chlorentladung an der Anode können auch andere Faktoren die Gesamtstromausbeute der Elektr lyse beeinträchtigen. Insbesondere neigt das an der Anode gebildete Hypochlorit dazu sich zu zersetzen mit anschließender Sauerstoffentwicklung oder es disproportioniert zu Chlorat und eine weitere kathodische Reduktion des Hypochlorits erfolgt an der Kathode. Während die beiden ersten chemischen Reaktionen durch Arbeiten bei niedrigen Temperaturen, d.h. unter 25°C,leicht auf ein Minimum reduziert werden können, konkurrie die kathodische Reduktion des Hypochlorits gemäß der Reaktionsgleichung In addition to the current yield for the chlorine discharge at the anode, other factors can also affect the total current yield of the electr affect the lysis. In particular, that formed on the anode tends Hypochlorite to decompose with subsequent evolution of oxygen or it disproportionates to chlorate and a further cathodic reduction of the hypochlorite takes place at the cathode. During the first two chemical reactions can easily be reduced to a minimum by working at low temperatures, i.e. below 25 ° C, competition the cathodic reduction of the hypochlorite according to the reaction equation

ClO" + H2O + 2e~ => Cl' + 20H~ClO "+ H 2 O + 2e ~ => Cl '+ 20H ~

mit der Wasserstoffentwicklung, da diesesStandardpotential um etwa 1 Volt größer ist als das Wasserreduktionspotential. Dementsprechend wird die Kinetik dieser Reaktion durch denwith the evolution of hydrogen, since this standard potential decreases about 1 volt greater than the water reduction potential. Accordingly, the kinetics of this reaction is controlled by the

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M/20 143 - 17 -M / 20 143 - 17 -

konvektiven und diffusiven Transport des Hypochlorits von der Anode zur Kathode bestimmt. Diese Sekundärreaktion ist ein Hauptgrund für den gesamten Stromausbeuteverlust. Der auf diese Sekundärreaktion zurückzuführende Verlust kann reduziert werden, wenn man den Elektrolyt in einer Laminarströmung durch ; den Elektrodenzwischenraum fließen läßt. Dennoch ist der ! Massentransport des Hypochlorits von dem gesamten Elektrolyten j zur Kathodenoberfläche hin proportional zur Konzentration des ( Hypochlorits in dem Elektrolyt.Convective and diffusive transport of the hypochlorite from the anode to the cathode determined. This secondary reaction is a main reason for the entire loss of electricity yield. The loss due to this secondary reaction can be reduced if the electrolyte is passed through in a laminar flow ; allows the space between the electrodes to flow. Still it is! Mass transport of the hypochlorite from the total electrolyte j to the cathode surface proportional to the concentration of the ( hypochlorite in the electrolyte.

Bei den bekannten Verfahren ist es wegen der Notwendigkeit, eine relativ hohe Chloridkonzentration in dem durch die Zelle fließenden Elektrolyten aufrecht zu erhalten, nicht möglich, eine direkte Chlorierung von Wasser durchzuführen, d.h. in einer niedrigen Konzentration an aktivem Chlor (Hypochlorit) von 1 bis 2 mg/1, und es ist daher notwendig, zunächst eine konzentriertem Lösung, die bis zu 6 bis 8 g/l aktives Chlor (Hypochlorit) enthält, herzustellen, die dann in bzw. mit dem Hauptstrom des Wassers verdünnt wird. Bei diesen hohen Konzentrationen an Hypochlorit ist der Ausbeuteverlust, der auf die kathodische Reduktion von Hypochlorit zurückzuführen ist, sehr hoch und die Gesamtstromausbeute kann auf weniger als 60 % herabfallen. Im Gegensatz hierzu erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die direkte Chlorierung von Wasser in Konzentrationen von 1 bis 2 mg/1 aktivem Chlor, wobei der Ausbeuteverlust, der auf die kathodische Reduktion von Hypochlorit zurückzuführen ist, reduziert wird. Diese Bedingungen können leicht dadurch erreicht werden, indem man die Geschwindigkeit des Elektrolyten (Wasser) in der Zelle erhöht und/oder indem man den größeren Teil des Wasserstromes in einem by-pass an dem Elektrodenzwischenraum der Zelle vorbeiführt. Es ist jedoch durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch möglich, eine abfließende Lösung mit einem Hypochloritgehalt von 8 bis 10 g/l zu erhalten, indem man die Verweilzeit desIn the known methods, because of the need to maintain a relatively high chloride concentration in the electrolyte flowing through the cell, it is not possible to carry out a direct chlorination of water, ie in a low concentration of active chlorine (hypochlorite) of 1 to 2 mg / 1, and it is therefore necessary to first prepare a concentrated solution containing up to 6 to 8 g / l of active chlorine (hypochlorite), which is then diluted in or with the main stream of water. At these high concentrations of hypochlorite, the loss of yield which can be attributed to the cathodic reduction of hypochlorite is very high and the total current efficiency can drop to less than 60 % . In contrast to this, the process according to the invention allows the direct chlorination of water in concentrations of 1 to 2 mg / 1 active chlorine, the loss of yield which can be attributed to the cathodic reduction of hypochlorite being reduced. These conditions can easily be achieved by increasing the speed of the electrolyte (water) in the cell and / or by bypassing the greater part of the water flow past the inter-electrode space of the cell. However, it is also possible by the method of the present invention to obtain a draining solution having a hypochlorite content of 8 to 10 g / l by measuring the residence time of the

030049/0508030049/0508

M/20 143 - 18 -M / 20 143 - 18 -

Elektrolyten in der Zelle erhöht oder indem man mehrere ZellenElectrolytes in the cell are increased or by having multiple cells

in der üblichen Weise in Serie schaltet. ιconnected in series in the usual way. ι

Ein weiterer bemerkenswerter Verlust in der Gesamtstromausbeute wird durch die anodische Oxidation des Hypochlorits zu Chlorat entsprechend der ReaktionsgleichungAnother notable loss in total current efficiency is due to the anodic oxidation of the hypochlorite to chlorate according to the reaction equation

6 ClO" + 3H2O > 2C103~ + 4C1" + 6H+ + I O2 + 6e~6 ClO "+ 3H 2 O > 2C10 3 ~ + 4C1 " + 6H + + IO 2 + 6e ~

verursacht. Je höher die Hypochloritkonzentration im Elektroly und je höher die Stromdichte ist, desto größer ist der Verlust, der auf diese Reaktion zurückzuführen ist. Berücksichtig man, daß das Hypochlorit an der Anodenoberfläche gebildet wird so ist es in herkömmlichen Zellen praktisch unmöglich, diesen Verlust zu kontrollieren oder zu reduzieren, da die dem Elektr lyten zur Reduzierung der Hypochloritdiffusion zur Kathode und zur Verhinderung der kathodischen Reduktion des Hypochlori aufgezwungene Laminarströmung, die Bedingungen einer schnellen Entfernung des Hypchlorits , welches kontinuierlich an der anodischen Oberfläche gebildet wird, nur noch schlechter machen. Dieser Ausbeuteverlust wird durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ebenfalls stark reduziert.caused. The higher the hypochlorite concentration in the electrolyte and the higher the current density, the greater the loss due to this reaction. Consider that the hypochlorite is formed on the anode surface so it is practically impossible in conventional cells to control or reduce this loss, since the electr lytes to reduce the hypochlorite diffusion to the cathode and laminar flow imposed to prevent the cathodic reduction of the hypochlorite, the conditions of rapid Removal of the hypchlorite, which is continuously on the anodic surface is formed, only make it worse. This loss of yield is increased by the process of the present invention Invention also greatly reduced.

