DE4007297C2

DE4007297C2 - Electrolytic cell for the electrolytic treatment of process liquid

Info

Publication number: DE4007297C2
Application number: DE19904007297
Authority: DE
Inventors: Max Dr Mayr; Wolfgang Blatt; Harri Heinke
Original assignee: Heraeus Elektrochemie GmbH
Current assignee: De Nora Deutschland GmbH
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2010-03-09
Also published as: WO1991014026A1; DE4007297A1; EP0518866A1; JPH05504792A; CA2076854A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle zur elektrolytischen Behandlung von Prozeßflüssigkeit bestehend aus flächigen, zueinander parallel angeordneten ebenen Elektroden in einem Trog, welche im Abstand zu wenigstens einer Gegenelektrode angeordnet sind, wobei von der Gegenelektrode aus gesehen wenigstens zwei Elektroden auf einer Seite der Gegenelektrode angeordnet sind und die Elektroden über verschieden große ohmsche oder elektronisch geregelte Anschlußwiderstände mit einer elektrischen Stromversorgung verbunden sind, wobei die Anschlußwiderstände mit zunehmendem Abstand zwischen der Gegenelektrode und der jeweiligen Elektrode abnehmen.The invention relates to an electrolytic cell for electrolytic treatment of process liquid consisting of flat, parallel to each other arranged flat electrodes in a trough, which at least at a distance a counter electrode are arranged, viewed from the counter electrode at least two electrodes are arranged on one side of the counter electrode and the electrodes via different sized ohmic or electronically controlled Connection resistors are connected to an electrical power supply, the connection resistances with increasing distance between the Remove the counter electrode and the respective electrode.

Aus der DE-PS 30 09 956 ist ein Verfahren zu elektrolytischen Behandlung von Prozeßflüssigkeit bekannt, bei dem eine Oxidation der Prozeßflüssigkeit durch geführt wird. In dieser Patentschrift wird ein Verfahren zur elektrochemischen Regenerierung von Chromsäurebädern mittels einer Dialysezelle mit kationen permeabler Membran beschrieben, wobei dreiwertiges Chrom zu sechswertigem Chrom oxidiert und Fremdmetallionen aus dem Bad entfernt werden; als Katholyt wird eine schwach saure wäßrige Lösung aus wasserlöslichem anorganischem Salz, wie Natriumsulfat, Natriumkarbonat eingesetzt; die als Hohlzylinder ausgebildete Katholyt-Kammer ist dabei von einer Anolyt-Kammer umgeben, welche eine perforierte hohlzylindrische Anode aufweist und von der Prozeßflüssigkeit durchströmt wird.From DE-PS 30 09 956 is a process for the electrolytic treatment of Process liquid known in which oxidation of the process liquid by to be led. This patent describes a method for electrochemical Regeneration of chromic acid baths using a dialysis cell with cations permeable membrane described, with trivalent chromium to hexavalent Chromium is oxidized and foreign metal ions are removed from the bath; as a catholyte becomes a weakly acidic aqueous solution of water-soluble inorganic salt, such as sodium sulfate, sodium carbonate; the as a hollow cylinder trained catholyte chamber is surrounded by an anolyte chamber which has a perforated hollow cylindrical anode and the process liquid is flowed through.

Als problematisch erweist sich hier die verhältnismäßig große Membran, welche relativ zerbrechlich und kostspielig ist und andererseits die verhältnismäßig aufwendige Rundzellenkonstruktion. Darüber hinaus ist eine Variation des Flächenverhältnisses zwischen Anode und Kathode sehr eingeschränkt, so daß eine Vergrößerung der für die Oxidation sehr wesentlichen Anodenfläche auf erhebliche konstruktive Schwierigkeiten stößt.The relatively large membrane, which proves to be problematic here is relatively fragile and expensive, and on the other hand it is relatively elaborate round cell construction. In addition, a variation of the Area ratio between anode and cathode very limited, so that an increase in the anode area, which is very important for the oxidation encounters considerable constructional difficulties.

Eine weitere Elektrolysezelle zur elektrolytischen Behandlung von Prozeß flüssigkeit ist aus der DE-PS 36 40 020 und der entsprechenden US-PS 4,786,384 bekannt. Diese Patentschriften beschreiben eine Elektrolysezelle zur elektrolytischen Abscheidung von Metallen aus Metallionen enthaltender Prozeßflüssigkeit, welche aus flächigen, zueinander parallel angeordneten ebenen Elektroden in einem Trog besteht, wobei die als Anode dienenden Elek troden im Abstand zu wenigstens einer als Kathode vorgesehenen Gegenelektrode angeordnet sind; von der Kathode aus gesehen sind wenigstens zwei Anoden auf einer Seite der Kathode angeordnet und die Anoden über verschieden große ohmsche oder elektronisch geregelte Anschlußwiderstände mit einer elektrischen Stromversorgung verbunden, wobei die Anschlußwiderstände mit zunehmendem Ab stand zwischen der Anode und der jeweiligen Kathode so abnehmen, daß jede Kathode mit dem gleichen Strom beaufschlagt wird. Nach der US-PS 4,786,384 ist es auch möglich, Konstantstromquellen einzusetzen, welche über einen jeweils eingebauten elektronisch geregelten Anschlußwiderstand die Kathoden jeweils mit einem Konstant-Strom speisen.Another electrolytic cell for the electrolytic treatment of processes liquid is from DE-PS 36 40 020 and the corresponding US-PS 4,786,384 known. These patents describe an electrolytic cell electrolytic deposition of metals from metal ions Process liquid, which consists of flat, parallel to each other flat electrodes in a trough, the serving as an anode Elek trode at a distance from at least one counter electrode provided as a cathode are arranged; seen from the cathode, there are at least two anodes arranged on one side of the cathode and the anodes over different sizes ohmic or electronically controlled connection resistances with an electrical Power supply connected, the connection resistances with increasing Ab stood between the anode and the respective cathode so that each The same current is applied to the cathode. According to U.S. Patent 4,786,384 it is also possible to use constant current sources, which each have a built-in electronically controlled connection resistance the cathodes each feed with a constant current.

