DE3922959A1

DE3922959A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur regelung eines elektrodenpotentials bei der elektrolyse

Info

Publication number: DE3922959A1
Application number: DE19893922959
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Phys Dittrich; Theodor Gruessner; Peter Tuemmel
Original assignee: DEFA ZENTRALSTELLE fur FILMTE
Current assignee: DEFA ZENTRALSTELLE fur FILMTE
Priority date: 1988-08-05
Filing date: 1989-07-12
Publication date: 1989-12-21
Also published as: DD277816A3; BG50110A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanord nung zur Regelung eines Elektrodenpotentials bei der Elektrolyse, vorzugsweise bei der Silberrückgewinnung aus fotografischen Lösun gen. Anwendungsgebiet der Erfindung ist die elektrolytische Rückge winnung oder die Gewinnung von Metallen aus metallhaltigen Lösun gen.

Es ist bekannt, bei der Mehrstoffverarmungselektrolyse, insbe sondere aus silberhaltigen fotografischen Lösungen, im Interesse ökonomischer und ökologischer Belange, den Elektrolyseprozeß so zu optimieren, daß trotz hoher Leistungskennziffern auch bei sehr kleinen Metallkonzentrationen in der metallhaltigen Lösung die Lösungszersetzung im Interesse einer hohen Wiederverwendungs rate gebrauchter Lösungen minimiert wird. Dabei ist das Poten tial der Arbeitskatode des Elektrolyseurs für den Metallrückge winnungsprozeß, insbesondere von Silber aus fotografischen Fixier bädern, die prozeßbestimmende Größe hinsichtlich der Qualität des abgeschiedenen Metalls, der Beeinflussung der Lösung bezüglich ihrer Zersetzung während des Elektrolyseprozesses und der Leistungs fähigkeit der Elektrolysegeräte. Zur Anpassung des Katodenpotentials an den momentanen Metallgehalt einer Lösung, insbesondere den Sil bergehalt, beschreibt das DD-WP 2 34 691 ein Verfahren und eine Schaltungsanordung bei der Elektrolyse für eine von einem Elek trodenpotential angesteuerte Regelschaltung. Dieser Vorschlag ist dadurch gekennzeichnet, daß zu einem von einem Elektroden potential, vorzugsweise dem Katodenpotential, abgeleiteten Regelungssignal ein vom Elektrolysestrom zusätzlich abge leitetes Regelungssignal addiert und eine daraus abgelei tete Regelgröße einer Regelschaltung zugeführt wird, deren Ausgangsspannung eine im Elektrolysestromkreis ange ordnete elektronische Leistungsstufe ansteuert. Das Elektro denpotential, gemessen gegen eine Bezugselektrode, ist stromabhängig. Dieses bekannte Verfahren zur kontinuier lichen Verschiebung eines Elektrodenpotentials verwendet ein nur indirekt von der Metallionenkonzentration abhängi ges Korrektursignal, das dem Elektrolysestrom proportional ist, nicht aber direkt von der Metallionenkonzentration in der Lösung gewonnen wird.

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß der Strom verstärkungsfaktor für die Regelungsschaltung des Elektro lyseurs, von dem das zu verschiebende Elektrodenpotential abhängt, nicht frei wählbar ist und theoretisch nur klei ner bzw. gleich dem Faktor 2 sein kann. Bei größeren not wendigen Stromverstärkungsfaktoren führt das Verfahren zu Instabilitäten im Regelkreis, in Extremfällen auch zum un erwünschten Maximalstrom.

Zweck der Erfindung ist die ökonomische und ökologische Op timierung der Abscheideelektrolyse, insbesondere von Sil ber aus fotografischen Lösungen, wobei bei hoher Abscheide leistung, auch bei sehr kleinen Metallkonzentrationen in den Lösungen, die Badzersetzung minimiert wird, um eine hohe Wiederverwendungsrate entmetallisierter Lösungen zu erreichen und gleichzeitig eine qualitativ hochwertige Metallabscheidung zu ermöglichen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Regelung eines Elektrodenpotentials bei der Elektrolyse, insbesondere der Mehrstoffverarmungs elektrolyse, vorzugsweise bei der Silberrückgewinnung aus fotografischen Lösungen, zu entwickeln, die mittels einer Regelschaltung einen Leistungsgleichrichter für einen Elek trolyseur derart ansteuern, daß der Sollwert für das Elek trodenpotential frei wählbar und in Abhängigkeit von der Metallionenkonzentration im Elektrolyten führbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Regelung eines Elektrodenpo tentials bei der Elektrolyse über eine von einem Elektro denpotential angesteuerte Regelungsschaltung gelöst, deren Regelungssignal einem im Elektrolysestromkreis angeordneten Leistungsgleichrichter zugeführt wird, wobei dieses vom Elektrolysestrom beeinflußte Elektrodenpotential mittels einer Bezugselektrode gemessen wird. Das Verfahren ist da durch gekennzeichnet, daß das vom Elektrodenpotential ab geleitete Signal in der Regelungsschaltung durch ein vom Elektrolysestrom nicht beeinflußtes, nur von der momenta nen Metallionenkonzentration im Elektrolyten abhängiges und von einer zweiten Meßelektrode im Elektrolyten gemessenes Potential korrigiert wird. Das elektrolysestromabhängige Elektrodenpotential und das metallionenabhängige Potential werden dabei in bezug auf eine gemeinsame Bezugselektrode bestimmt.