Tatsächlich wurde festgestellt, daß die Gesamtstromausbeute drastisch erhöht werden kann, wenn man einen kleinen hydrodynamischen Fluß der Sole durch die poröse Anode vorsieht. Dies ist wahrscheinlich auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, die im positiven Sinn die Tendenz des Hypochlorits an der Anode zu Chlorat oxidiert zu werden, reduzieren. Einer dieser Faktoren besteht darin, daß an der anodischen Doppelschicht an der gesamten aktiven Oberfläche der Anode ständig in hohem Maße Chloridionen zur Verfügung stehen. Ein anderer möglicher Faktor könnte in einer Komponente des hydrodynamischen Flusses liegen, der dazu tendiert, das erzeugteIndeed, it was found that the total current efficiency can be increased dramatically if a small hydrodynamic flow of brine is provided through the porous anode. This is likely due to several factors, which in a positive sense reduce the tendency of the hypochlorite to be oxidized to chlorate at the anode. One of these factors is that on the anodic double layer on the entire active surface of the anode continuously chloride ions are available to a large extent. Another possible factor could be in a component of the hydrodynamic River that tends to produce

030049/0506030049/0506

2 Q 2 2 2 7 52 Q 2 2 2 7 5

M/20 143 - 19 - ■ " M / 20 143 - 19 - ■ "

Hypochlorit abzuziehen, d.h. von der aktiven Oberfläche der Anode zu entfernen. Der Solefluß durch die poröse Anode bietet darüber hinaus den Vorteil, daß die Zellspannung reduziert werden kann. Auf der anderen Seite erniedrigt dieser Fluß innerhalb bestimmter Grenzen das Gewichtsverhältnis zwischen aktivem Chlor und Chlorid, das in der abfließenden Lösung enthalten ist, nicht wesentlich, was während der Experimente beob-1 achtet werden konnte. ιSubtract hypochlorite, ie remove it from the active surface of the anode. The brine flow through the porous anode also offers the advantage that the cell voltage can be reduced. On the other hand, this flow is lowered within certain limits, the weight ratio of active chlorine and chloride contained in the effluent, substantially, which could not be ignored during the experiments observation. 1 ι

Die neue erfindungsgemäße elektrolytische Zelle ohne Diaphragma besteht aus einem ersten Abteil, das eine poröse, permeable ι Anode und eine Kathode enthält» die einen Elektrodenzwischen- I raum bilden, einem zweiten Abteil, das von dem ersten Ab- j teil durch die poröse, permeable Anode getrennt ist, einer Vorrichtung zur Einführung einer Lösung, welche anodisch oxidierbare chemische Spezien enthält, in ein zweites Abteil,The new electrolytic cell according to the invention without a diaphragm consists of a first compartment, which contains a porous, permeable anode and a cathode, the one between the electrodes Form space, a second compartment, which is separated from the first compartment by the porous, permeable anode, one Device for introducing a solution containing anodically oxidizable chemical species into a second compartment,

einer Vorrichtung für die Zirkulation eines Elektrolyten durch den Elektrodenspalt des ersten Abteils, einer Vorrichtung zur Regulierung des hydrodynamischen Flusses der Lösung, die in dem genannten zweiten Abteil enthalten ist, durch die poröse Anode in den Trägerelektrolyten und einer Vorrichtun zur Erzeugung aines Elektrolysestroms zwischen der genannten Anode und Kathode.a device for the circulation of an electrolyte through the electrode gap of the first compartment, a device for regulating the hydrodynamic flow of the solution contained in said second compartment the porous anode in the support electrolyte and a device for generating an electrolysis current between said Anode and cathode.

Die neue erfindungsgemäße elektrolytische Zelle ohne Diaphragma ist insbesondere geeignet zur Freisetzung von anodisch oxidierten chemischen Spezien (z.B. Cl^) in einen Trägerelektrolyten, der durch die Zelle fließt (z.B. Wasser), während die Freisetzung von nicht oxidierten Spezien (z.B. Cl") in den Trägerelektrolyten verhindert wird.The new electrolytic cell according to the invention without a diaphragm is particularly suitable for releasing anodically oxidized chemical species (e.g. Cl ^) into a carrier electrolyte, which flows through the cell (e.g. water) while the release of non-oxidized species (e.g. Cl ") into the supporting electrolyte is prevented.

Die poröse Anode ist in der Lage, eine Vermischung zwischen der Lösung, mit der das zweite Abteil der Zelle gespeist wird, und dem Trägerelektrolyten, der durch den Elektroden-The porous anode is capable of mixing between the solution with which the second compartment of the cell is fed is, and the carrier electrolyte, which is caused by the electrode

030049/0506030049/0506

9 q ? ? ? 7 ς9 q? ? ? 7 ς

Μ/20 143 - 20 - ^-j/^Z / OΜ / 20 143 - 20 - ^ -j / ^ Z / O

Zwischenraum der Zelle fließt, zu verhindern, wobei ein großer Anteil der oxidierbaren chemischen Spezien, die durch Diffusion oder, falls notwendig, auch durch einen hydrodynamischen Fluß durch die poröse Anode gelangen, anodisch oxidiert werden, bevor sie in den Trägerelektrolyten, der durch die Zelle fließt, freigesetzt werden.Interstitial cell flow, preventing a large proportion of the oxidizable chemical species passing through Diffusion or, if necessary, also pass through the porous anode by a hydrodynamic flow, anodically oxidized before they are released into the carrier electrolyte flowing through the cell.

Die poröse Anode der Zelle hat eine Stärke zwischen 0,5 und 5 mm, eine Porosität zwischen 20 bis 70 % und einen mittleren Porendurchmesser von 5 bis 100 Mikron. Vorzugsweise hat die Anode eine Porosität zwischen 30 und 65 % und einen mittleren Porendurchmesser zwischen 5 und 50 Mikron.The cell's porous anode has a thickness between 0.5 and 5 mm, a porosity between 20 and 70 % and an average pore diameter of 5 to 100 microns. Preferably the anode has a porosity between 30 and 65 % and an average pore diameter between 5 and 50 microns.

