DE332200C - Verfahren zur elektrischen Herstellung von kolloiden Metalloxyden - Google Patents

Verfahren zur elektrischen Herstellung von kolloiden Metalloxyden

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DE332200C
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colloidal
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0004Preparation of sols

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

  • Verfahren zur elektrischen Herstellung von kolloiden Metalloxyden.
  • Die bisher gebräuchlichen Methoden immer Kolloiddarstellung auf elektrischem Wege beruhen im wesentlichen auf zwei Verfahren, nämlich dem von Bredig, wonach zwischen Metallelektroden unter Wasser ein Gleichstromlichtbogen erzeugt wird, und auf dem Verfahren von Svedberg, das sich der oszillierenden Entladung eines größeren Funkeninduktors bedient und besonders Iür nicht wässerige Dispersionsmittel,. weniger gut für Wasser, anwendbar ist. In beiden Fällen werden die Elektroden zu Metallsolen zerstäubt, und zwar, wie neuere Forschungen wahrscheinlich gemacht haben, durch die thermische bzw. thermischmechanische Wirkung der elektrischen Entladungen, wobei in dem Verfahren nach Bredig hauptsächlich die Kathode, im Verfahren nach Svedberg beide Elektroden in gleichem Maße angegriffen werden. Die entstehenden kolloiden Lösungen enthalten im wesentlichen das Metall als solches; Oxyde und andere chemische Umwandlungsprodukte treten nur als unvermeidliche und unerwünschte Nebenbestandteile auf.
  • Die erhaltenen MetallsoIen sind gewöhnlich wenig konzentriert und relativ unbeständig; Schutzkolloide lassen sich bei diesen Verfahren wegen der zersetzenden Wirkung der starken Entladungen nur in sehr beschränktem Umfang zur Erhöhung der Konzentration benutzen; auch ist die Teilchengröße der kolloiden Metalle bei der Darstellung nicht regulierbar.
  • Es wurde nun gefunden, daß man kolloide Metalloxyde erhält, wenn man in einem Hauptstromkreis Elektroden aus dem Metall, dessen kolloides Oxyd hergestellt werden soll, in einem Dispersionsmittel durch einen elektrolytischen Strom anodisch oxydiert und die gebildete Oxydationsschicht durch die Entladung eines im Nebenstromkreis parallel geschalteten Kondensators in das Dispersionsmittel zerstäubt.
  • Die für den Hauptstromkreis erforderliche Spannung kann hundert bis einige hundert Volt betragen. Sie ist somit etwas höher als die bei der Bredigschen Methode angewendete Spannung (etwa 50 Volt), dagegen wesentlich niedriger als die einer Induktorentladung nach der Methode von Svedberg (mindestens einige tausend Volt). Als Dispersionsmittel kommt in erster Linie Wasser in Betracht; es lassen sich aber z. B. auch wässerige Lösungen verwenden. Man kann sowohl mit Gleichstrom als mit Wechselstrom arbeiten.
  • Bei Benutzung von Gleichstrom geht die Kolloidbildung theoretisch ausschließlich von der Anode aus ; ein Teil des Stromes fließt nämlich elektrolytisch durch den Hauptkreis, veranlaßt dort an den Elektroden das Auftreten der normalen elektrolytischen Vorgänge und erzeugt durch Oxydation das Auftreten einer Oxydhaut bzw. oxydischen Passivierungsschicht auf der Anode. Über diesen elektrolytischen Strom des Hauptstromkreises lagert sich dann die schnell schwingende Entladung des Kondensators im Nebenstromkreis, die bewirkt, daß die anodische Oxydhaut immer wieder durch Zerstäubung abgerissen und in dem Dispersionsmedium in kolloider Form zerteilt wird. Die Möglichkeit der Verwendung von Wechselstrom bei dem vorliegenden Verfahren beruht darauf, daß, wie sich überraschenderweise ergab, beim Stromwechsel die vorher an der einen Elektrode gebildete Oxydhaut durch Reduktion nicht zerstört wird. Das kolloide Oxyd wird bei der Anwendung von Wechselstrom von beiden Elektroden geliefert, die also gleichmäßig verbraucht werden. Dieser Umstand sowie die größere Betriebssicherheit machen die Benutzung von Wechselstrom für das vorliegende Verfahren besonders vorteilhaft.
  • Bei Verwendung gewisser Metalle als Elektrodenmaterial, z. B. von Kupfer, läßt es sich nicht immer ganz vermeiden, daß außer der Oxydhaut auch etwas reines Metall zerstäubt wird. Diese Metallteilchen setzen sich aber als verhältnismäßig grober Niederschlag rasch zu Boden, der sich leicht von der kolloiden Lösung trennen 1läßt. Die erhaltenen Lösungen sind bei nicht zu hoher Konzentration und einer ein gewisses Maß nicht übersteigenden Teilchengröße sogar bei Anwendung von reinem Wasser als Dispersionsmittel sehr bebeständig und enthalten das Metalloxyd in sehr reaktionsfähiger Form. Zum Zwecke der Konzentrierung können die Lösungen nachträglich mit Schutzkolloiden, z. B. Gelatine oder Eiweiß, versetzt und eingeengt werden.
