DE3542234A1

DE3542234A1 - Verfahren zur reinigung von kathoden bei der alkalichloridelektrolyse

Info

Publication number: DE3542234A1
Application number: DE19853542234
Authority: DE
Inventors: Franz-Rudolf Dr Minz
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1985-11-29
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1987-06-04
Also published as: JPS62133096A; EP0224790A1; NO864508D0; FI864842A0; FI864842A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung kathodisch abgeschiedener metallischer Verunreinigungen bei der Alkalichloridelektrolyse.

Als Kathodenmaterial bei der Alkalichloridelektrolyse kann jedes unter den Elektrolysebedingungen beständige Material verwendet werden. Da die Zellenspannung unter anderem auch vom Abscheidungspotential der Protonen an der Kathode bestimmt wird, ist man bestrebt, ein Material mit möglichst niedriger H₂-Überspannung auszuwählen. Derartige Materialien sind beschrieben in den EP-A 1 29 231, EP-A 1 29 374 und DE-A 33 22 169.

Diesen Kathoden ist jedoch gemeinsam, daß neben Wasserstoff auch in bezug auf das Kathodenmaterial unedlere Metalle, die spurenweise im Elektrolyten vorhanden sind, abgeschieden werden. Diese Spuren lassen sich häufig nicht vermeiden, wenn z. B. aus Gründen der Wärmebilanz der Katholyt im Kreislauf geführt und über einen Wärmetauscher geleitet werden muß.

Die geringe Korrosionsrate eines als beständig geltenden Materials reicht aus, den Katholyten mit Spuren zu vergiften. Durch den Getterungseffekt der Kathode wird das anfangs niedrige H₂-Abscheidungspotential zu höheren Werten verschoben, d. h. die Zellenspannung steigt im Laufe der Zeit an. Dieser Spannungsanstieg richtet sich u. a. nach Art und Konzentration der Verunreinigungen; so kann z. B. ein Gehalt von 1 ppm Fe im zugespeisten Elektrolyten die Zellenspannung im Laufe von einigen Wochen bis auf das Niveau einer reinen Weichstahlkathode ansteigen lassen.

Es wäre denkbar, die Verunreinigung aus dem Katholytstrom in einer vorgeschalteten Zelle kathodisch abzuscheiden. Bei der Vielzahl von Zellen, die normalerweise in einer Produktionsanlage vorhanden sind, wäre jedoch der zu reinigende Volumenstrom in der Regel zu groß.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese für eine optimale Betriebsweise einer Alkalichloridelektrolyse entstehenden Nachteile zu beseitigen.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß dies dadurch gelingt, indem die elektrolytgefüllte Kammer kurzgeschlossen wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Entfernung kathodisch abgeschiedener metallischer Verunreinigungen bei der Alkalichloridelektrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle kurzgeschlossen und der Elektrolyt ausgeschleust wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar unabhängig vom Typ der Elektrolyse, also für den Fall, daß die Elektrolysezelle eine ungeteilte Zelle, insbesondere eine Amalgamzelle ist, oder auch für den Fall, daß die Elektrolysezelle eine geteilte Zelle, insbesondere eine Diaphragma- oder Membranzelle, ist.

Je nach Art der Elektrolyse, des Kathodenmaterials oder der Verunreinigungen sollte der Kurzschluß für 10 Minuten bis 10 Stunden durchgeführt werden. Besonders günstige Ergebnisse auch im Hinblick auf wirtschaftliche Faktoren werden erhalten, wenn der Kurzschluß für 30 Minuten bis 5 Stunden durchgeführt wird.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß auf vorhandene Installationen zurückgegriffen werden kann. Ein Schalter zum Überbrücken einer Zelle ist nach dem Stand der Technik vorhanden, um bei Reparaturarbeiten an einer Zelle oder beim Erneuern des Diaphragmas bzw. der Membranen die entsprechende Zelle aus dem Stromkreis ausbinden zu können. Weiterhin vermeidet das erfindungsgemäße Verfahren die Verwendung von elektrolytfremden Zusätzen, wie sie z. B. in den EP- A 1 32 816 und EP-A 1 36 794 beschrieben werden.

Die auf der Kathode abgeschiedenen Verunreinigungen gehen wieder in Lösung, wenn die Zelle elektrisch überbrückt wird.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Falle des Membran- oder Diphragmaverfahrens auch erreicht, wenn nur der Katholyt ausgeschleust wird. Weiterhin sollte die Kathodenkammer mit Katholyt gespült werden. Der ablaufende Katholyt wird nicht in den Kreislauf zurückgeleitet, sondern getrennt aufgefangen. Die hier anfallende Lauge kann vorteilhaft zur Alkalisierung der Sole vor der Reinigung eingesetzt werden.

Die Erfindung wird im nachfolgenden Beispiel erläutert, ohne daß hierin eine Einschränkung zu sehen ist.

Beispiel

Durch eine handelsübliche Membranzelle zur Elektrolyse von NaCl wurde bei einer spezifischen Belastung von 3 KA/m² je 1 m³ Anolyt und Katholyt geleitet. Der Katholytstrom wurde über einen Sammelbehälter und einen Wärmetauscher aus Incolloy im Kreislauf geführt. Eine der Produktion an NaOH entsprechende Menge Wasser wurde dem Katholyt-Kreislauf zugespeist und die resultierende Menge NaOH-Lösung wurde abgezogen. Die Zelle enthielt mit Edelmetall beschichtete Nickelkathoden. Die Zellenspannung stieg im Laufe von 3 Monaten um 250 mV an. Eine Analyse ergab im Katholytzulauf eine Konzentration von ca. 0,1 ppm Fe, im Ablauf von ≦ωτ 0,06 ppm. Nach drei Monaten wurde die Zelle elektrisch überbrückt. 3 Stunden lang wurde die Zelle mit 1/3 der während des Betriebs üblichen Elektrolytmenge gespült. Der ablaufende Katholyt wies eine um den Faktor 10 höhere Eisen-Konzentration auf als der Zulauf. Der so mit abgelöstem Fe angereicherte Katholyt wurde getrennt aufgefangen und zur alkalischen "Solefällung" verwendet. Nach dem Wiedereinschalten lag die Zellenspannung um 200 mV unter dem Ausschaltwert und stieg in demselben Maß wie vorher wieder an.

Eine kurzfristig aufgetretene höhere Fe-Zulaufkonzentration bewirkte sofort einen entsprechenden sprunghaften Anstieg der Zellenspannung, der durch die oben beschriebene Maßnahme wieder vollständig rückgängig gemacht werden konnte.

Claims

1. Verfahren zur Entfernung kathodisch abgeschiedener metallischer Verunreinigungen bei der Alkalichloridelektrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle kurzgeschlossen und der Elektrolyt ausgeschleust wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle eine ungeteilte Zelle, insbesondere eine Amalgamzelle ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle eine geteilte Zelle, insbesondere eine Diaphragma- oder Membranzelle, ist.

4. Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschluß für 10 min bis 10 Stunden durchgeführt wird.

5. Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschluß für 30 min bis 5 Stunden durchgeführt wird.

6. Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Katholyt ausgeschleust wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katholyt wieder eingesetzt wird zur Alkalisierung des Anolyten.