ι Die poröse Anode wird aus einem anodisch resistenten leitendenι The porous anode is made of an anodically resistant conductive one

Material hergestellt, vorzugsweise aus einem gesintertenMaterial made, preferably from a sintered one

S Ventilmetall, welches mit einem nicht passivierenden kataly-S valve metal coated with a non-passivating catalytic

tischen Material,wie z.B. einem Edelmetall oder einem Edel-table material, such as a precious metal or a precious

! metalloxid, aktiviert wird.! metal oxide, is activated.

ι Die Kathode besteht aus einem korrosionsresistenten leitenden Material, welches ein niedriges Überpotential für die kathodische Reaktion hat und damit den an der Zelle angelegten Elektrolysestrom stützt. Falls aus den wäßrigen Trägerelektrolyten Wasserstoff entwickelt wird, besteht die Kathode Vorzugs weise aus Ventilmetallen, Nickel, Eisen, Silber oder deren Legierungen.ι The cathode consists of a corrosion-resistant conductive Material that has a low overpotential for the cathodic reaction and thus that applied to the cell Electrolysis current supports. If hydrogen is evolved from the aqueous carrier electrolyte, the cathode is preferred wise made of valve metals, nickel, iron, silver or theirs Alloys.

Die erfindungsgemäße Zelle kann für eine Reihe von elektrochemischen Verfahren verwendet werden, bei denen es von Vorteil ist, die Freisetzung von nicht oxidierten chemischen Spe^iei' in den Trägerelektrolyten, der durch den Elektrodenzwischenraum der Zelle fließt, zu verhindern.The cell according to the invention can be used for a number of electrochemical Processes are used in which it is beneficial to avoid the release of non-oxidized chemical Spe ^ iei 'into the carrier electrolyte, which passes through the space between the electrodes to prevent the cell from flowing.

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M/20 143 - 21 -M / 20 143 - 21 -

In den Zeichnungen zeigtIn the drawings shows

Figur 1 ein schematisches Diagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,Figure 1 is a schematic diagram of the invention Procedure,

Figur 2 einen Teilquerschnitt der erfindungsgemäßen Elektrolyse+ zelle,FIG. 2 shows a partial cross section of the electrolysis + according to the invention cell,

Figur 3 einen Querschnitt der Zelle von Figur 2,Figure 3 shows a cross section of the cell of Figure 2,

Figur 4 einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen ElektrolysezelIe,FIG. 4 shows a cross section of another embodiment of the electrolysis cell according to the invention,

Figur 5 einen teilweisen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle undFigure 5 is a partial cross-section of an alternative embodiment the electrolytic cell according to the invention and

Figur 6 einen Querschnitt der Zelle von Figur 5.FIG. 6 shows a cross section of the cell of FIG.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht, unter Bezugnahme auf Figur 1, aus einer Elektrolysezelle 1, die ein Abteil 2 mit einer Kathode 3 aus Stahl, Nickel, Hastelloy, Titan oder einem anderen elektrisch leitenden Material mit einer niedrigen Oberspannung gegenüber der Wasserstoffentwicklung, und ein Abteil 4 aufweist, das von dem Abteil 2 durch eine poröse Anode 5 getrennt ist, die aus einem gesinterten Ventilmetall besteht, welches mit einem nicht passivierbaren und elektrokatalytischen gegenüber den anodischen Bedingungen resistenten Material aktiviert ist. Der Solekreislauf besteht aus einem Sättigungsbehälter 6, in welchem Salz und Solelösung miteinander in Kontakt gebracht werden, einer Umwälzpumpe 7, vorzugsweise im zur Elektrolysezelle 1 aufwärts strömenden Bereich, einem zweiten Ventil 8 im von der Elektrolysezelle abwärts strömenden Bereich und einer geeigneten direkten Stromquelle.With reference to FIG. 1, the device according to the invention consists of an electrolysis cell 1 which has a compartment 2 with a cathode 3 made of steel, nickel, Hastelloy, titanium or another electrically conductive material with a low Upper voltage compared to the evolution of hydrogen, and a compartment 4, which from the compartment 2 by a porous Anode 5 is separated, which consists of a sintered valve metal, which with a non-passivatable and electrocatalytic material resistant to the anodic conditions is activated. The brine circuit consists of one Saturation tank 6, in which salt and brine solution are brought into contact with one another, a circulation pump 7, preferably in the area flowing upwards to the electrolytic cell 1, a second valve 8 in the area flowing downwards from the electrolytic cell Area and a suitable direct power source.

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M/20 143 - 22 -M / 20 143 - 22 -

Der das Abteil 2 nach der Elektrolyse verlassende Elektrolyt enthält Hypochlorit und den an der Kathode entwickelten Wasserstoff. Ein geeigneter Gasabscheidungsbehälter 9 erlaubt die Ventilierung des gasförmigen Wasserstoffes von der abfließep den Hypochloritlösung. Die automatische Regulierung des optimalen Druckabfalls quer durch die poröse Anode 5 kann durch zwei Druckmeßgeräte 10 und Π in dem Soleabteil 4 bzw. in dem Wasserabteil 2 bewerkstelligt werden. Die pneumatischen oder elektrischen Signale der beiden Druckmeßgeräte werden in geeigneter Weise von einer Kontrollvorrichtung verarbei tet, welche ihrerseits das Kontrollventil 8 über ein Steuersystem betätigt.The electrolyte leaving compartment 2 after electrolysis contains hypochlorite and that developed at the cathode Hydrogen. A suitable gas separation container 9 allows the ventilation of the gaseous hydrogen from the outflow p the hypochlorite solution. The automatic regulation of the optimal pressure drop across the porous anode 5 can by two pressure gauges 10 and Π in the brine compartment 4 and in the water compartment 2 are accomplished. The pneumatic or electrical signals from the two pressure gauges are processed in a suitable manner by a control device tet, which in turn controls the control valve 8 via a control system actuated.