  • Man kann diese Schutzkolloide auch schon bei Beginn der Darstellung dem Dispersionsmittel zusetzen. Es hat sich gezeigt, daß man durch Bemessung der bestimmenden Faktoren in den Ausführungsmitteln des Verfahrens, z. B. Spannung und Kapazität des Kondensators, Dimensionen des Elekrolysiergefäßes und der Elektroden, die Größe der kolloiden Metalloxydteilchen beeinflussen kann.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung unterscheidet sich also in wesentlicl : en Punkten von den bisher bekannten elektrischen Methoden zur Herstellung von Kolloiden. Es liefert nicht kolloides ^Metall, sondern kolloides Metalloxyd;' dabei wird das Metalloxyd selbst elektrolytisch erzeugt und die Funkenentladung im Kondensatorkreis nur als Mittel zur Zerstäubung des so gebildeten Metalloxyds angewendet. Die Beschaffenheit, d. h. der Verteilungsgrad, der darzustellenden kolloiden Metalloxyde kann durch Bemessung der Ausführungsmittel geregelt werden. Die thermische, zersetzende Wirkung der Entladung ist durch die verhältnismäßig geringe Stärke der letzteren auf ein A ! Minimum gebracht, was die Anwendung von Schutzkolloiden schon beim Darstellungsprozeß ermöglicht. Endlich ist der zur Erzeugung von kolloiden Lösungen von gleichem Gehalt (auf reines Metall berechnet) benötigte Energieverbrauch beim vorliegenden Verfahren wesentlich geringer als bei den auf thermischer oder thermisch-mecl1anischer Wirkung der Entladung beruhenden bekannten Herstellungsmethoden.
  • Beispiele.
  • I. Zur Herstellung von kolloidem Kupferoxyd wurde durch zwei Kupferelektroden, die in Wasser álsDispersionsmittel tauchten, Gleichstrom von IOO Volt Spannung und einer Stromstärke von 0,1 Amp. geleitet. Der in den Nebenstromkreis eingeschaltete Kondensator besaß eine Kapazität von etwa O, OOI M. F.
  • Nach einer Versuchsdauer von 15. Minuten ergab sich an der Kathode ein Gewichtsverlust von 1,9 mg und an der Anode ein solcher von 15,4 mg. Die erhaltene Lösung von kolloidem Kupferoxyd, die anfangs grün war, aber bald braun wurde, wies einen Gehalt von 14,6 mg kolloidem Kupferoxyd in 500 ccm Wasser auf.
  • 2. Zur Herstellung von kolloidem Kupferoxyd wurde durch zwei Kupferelektroden, die in Wasser als Dispersionsmittel tauchten, Wechselstrom von 250 Volt Spannung und o, os Amp. Stromstärke geleitet. Der Korn= densator besaß eine Kapazität von etwa 0, OOI M. F. Nach einer Versuchsdauer von I5 Minuten ergab sich für beide Elektroden zusammen ein Gewichtsverlust von 45,8 mg.
  • Die erhaltene Lösung wies in 500 ccm Wasser einen Gehalt von 35,1 mg kolloidem Kupferoxyd auf.
  • 3. Zur Herstellung von kolloidem Nickeloxyd wurden zwei Nickelelektroden in Wasser als Dispersionsmittel getaucht und Wechselstrom von 250 Volt und 0,25 Amp. durchgeschickt. Die Kapazität im Nebenstromkreis betrug 0, OOI M. F. Nach einer Versuchsdauer von 15 Minuten betrug der Metailverlust der Elektroden 40,2 mg. Die erhaltene kolloide Lösung besaß nach dem Absitzen des beigemengten Metalls einen Gehalt von 18,2 mg Nickel in oxydischer Form auf 500 ccm Wasser.
  • 4. Zur Herstellung von kolloidem Eisenoxyd wurden Eisenelektroden in Wasser als Dispersionsmittel getaucht und Gleichstrom von 100 Volt und O, I Amp. durchgeleitet. Die Kapazität im Nebenkreise betrug etwa 0, M. F.
  • Der Gewichtsverlust an der Anode betrug 36,2 mg, der an der Kathode 6,o mg und die Konzentration der kolloiden Eisenoxydlösung nach dem Absitzen des beigemengten Metalls 28,6 mg in 500 ccm.
  • 5. In derselben Weise sind Oxyde und Hydroxy, de von Blei, Zink und Cadmium in kolloider Lösung von entsprechender Konzentration hergestellt worden. Das Verfahren ist ferner auch in gleicher Weise - auf Metalllegierungen anwendbar, z. B. auf solche aus Kupfer und Zink oder aus Kupfer und Aluminium.

Claims (1)

  1. PATENT-ANSPRUCH: Verfahren zur elektrischen Herstellung von kolloiden Metalloxyden, dadurch bekennzeichnet, daß in einem mit Gleichstrom oder Wechselstrom gespeisten Hauptstromkreis Elektroden aus dem Metall, dessen Oxyd hergestellt werden soll, in einem Dispersionsmittel, dem eventueii ein Schutzkolloid zugesetzt wird, durch einen elektrolytischen Strom anodisch oxydiert und die gebildeten Oxydschichten durch Entladungen eines in einem Nebenstromkreis zu den Elektroden parallel geschalteten Kondensators in das Dispersionsmittel zerstäubt werden.
DE1919332200D 1919-09-04 1919-09-04 Verfahren zur elektrischen Herstellung von kolloiden Metalloxyden Expired DE332200C (de)

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