Als zweite Meßelektrode für die Messung der Metallionenkon zentration wird ein Meßwertgeber verwendet, der aus dem ab zuscheidenden Metall oder dessen Metallsulfid besteht, bei der elektrolytischen Silberrückgewinnung aus metallischem Silber oder Silbersulfid.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Elektrolysegerät mit Anode und Katode, einem regelbaren Leistungsgleichrichter, einer diesen ansteuernden Regelungsschaltung und Meßwertauf nehmern im Elektrolyten des Elektrolysegerätes und ist dadurch gekennzeichnet daß eine Abscheideelektrode, vorzugsweise die Katode, eines Elektrolyseurs mit einem Eingang eines ersten Differenzverstärkers, eine Be zugselektrode mit dem zweiten Eingang dieses ersten Differenzverstärkers und gleichzeitig mit einem Ein gang eines zweiten Differenzverstärkers und eine nur die Metallionenkonzentration im Elektrolyten messende zweite Meßelektrode mit dem zweiten Eingang des zwei ten Differenzverstärkers verbunden sind. Der Ausgang des ersten Differenzverstärkers ist auf einen Eingang eines dritten Differenzverstärkers und der Ausgang des zweiten Differenzverstärkers auf einen Eingang eines vierten Differenzverstärkers geführt, deren jeweils zweite Eingänge mit einer Referenzspannung beaufschlagt und der zweite Eingang des dritten Differenzverstärkers additiv mit dem Ausgang des vierten Differenzverstärkers verbunden sind. Der Ausgang des dritten Differenzverstär kers ist mit dem Eingang des regelbaren Leistungsgleich richters verbunden.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei spiel näher erläutert werden. In der Abbildung zeigt die Figur

eine Darstellung der Schaltungsanordnung zur Regelung eines Elektrodenpotentials bei der Elektrolyse.

In einem Elektrolysegerät 1 sind eine Abscheideelektrode, die Katode 2, eine Bezugselektrode 3 und eine zweite Meß elektrode, die Sensitrode 4, die für eine Silberabscheidung aus silberhaltigen Flüssigkeiten aus Silber oder Silbersulfid besteht, sonst aus einem abzuscheidenden Metall oder dessen Metallsulfid, mit Flüssigkeitskontakt zum Elektrolyten ange ordnet. Die Potentialdifferenz zwischen Katode 2 und Bezugs elektrode 3 wird mit einem ersten Differenzverstärker dem Ope rationsverstärker 5, verstärkt und danach dem invertierenden Eingang eines dritten Differenzverstärkers, dem Operationsver stärker 6, zugeführt.