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine typische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zelle, welche einen ersten Körper aufweist, der aus einem Behälter 20, vorzugsweise aus Titan besteht und der mit einem Flansch 21 versehen ist. Eine poröse Anode 22 aus gesintertem Titan, welche vorzugsweise mit Kischoxiden von Ruthenium und Titan aktiviert worden ist, ist an den inneren Umfang des Flansches 21 angeschweißt. Ein Einlaß 23 und ein Auslaß 24 gestatten den Kreislauf der Sole durch das Abteil. Ein zweiter Zellkörper besteht aus einem Stahlbehälter 25, an dessen Flansch eine Kathode 25, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl angeschweißt ist, und ein Einlaß 27 sowie ein nicht dargestellter Auslaß sind an den beiden Enden des Behälters 25 angebracht. Die Kathode 26 kann aus einer Platte, einem Netz oder einem Streckblech bestehen und es endet kurz vor den beiden Enden des Behälters 25 damit der Elektrolyt zwischen der porösen Anode 22 und der Kathode 26 fließen kann. Eine Isolierdichtung 28 sorgt für die elektrische Isolierung der Kathode von der Anode und geeignete elektrische Zuführungsstücke, welche nicht dargestellt sind, sorgen für die Zuführung des elektrischen Stromes zu dem anodischen Flansch 21 und zu dem kathodischen Flansch.FIG. 2 shows a schematic representation of a typical embodiment the cell according to the invention, which has a first body consisting of a container 20, preferably from Titanium and which is provided with a flange 21. A porous sintered titanium anode 22, which is preferably Has been activated with Kischoxiden of ruthenium and titanium, is welded to the inner circumference of the flange 21. Inlet 23 and outlet 24 permit the brine to circulate through the compartment. A second cell body consists of a steel container 25, to the flange of which a cathode 25, preferably made of stainless steel, is welded, and a Inlet 27 and an outlet (not shown) are attached to the two ends of the container 25. The cathode 26 can consist of a plate, a net or an expanded sheet metal and it ends shortly before the two ends of the container 25 so that the electrolyte can flow between the porous anode 22 and the cathode 26. An insulating seal 28 ensures the electrical insulation of the cathode from the anode and suitable electrical feed pieces, which are not shown provide for the supply of the electric current to the anodic flange 21 and to the cathodic flange.

Q30Q49/050BQ30Q49 / 050B

Figur 3 zeigt einen Querschnitt der Zelle von Figur 2 und in beiden Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.FIG. 3 shows a cross section of the cell of FIG. 2 and in both drawings the same parts are provided with the same reference numerals.

Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zelle, welche insbesondere für kleine Kapazitäten geeignet ist. Sie besteht aus einem porösen Titanrohr 41, welches geeigneterweise mit einem elektrokatalytischen überzug aktiviert worden ist und welches an einem Ende an ein Titanrohr 42 angeschweißt, mit einem Dichtungsflansch 43 versehen und an dem anderen Ende an ein anderes Titanrohr 44 angeschweißt ist. Das ganze befindet sich in einem geflanschten Rohr 45 aus Stahl, rostfreiem Stahl oder Nickel, welches über zwei Kniestücke 46 und 47, vorzugsweise aus einem inerten, nicht leitenden Material, mit einer Elektrolytlösungsleitung verbunden und mit geeigneten Verlängerungen 48 und 49 versehen ist, durch welche eine hydraulische Dichtung mit den Titanrohren erfolgt. Die Dichtung erfolgt am einen Ende durch die Dichtung 50 und am anderen Ende durch die Dichtungsbox 40 oder etwas entsprechendes. Während der Durchführung des Verfahrens wird konzentrierte Sole kontinuierlich durch das Innere des Titanrohrs zirkuliert, welches mit den positiven Pol der Stromquelle verbunden ist, während das Rohr 45 mit dem entsprechenden negativen Pol verbunden ist. Das poröse Titanrohr 41 wirkt als Anode und die innere Oberfläche des Rohres 45 wirkt als Kathode.Figure 4 shows another embodiment of the invention Cell, which is particularly suitable for small capacities. It consists of a porous titanium tube 41 which has been suitably activated with an electrocatalytic coating and which is welded at one end to a titanium tube 42, provided with a sealing flange 43 and at the other end is welded to another titanium tube 44. The whole is in a flanged tube 45 made of stainless steel Steel or nickel, which over two elbows 46 and 47, preferably made of an inert, non-conductive material, with an electrolyte solution line is connected and provided with suitable extensions 48 and 49 through which a hydraulic seal is made with the titanium tubes. The seal is made at one end by seal 50 and at the other End through the sealing box 40 or something equivalent. While performing the procedure is concentrated Brine circulates continuously through the inside of the titanium tube, which is connected to the positive pole of the power source, while the tube 45 is connected to the corresponding negative pole. The porous titanium tube 41 acts as an anode and the inner surface of the tube 45 acts as a cathode.

Mit der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform mit konzentrischen rohrförmigen Elektroden können Zellen mit hoher Kapazität verwirklicht werden, da jede gewünschte Anzahl von Elementen zusammengefügt werden kann und zwar in einer dem Aussehen von herkömmlichen Wärmeaustauscherrohren ähnlichen Art und Weise. Beispielsweise kann eineeinem Wärmeaustauscherrohr ähnliche Zelle verwirklicht werden, unter Verwendung von aktivierten porösen Titanrohren, die die Solezirkulation in dem GußteilWith the embodiment shown in Figure 4 with concentric tubular electrodes cells with high capacity can be realized since any desired number of elements can be joined together in one of the appearance of conventional heat exchanger tubes in a similar manner. For example, one may be similar to a heat exchanger tube Cell can be realized using activated porous titanium tubes that allow brine circulation in the casting

030049/0506030049/0506

M/20 143M / 20 143

und die Wasserzirkulation innerhalb der porösen Röhren ermöglicht. Die Kathode kann aus einer Reihe von Stäben bestehen, die an einen der Zellköpfe angeschweißt und konzentrisch innerhalb jeder anodischen Röhre eingefügt sind. Alternierend hierzu kann die Sole durch die porösen Titanröhren zirkulieren, während das Wasser in der Rohrummantelung aus Blech zirkuliert. In diesem Fall sind durchbrochene Drahtnetze konzentrisch ! außerhalb der porösen Titanröhren angebracht und elektrisch mit der Ummantelung verbunden und wirken somit als Kathode.and allows water to circulate within the porous tubes. The cathode can consist of a series of rods welded to one of the cell heads and concentric within are inserted into each anodic tube. Alternately, the brine can circulate through the porous titanium tubes, while the water circulates in the sheet metal pipe casing. In this case, openwork wire nets are concentric! mounted outside the porous titanium tubes and electrically connected to the casing and thus act as a cathode.

Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zelle, welche aus einem zylindrischen5an beiden Enden geflanschten Behälter 51 besteht, wobei dieserBehälter leicht in eine Leitung von zu behandelndem Wasser eingeführt werden kann. Der Zylinder kann mit zwei rechtwinkligen geflanschten, diametral entgegengesetzten öffnungen versehen sein. Die Anode 52 besteht aus einem rechtwinkligen,auf allen Seiten geschlossenen und aus Titan oder einem anderen Ventilmetall bestehenden, kastenförmigen Behälter und er wird in eine der beiden Offnungen eingeführt. Der kastenförmige Behälter ist auf der einen Seite durch den Titanflansch 53 verschlossen, welcher der geflanschten öffnung des Zylinders angepaßt ist. Die großen Oberflächen der Anode 52 bestehen wenigstens teilweise aus porösen Platten 54 aus Titan oder einem anderen gesinterten Ventilmetall und die porösen Platten sind vorzugsweise mit Mischoxiden von Titan und Ruthenium aktiviert.Figure 5 shows a further embodiment of the cell of the invention, which consists of a cylindrical flanged 5 at both ends of container 51, it being possible to this container easily inserted into a conduit of water to be treated. The cylinder can be provided with two right-angled, flanged, diametrically opposed openings. The anode 52 consists of a rectangular box-shaped container, closed on all sides and made of titanium or some other valve metal, and it is inserted into one of the two openings. The box-shaped container is closed on one side by the titanium flange 53, which is adapted to the flanged opening of the cylinder. The large surfaces of the anode 52 consist at least partially of porous plates 54 made of titanium or another sintered valve metal, and the porous plates are preferably activated with mixed oxides of titanium and ruthenium.

Der Titanflansch 53 ist mit mindestens zwei Stutzen 55 und 56 für den Soleeinlaß und -auslaß versehen und die Sole wird kontinuierlich innerhalb des anodischen kastenförmigen Behälters 52 zirkuliert, um die Solekonzentration auf einem konstanten Wert zu halten. Eine Isolierungsdichtung 57 sorgt für die elektrische Isolierung der Anode von dem Behälter 51The titanium flange 53 is provided with at least two nozzles 55 and 56 for the brine inlet and outlet and the brine is continuously inside the anodic box-shaped Tank 52 circulates to keep the brine concentration at a constant value. An isolation seal 57 provides for electrically isolating the anode from the container 51

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M/20 143 - 25 - Z b'2 Z 2 / 5M / 20 143 - 25 - Z b'2 Z 2/5

und das Endstück 58 versorgt die Anode mit dem elektrischen Strom. Die in der entgegengesetzten öffnung angebrachte Katho-and the end piece 58 supplies the anode with the electric power. The cathode placed in the opposite opening

• de der Zelle besteht aus zwei Blechen 59a und 59b aus Stahl,• The cell consists of two sheets 59a and 59b made of steel,

ι Nickel oder rostfreiem Stahl, die an den Flansch 60 angeschweißtι Nickel or stainless steel welded to the flange 60

j sind, welcher seinerseits der geflanschten Behälteröffnungj, which in turn is the flanged container opening

ι angepaßt ist. Ein geeignetes Endstück 61 versorgt die Kathodeι is adapted. A suitable end piece 61 supplies the cathode

! mit elektrischem Strom. Die beiden Platten, die die Zellkatho-:! with electricity. The two plates that make up the cell catho-:

ι de bilden, werden im Abstand von einigen Millimetern von der \ ι de form, are at a distance of a few millimeters from the \

j Oberfläche der Anode 52 angebracht und geeignete, auf der ! j surface of the anode 52 attached and suitable on the !

! Oberfläche der Kathode 59a und 59b angebrachte Abstandshalter,! Spacers attached to the surface of the cathode 59a and 59b,

; wie z.B. eine Reihe von Polyvinylchloridknöpfen, verhüten die; such as a series of polyvinyl chloride buttons prevent the

Berührung der Elektroden während der Montage oder der Verfah-Touching the electrodes during assembly or the process

! rensdurchführung.! rens implementation.

Figur 6 stellt einen Querschnitt der Zelle von Figur 5 dar und in beiden Figuren werden gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Figur 6 zeigt Abstandshalter 62, die aus Teflonstäben mit einem Durchmesser von 3,5 mm bestehen und die auf der Oberfläche des anodischen kastenförmigen Behälters 52 befestigt sind.FIG. 6 shows a cross section of the cell of FIG. 5 and in both figures the same parts are denoted by the same reference numerals. Figure 6 shows spacers 62, the consist of teflon rods with a diameter of 3.5 mm and those on the surface of the anodic box-shaped container 52 are attached.

Während der Verfahrensdurchführung fließt der Elektrolyt oder die verdünnte Hypochloritlösung durch den Behälter 51 und ein Teil des Flusses fließt zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Anode, die im wesentlichen auf den beiden längeren Seiten des kastenförmigen Behälters 52 aus den aktivierten porösen Titanplatten besteht, und der Kathode, die aus den beiden Blechen 59a und 59b besteht. Das an der Anode .entwickelte Chlor reagiert mit dem Hydroxid des Alkalimetalls und es entsteht Hypochlorit, während der an der Kathode entwickelte Sauerstoff von der Elektrolyse des Wasser herrührt. Die Zelle ist insbesondere geeignet für die direkte Chlorie- ! rung von Wasser, z.B. in Trinkwassersystemen oder zur Sterilij sierung von Swimming Pools usw. Tatsächlich kann die in derThe electrolyte or flows while the process is being carried out the dilute hypochlorite solution through the tank 51 and part of the river flows between the opposite ones Surfaces of the anode, which are essentially on the two longer sides of the box-shaped container 52 from the activated consists of porous titanium plates, and the cathode, which consists of the two sheets 59a and 59b. That on the anode The chlorine evolved reacts with the hydroxide of the alkali metal and hypochlorite is formed, while the oxygen developed at the cathode comes from the electrolysis of the water. The cell is particularly suitable for direct chlorine! tion of water, e.g. in drinking water systems or for sterilization ization of swimming pools, etc. Indeed, the in the

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Zeiteinheit erzeugte Menge an Hypochlorit oder aktivem Chlor leicht kontrolliert werden, indem man den der Zelle zugeführten Strom variiert, und zwar proportional zu dem gesamten Wasserfluß durch den Behälter 51.Unit of time, the amount of hypochlorite or active chlorine generated can be easily controlled by monitoring the amount supplied to the cell Current varies in proportion to the total water flow through container 51.

Der freie Querschnitt des Behälters 51 kann mit Rücksicht auf den der Zelle insgesamt zugeführten Strom in geeigneter Weise dimensioniert werden, um in der abfließenden Lösung direkt die benötigte Hypochloritkonzentration, d.h. eine Konzentration im Bereich von 0,5 bis 1 mg/1 zu erhalten. Es sind daher Auffangvorrichtungen für die konzentrierte Hypochloritlösung und Dosierungssysteme nicht langer notwendig. Darüber hinaus kann in einfacher Weise eine automatische Kontrolle zur Regulierung des der Zelle insgesamt zugeführten Stromes proportional zu dem Elektrolytfluß realisiert werden, um die Konzentration des aktiven Chlors in der abfließenden Lösung unterhalb der maximal zulässigen Grenze zu halten.The free cross section of the container 51 can be adjusted in a suitable manner with regard to the current supplied to the cell as a whole be dimensioned in order to achieve the required hypochlorite concentration, i.e. a concentration in the range of 0.5 to 1 mg / l. There are therefore collecting devices for the concentrated hypochlorite solution and Dosing systems no longer necessary. In addition, an automatic control can be used for regulation in a simple manner of the total current supplied to the cell proportional to the electrolyte flow can be realized in order to increase the concentration of active chlorine in the draining solution below the maximum permissible limit.