Gleichzeitig verstärkt ein zweiter Differenzverstärker, der Operationsverstärker 8, das Differenzsignal von der Sen sitrode 4 und der Bezugselektrode 3, wobei dessen Ausgang auf den invertierenden Eingang eines vierten Differenzverstärkers, den Operationsverstärker 9, geführt ist. Um einen gemeinsamen Bezug für das elektrolysestromabhängige und das metallionen abhängige Potential zu erhalten, wird die Bezugselektrode 3 gleichzeitig mit den nichtinvertierenden Eingängen des Operations verstärkers 5 und des Operationsverstärkers 8 verbunden. Die Sensitrode 4 liegt an dem invertierenden Eingang des Ope rationsverstärkers 8. Der Ausgang dieses Operationsverstärkers 8 ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 9 verbunden, dessen nichtinvertierender Eingang über ein Potentio meter 10 mit einer Referenzspannung zur Einstellung des Einsatz punktes für das metallionenabhängige Korrektursignal beauf schlagt ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 9 ist über ein Potentiometer 11 zur Einstellung der Signalgröße am nicht invertierenden Eingang 12 des Operationsverstärkers 6 über einen Widerstand 13 additiv mit einer an einem Potentiometer 7 einstell baren Spannung für einen frei wählbaren Sollwert für ein konstan tes Potential der Katode 2 über einen Widerstand 14 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers gibt danach eine Stellgröße an einem regelbaren Leistungsgleichrichter 15 ab. Damit folgen die Stellgröße, die Zellspannung und der Elektrolysestrom sowohl dem ge messenen Katodenpotential als auch der gemessenen momentanen Metall ionenkonzentration im Elektrolyten. Mit der Anwendung eines durch direkte Messung der Metallionenkonzentration im Elektrolyten gewon nenen Korrektursignals für den Sollwert eines Elektrodenpotentials bleiben alle Vorteile bekannter Verfahren uneingeschränkt erhalten. Zusätzliche Vorteile sind die unbegrenzte Nutzung des vollen Regel bereiches für den Elektrolysestrom, größere Abscheideleistungen bei höheren Metallionenkonzentrationen im Elektrolyten und eine die Lösung schonende Betriebsweise bei geringen Metallionenkonzen trationen.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 - Elektrolysegerät
2 - Katode
3 - Bezugselektrode
4 - Sensitrode
5 - erster Differenzverstärker
6 - dritter Differenzverstärker
7 - Potentiometer
8 - zweiter Differenzverstärker
9 - vierter Differenzverstärker
10 - Potentiometer
11 - Potentiometer
12 - nichtinventierender Eingang des 3. Differenzverstärkers
13 - Widerstand
14 - Widerstand
15 - Leistungsgleichrichter

Claims

1. Verfahren zur Regelung eines Elektrodenpotentials bei der Elektrolyse, insbesondere der Mehrstoffverarmungs elektrolyse, vorzugsweise bei der Silberrückgewinnung aus fotografischen Lösungen über eine Regelschaltung, deren Regelungssignal einem im Elektrolysestromkreis angeordneten Leistungsgleichrichter zugeführt wird und die durch ein vom Elektrolysestrom beeinflußtes und mittels einer Bezugselektrode gemessenes Elektroden potential angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Elektrolysestrom abgeleitete Signal des Elektro denpotentials in der Regelungsschaltung durch ein vom Elektrolysestrom nicht beeinflußtes, nur von der momen tanen Metallionenkonzentration im Elektrolyten abhän giges und von einer zweiten Meßelektrode (4) gemessenes Potential korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolysestromabhängige und das metallionenabhän gige Potential in bezug auf eine gemeinsame Bezugselektrode (3) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Meßelektrode (4) für die Messung der Metall ionenkonzentration ein Meßwertgeber verwendet wird, der aus dem abzuscheidenden Metall oder dessen Metallsulfid besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßelektrode (4) für die Silberrückgewinnung aus metallischem Silber oder aus Silbersulfid besteht.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Elektrolysegerät mit Anode und Katode, einem regelbaren Leistungsgleichrich ter, einer diesen ansteuernden Regelungsschaltung und Meßwertaufnahmen im Elektrolyten, dadurch gekennzeich net, daß eine Abscheideelektrode, vorzugsweise die Kato de (2) eines Elektrolysegerätes (1) mit einem Eingang eines ersten Differenzverstärkers (5), eine Bezugselek trode (3) mit dem zweiten Eingang dieses ersten Differenz verstärkers (5) und gleichzeitig mit einem Eingang eines zweiten Differenzverstärkers (8) und eine nur die Metall ionenkonzentration im Elektrolyten messende zweite Meß elektrode (4) mit dem zweiten Eingang des Differenzver stärkers (6) verbunden sind, daß der Ausgang des ersten Differenzverstärkers (5) auf einem Eingang eines dritten Differenzverstärkers (6) und der Ausgang des zweiten Dif ferenzverstärkers (8) auf einen Eingang eines vierten Dif ferenzverstärkers (9) geführt sind, deren jeweils zweite Eingänge mit einer Referenzspannung (7; 10) beaufschlagt und der zweite Eingang des dritten Differenzverstärkers (6) additiv mit dem Ausgang des vierten Differenzverstär kers (9) verbunden sind und daß der Ausgang des dritten Differenzverstärkers (6) zum Eingang eines regelbaren Leistungsgleichrichters (15) geführt ist.