In den folgenden Beispielen werden zur Erläuterung der Erfindung einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Damit soll jedoch keine Beschränkung der Erfindung auf diese speziel len Ausführungsformen erfolgen.Some preferred embodiments are described in the following examples to illustrate the invention. In order to however, the invention is not intended to be limited to these specific embodiments.

Beispiel 1_ Example 1_

Der Versuch wurde mit der Vorrichtung von Figur 1 unter Verwendung der Elektrolysezelle von Figur 2 mit einer scheinbaren (projezierten) anodischen Oberfläche von etwa 10 cm2, durchgeführt. Die Anode bestand aus einer 1,5 mm dickefi aus porösem gesintertem Titan bestehenden Platte, mit einer Porosität von 65 % und einem mittleren Porendurchmesser von 25 Mikron. Das poröse Titansubstrat wurde entfettet und dann 1 Minute lange in einer verdünnten KCl-Lösung gebeizt undThe experiment was carried out with the device from FIG. 1 using the electrolytic cell from FIG. 2 with an apparent (projected) anodic surface of about 10 cm 2 . The anode consisted of a 1.5 mm thick porous sintered titanium plate with a porosity of 65 % and an average pore diameter of 25 microns. The porous titanium substrate was degreased and then pickled in a dilute KCl solution for 1 minute and

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M/20 143 - 27 -M / 20 143 - 27 -

anschließend vollständig in einer Lösung aus 5 ml 5 %-iger HCl, 10,8 mg TiCl3 (berechnet als Metall), 9 mg RuCl3 (berechnet . als Metall), 0,2 mg SnCl4-SH2O (berechnet als Metall), 5 Tropfen Isopropylalkohol und 2 bis 4 Tropfen Wasserstoffperoxid untergetaucht. Das poröse Titan wurde dann an Luft bei 300C getrocknet und anschließend 10 Minuten in einem Luftumwälzofen auf 3500C erhitzt. Dieses Verfahren wurde mehrmals wiederholt bis ' das poröse Titan eine Gewichtszunahme entsprechend 25 g/m2 j zeigte und ein elektrokatalytischer überzug erhalten wurde. \ Die Solepermeabilität der aktivierten porösen Titananode nahm j auf etwa 60 % der ursprünglichen Permeabilität ab. ithen completely in a solution of 5 ml of 5% HCl, 10.8 mg TiCl 3 (calculated as metal), 9 mg RuCl 3 (calculated as metal), 0.2 mg SnCl 4 -SH 2 O (calculated as Metal), 5 drops of isopropyl alcohol, and 2 to 4 drops of hydrogen peroxide submerged. The porous titanium was then dried in air at 30 ° C. and then heated to 350 ° C. in an air circulation oven for 10 minutes. This process was repeated several times until the porous titanium showed a weight increase corresponding to 25 g / m 2 and an electrocatalytic coating was obtained. \ The Solepermeabilität the activated porous titanium anode j decreased the initial permeability to about 60%. i

Eine 300 g/l Natriumchlorid enthaltende Solelösung wurde j kontinuierlich in dem Anodenabteil der ZeITe zirkuliert, j um fn dem Soleabfluß ständig einen Natriumchloridgehalt von über 298 g/l aufrecht zu erhalten und durch das Kathodenabteil wurde Wasser zirkuliert. Während des Versuchs wurde durch das zirkulierende Wasser die Temperatur in der Zelle zwischen 14 und 17°C gehalten. Der hydrostatische Druckabfall durch die Anode wurde bei 0 gehalten, während die Stromdichte und auch der Wasserfluß angehoben wurden, um die Konzentration an aktivem Chlor Äquivalent in dem abfließenden Elektrolyten zwischen 100 und 500 mg/1 zu halten. Die Zellspannungen, die Chloridionenmengen in der abfließenden Lösung und die Gesamtstromausbeuten sind in Tabelle I zusammengestellt.A brine solution containing 300 g / l sodium chloride was j circulates continuously in the anode compartment of the time, j around fn the brine discharge a constant sodium chloride content of above 298 g / L and water was circulated through the cathode compartment. During the trial it was the temperature in the cell through the circulating water kept between 14 and 17 ° C. The hydrostatic pressure drop through the anode was kept at 0 while the current density and also the water flow was increased to the concentration of active chlorine equivalent in the draining electrolyte to keep between 100 and 500 mg / l. The cell voltages that Amounts of chloride ions in the outflowing solution and the total current yields are listed in Table I.

030049/0508030049/0508

M/20 143M / 20 143

TABELLE ITABLE I.

Strom
dichte
A/m2
current
density
A / m 2
ZeIl-
spannung
V
Cell
tension
V
CI2 Äquivalent
Konzentration
mg/1
CI2 equivalent
concentration
mg / 1
NaCl-Kon
zentration
mg/1
NaCl-Kon
centering
mg / 1
, Verhältnis
von aktivem
Cl2/NaCl
, Relationship
of active
Cl2 / NaCl
Gesamtstrom
ausbeute in
%
Total current
yield in
%
500500 44th 9898 400400 0,2450.245 ι
54 j
ι
54 y
10001000 4,54.5 150150 600600 0,250.25 68 I
j
68 I.
j
20002000 66th 300300 10001000 0,300.30 7070 30003000 77th 350350 11001100 0,320.32 6565 40004000 88th 350350 10901090 0,320.32 5555 60006000 1212th 500500 10001000 0,460.46 4848

Die Ergebnisse von Tabelle I zeigen, daß sich die Gesamtstrom-; ausbeute verringerte, sobald die Stromdichte über einen Wert zwischen etwa 1000 und 3000 A/m2 erhöht wurde und dies war zurückzuführen auf eine Zunahme der anodischen Polarisation mit einer einhergehenden Sauerstoffentwicklung, welche durch die Elektrolyse von Wasser und die anodische Oxidation des Hypochlorits zu Chlorat verursacht wurde, und zu der Abnahme der Gesamtstromausbeute beitrug.The results of Table I show that the total current; Yield decreased as soon as the current density was increased above a value between about 1000 and 3000 A / m 2 and this was due to an increase in the anodic polarization with an accompanying evolution of oxygen, which was caused by the electrolysis of water and the anodic oxidation of the hypochlorite to chlorate and contributed to the decrease in the total current efficiency.

Die Stromdichte wurde nun bei 2000 A/m2 gehalten und es wurde eine zunehmende hydrostatische Druckdifferenz durch die poröse Anode erzeugt, indem man den hydrostatischen Druck auf die Sole in Bezug auf das Wasser erhöht, um die anodische Oberfläche durch die Porosität der Anode hindurch mit mehr Chlorid ionen zu versorgen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabel le II zusammengefaßt.The current density was now kept at 2000 A / m 2 and an increasing hydrostatic pressure difference was generated through the porous anode by increasing the hydrostatic pressure on the brine in relation to the water to cross the anodic surface through the porosity of the anode to supply more chloride ions. The results are summarized in the following table II.

030049/0506030049/0506

M/20 143M / 20 143

TABELLE IITABLE II

4P
cm Was
sersäule
4P
cm What
column
ZeIl-
spannung
V
Cell
tension
V
Cl£ Äquivalent
Konzentration
mg/1
Cl £ equivalent
concentration
mg / 1
NaCl-Kon
zentration
mg/1
NaCl-Kon
centering
mg / 1
Verhältnis
von aktivem
Cl2/NaCl
relationship
of active
Cl 2 / NaCl
Gesamt
stromaus
beute in t
total
power out
prey in t
OO 66th 300300 10501050 0,300.30 7070 2,52.5 5,85.8 310310 10501050 0,330.33 7474 4,04.0 5,15.1 383383 10201020 0,370.37 88,5 j88.5 y 6,06.0 4,74.7 394394 12001200 0,330.33 91,291.2

Die Ergebnisse von Tabelle II zeigen deutlich, daß die ZeIlspannung und damit die Energieausbeute des Verfahrens und | die Gesamtstromausbeute außergewöhnlich verbessert werden kön- ' nen, wenn ein Minimum eines hydrodynamischen Soleflusses durch j die poröse Anode hindurch erzeugt wird, indem man eine be- i stimmte Druckdifferenz durch die poröse Anode hindurch erzeugt. Gleichzeitig wird unter diesen Bedingungen das Verhältnis , zwischen aktivem Chlor und den Chloridionen in dem aus der \ Zelle abfließenden Elektrolyten keineswegs verringert, sondern J leicht erhöht, was durch die außergewöhnliche Zunahme der
Gesamtstromausbeute erklärt werden kann.
The results of Table II clearly show that the cell voltage and thus the energy yield of the process and | The overall current efficiency can be improved extraordinarily if a minimum of hydrodynamic brine flow is generated through the porous anode by creating a certain pressure difference through the porous anode. At the same time, under these conditions, the ratio, by no means reduced between active chlorine and chloride ions in the effluent from the \ cell electrolytes, but J easily increased, by the extraordinary increase in the
Total current yield can be explained.

710/V.710 / V.

030049/0506030049/0506

Claims (15)

yο7777R M/20 143 ■*.-.· <~ £.& t J 267.086-Germany Pate ntansp röcheyο7777R M / 20 143 ■ * .-. · <~ £. & t J 267.086-Germany Pate ntansp röche 1. Verfahren zur Halogenierung von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man durch einen von einer porösen permeablen; Anode und einer Kathode gebildeten Elektrodenspalt, durch welchen Wasser hindurchströmt, einen Elektrolysestrom fließen IHBt und daß man eine wäßrige Lösung eines Alkalimetallhaloge- j nids, die wenigstens 25 g/l des genannten Kalogenids ent- j hält, durch die poröse permeable Anode In den Elektroden- j spalt fließen läßt und daß man den hydrodynamischen Fluß durch die genannte Anode so reguliert, daß ein ßewichtsverhältnis von aktivem Halogen zu Halogenid In dem aus dem Elektrodenspalt ausfließenden Wasser von wenigstens 0,2 aufrechterhalten wird.1. A process for the halogenation of water, characterized in that that one passes through one of a porous permeable; Anode and a cathode electrode gap formed by which water flows through, an electrolytic current flow IHBt and that an aqueous solution of an alkali metal halide j nids that contain at least 25 g / l of said calogenide holds, through the porous permeable anode in the electrodes- j Gap can flow and that one regulates the hydrodynamic flow through the said anode so that a ßewewichtbereich from active halogen to halide In the water flowing out of the electrode gap of at least 0.2 is maintained. 2. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet* daß als Alkalimetall halogenid Natriumchlorid verwendet wird und das in dem aus der Zelle abfließenden Wasser enthalten« aktive Halogen im wesentlichen Natriumhypochlorit ist.2. The method according to claim t, characterized * that sodium chloride is used as the alkali metal halide and the active halogen contained in the water draining from the cell is essentially sodium hypochlorite. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse und permeable Anode aus einem starren Element besteht, welches wenigstens eine Schicht eines gesinterten Ventilmetallpulvers mit einer Porosität zwischen 20 und 70 % und einem mittleren Porendurchmesser zwischen 5 und 1100 Mikron aufweist* wobei die genannte poröse Ventilmetallschicht durch Imprägnierung mit einem elektrokatalytischen Material aktiviert worden ist, welches bei Halogenentwicklung eine geringe Oberspannung hat.3. The method according to claim 1, characterized in that the porous and permeable anode consists of a rigid element which has at least one layer of a sintered valve metal powder with a porosity between 20 and 70 % and an average pore diameter between 5 and 1100 microns * wherein the said porous valve metal layer has been activated by impregnation with an electrocatalytic material which has a low upper voltage when halogen is generated. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmetall Titan ist und das elektrokatalytische4. The method according to claim 3, characterized in that the valve metal is titanium and the electrocatalytic one 030049/0506030049/0506 m/20 143 . <g. 2322275m / 20 143. <g. 2322275 267.086-6ermany267.086-6ermany Material aus mindestens einem Metall,ausgewählt aus der Gruppe Platin, Palladium^Ruthenium, Iridium, Osmium und Rhodium in metallischer Form oder als Oxide, besteht.Material of at least one metal selected from Group platinum, palladium ^ ruthenium, iridium, osmium and Rhodium in metallic form or as oxides exists. 5. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Dicke der genannten porösen permeablen Anode hindurch eine hydrostatische Druckdifferenz konstant aufrechterhalten wird» die zwischen 0 und 1 m Wassersäule, in positiver Richtung von der Soleseite zur Elektrolytseite der Anode, beträgt.5. The method according to claim t, characterized in that through the thickness of said porous permeable anode maintain a constant hydrostatic pressure differential therethrough becomes »the water column between 0 and 1 m, in a positive direction from the brine side to the electrolyte side the anode. 6. Verfahren nach Anspruch t» dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenoberflächen der Elektrolysezelle parallel zueinander angeordnet sind und beide in parallelen Ebenen in Bezug auf die Stromlinien des durch die Zelle fließenden Wassers liegen.6. The method according to claim t »characterized in that the electrode surfaces of the electrolytic cell are arranged parallel to one another and both in parallel planes in relation to the streamlines of the flowing through the cell Lying in the water. 7. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der mit der porösen und permeablen Anode in Kontakt stehenden Solelösung im wesentlichen konstant gehalten wird durch Zwangsumlauf der Sole durch das Soleabteil der Elektrolysezelle und durch die Konzentrierungsvorrichtung» die außerhalb der Elektrolysezelle angebracht ist.7. The method according to claim t, characterized in that the concentration of the brine solution in contact with the porous and permeable anode is essentially is kept constant by forced circulation of the brine through the brine compartment of the electrolysis cell and through the Concentration device »which is installed outside the electrolytic cell. 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatische Druckdifferenz durch die Dicke der genannten porösen und permeablen Anode selbstätig konstant gehalten wird durch eine automatische Kontrollvorrichtung, die auf ein Kontrollventil, welches im abwärts in die Elektrolysezelle fließenden Teil des Solekreislaufes angeordnet ist, einwirken kann, wobei die Kontrollvorrichtung durch zwei Druckmeßgeräte betätigt wird, von welchen eines in der Soleabteilung der Elektrolysezelle und das andere in der Wasserabteilung der Elektrolys8. The method according to claim 5, characterized in that the hydrostatic pressure difference through the thickness of said porous and permeable anode is automatically kept constant by an automatic control device which is on a control valve which is arranged in the part of the brine circuit flowing downwards into the electrolysis cell, can act, the control device being operated by two pressure gauges, one of which is in the brine section of the electrolysis cell and the other in the water section of the electrolysis 030049/0506030049/0506 zelle angeordnet ist.cell is arranged. 9. Verfahren zur elektrolytischen Erzeugung einer wäßrigen Lösung von Natriumhypochlorit durch Elektrolyse einer Natriumchloridlösung bei einer Temperatur unterhalb von 25°C, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasser durch eine Elektrolysezelle fließen läßt, die aus einer Kathode und einer porösen permeablen Anode mit einer geringen Oberspannung gegenüber der Chlorentwicklung besteht, wobei die Anodenoberfläche, die dem Wasserfluß nicht ausgesetzt ist, ständig in Kontakt mit Sole ist, die mindestens9. A method for the electrolytic generation of an aqueous solution of sodium hypochlorite by electrolysis of a Sodium chloride solution at a temperature below 25 ° C, characterized in that water is through a Lets flow electrolytic cell, which consists of a cathode and a porous permeable anode with a low upper voltage compared to the chlorine evolution, wherein the anode surface, which is not exposed to the flow of water, is in constant contact with brine for at least 25 g/l Natriumchlorid enthaltend daß man den hydrodynamischen Fluß church die genannte poröse permeable Anode beschränkt, indem man die hydrostatische Druckdifferenz durch die Dicke der genannten Anode hindurch regelt, so daß ein Gewichtsverhältnis von aktivem Halogen zu Halogenid welche in der aus der Zelle ausfließenden Lösung enthalten sind, größer als 0,2 aufrechterhalten wird.25 g / l sodium chloride containing that the hydrodynamic flow church the said porous permeable anode limited by regulating the hydrostatic pressure difference through the thickness of said anode, see above that a weight ratio of active halogen to halide contained in the solution flowing out of the cell are maintained greater than 0.2. 10. Elektrolysezelle ohne Diaphragma» dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem ersten Abteil (2), das eine poröse, permeable Anode (5} und eine Kathode (3) enthält, die einen Elektroden spalt bilden, einem zweiten Abteil (4), das vom ersten Abteil (2) durch die poröse permeable Anode (5) getrennt ist, einer Vorrichtung für die Zirkulation eines Elektrolyten durch das zweite Abteil (4), einer Vorrichtung für die Zirkulation eines zweiten Elektrolyten durch den Elektrodenspalt des ersten Abteils (2), einer Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten hydrostatischen Druckabfalles zwischen den beiden Abteilen (2, 4) durch die genannte poröse Anode (5) und einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektrolysestromes zwischen der genannten Kathode (3) und Anode (5), besteht.10. Electrolytic cell without diaphragm »characterized in that that it consists of a first compartment (2) which contains a porous, permeable anode (5} and a cathode (3) which form an electrode gap, a second compartment (4), which is separated from the first compartment (2) by the porous permeable anode (5), a device for the Circulation of an electrolyte through the second compartment (4), a device for the circulation of a second Electrolytes through the electrode gap of the first compartment (2), a device for maintaining a constant hydrostatic pressure drop between the two compartments (2, 4) through said porous anode (5) and a device for generating an electrolysis current between said cathode (3) and anode (5), consists. 030049/0508030049/0508 11. Elektrolysezelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse permeable Anode (5) aus einem starren Element mit mindestens einer Schicht eines gesinterten , Ventilmetallpulvers besteht, wobei die genannte Schicht < eine Porosität zwischen 20 und 70 % aufweist, einen mittlet ren Porendurchmesser zwischen 5 und 100 Mikron hat und durch Imprägnierung mit einem elektrokatalytischen Materia aktiviert worden ist.11. Electrolytic cell according to claim 10, characterized in that the porous permeable anode (5) consists of a rigid Element with at least one layer of a sintered valve metal powder, said layer < has a porosity between 20 and 70%, a middle ren pore diameter between 5 and 100 microns and by impregnation with an electrocatalytic material has been activated. 12. Elektrolysezelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmetall Titan ist und das elektrokatalytische Material aus mindestens einem Metall besteht, welches aus der Gruppe Platin, Palladium, Ruthenium, Iridium, Rhodium und Osmium in metallischer Form oder als Oxid, ausgewählt ist.12. Electrolysis cell according to claim 11, characterized in that the valve metal is titanium and the electrocatalytic one Material consists of at least one metal from the group consisting of platinum, palladium, ruthenium, iridium, rhodium and osmium in metallic form or as oxide is selected. 13. Elektrolysezelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrokatalytische Material Titandioxid und Rutheniumdioxid in Mischkristall-Form ist.13. Electrolytic cell according to claim 12, characterized in that the electrocatalytic material and titanium dioxide Ruthenium dioxide is in solid solution form. 14. Elektrolysezelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode einen aus gesintertem Titanpulver hergestellten Körper darstellt.14. Electrolytic cell according to claim 10, characterized in that the anode is made of a sintered titanium powder Body represents. 15. Elektrolysezelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus einem Ventilmetallnetz, welches mit einer Schicht von gesinterten Ventilmetall teilchen versehen ist, besteht.15. Electrolytic cell according to claim 10, characterized in that the anode consists of a valve metal network, which with a layer of sintered valve metal particles is provided. 030049/0506030049/0506
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