Mit dieser Elektrolysezelle ist jedoch lediglich eine elektrolytische Aus bringung von Metallen aus Metallionen enthaltender Prozeßflüssigkeit möglich, während diese Zelle für die Oxidation von Prozeßflüssigkeiten ungeeignet ist.With this electrolytic cell, however, is only an electrolytic off bringing metals from process liquid containing metal ions possible, while this cell is unsuitable for the oxidation of process liquids.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Elektrolysezelle zur elektro chemischen Oxidation von Prozeßflüssigkeiten anzugeben, bei der eine im Ver hältnis zur Kathodenfläche große Anodenfläche erzielt wird und alle Anoden näherungsweise mit der gleichen Stromstärke beaufschlagt werden.The invention has for its object an electrolysis cell for electro specify chemical oxidation of process fluids, in which a ver Ratio to the cathode area large anode area is achieved and all anodes approximately with the same current.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des An spruchs 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing features of the spell 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements are specified in the subclaims.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die mit Abstand zueinander angeord neten Anoden von den Kathoden durch eine Ionenaustauschermembran getrennt, so daß die Kathodenräume einen eigenen Katholytraum bilden. Dabei ist es möglich, den Katholyten mittels einer Pumpe umzuwälzen, wobei der Katholytraum mit einem Katholytzuführsystem und einem Katholytabführsystem versehen ist; eine Umwälzung der Prozeßflüssigkeit mittels Pumpe ist ebenfalls möglich, wobei die als Anolyt dienende Prozeßflüssigkeit über ein Strömungsverteilersystem dem Anodenraum zugeführt und über ein Anolytabführungssystem aus dem Anolytraum abgeführt wird. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, zwischen zwei sich gegenüberliegenden Katholyträumen eine Vielzahl von Anoden einzusetzen.In a preferred embodiment, they are arranged at a distance from one another neten anodes separated from the cathodes by an ion exchange membrane, so that the cathode spaces form their own catholyte space. It is possible to circulate the catholyte by means of a pump, the catholyte space with a catholyte supply system and a catholyte discharge system is provided; a Circulation of the process liquid by means of a pump is also possible, the process fluid serving as anolyte via a flow distribution system Anode compartment supplied and an anolyte removal system from the anolyte compartment is dissipated. It has proven to be particularly useful between two to use a large number of anodes in opposite catholyte spaces.

Zweckmäßigerweise bestehen Anoden und Kathoden aus ebenen, gleichgroßen, rechteckförmigen Streckmetallen. Diese werden in der Art angeordnet, daß sämt liche Flächen parallel zueinander stehen und die Verbindungslinie der Kanten senkrecht auf den Elektrodenflächen steht. Der Abstand der Anoden unterei nander ist gleich. Die Anschlußwiderstände können entweder aus diskreten Widerständen unterschiedlicher Größe bestehen, die über gleich lange oder verschieden lange Zuleitungen mit der Kathode verbunden sind oder aus Leitungen aus Widerstandsdraht mit unterschiedlicher Länge; weiterhin ist es möglich, elektronisch geregelte Anschlußwiderstände einzusetzen, wozu auch Schaltungsmaßnahmen zur elektronischen Stromregelung in Stromversorgungsge räten bzw. Konstantstromquellen gehören. Anodes and cathodes expediently consist of flat, equally large, rectangular expanded metals. These are arranged in such a way that all surfaces are parallel to each other and the connecting line of the edges is perpendicular to the electrode surfaces. The distance between the anodes nander is the same. The connection resistors can either be discrete Resistors of different sizes exist that are of the same length or supply lines of different lengths are connected to the cathode or off Resistance wire cables of different lengths; it is still possible to use electronically controlled connection resistances, for which purpose Circuit measures for electronic current control in power supply areas counters or constant current sources belong.

Als vorteilhaft erweist sich dabei die gleichmäßige Stromdichte auf allen Anoden, wobei die Kathoden leicht handhabbar und aus kostengünstigem Material hergestellt werden können.The uniform current density on all turns out to be advantageous Anodes, the cathodes being easy to handle and made of inexpensive material can be produced.

Anhand der Fig. 1 bis 4 ist der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.The object of the invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 4.

Dabei zeigtIt shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild eine Zelle mit einer Kathode während Fig. 1 is a block diagram of a cell with a cathode during

Fig. 2 eine Zelle mit zwei Kathoden darstellt. Figure 2 illustrates a cell with two cathodes.

Anhand der Fig. 3a, 3b, 3c sind Elektrolysezellen beschrieben, die in der Mitte des Troges eine Kathode aufweisen, die beidseitig von Anoden umgeben ist.Referring to Figs. 3a, 3b, 3c electrolytic cells are described, having a cathode in the middle of the trough, which is surrounded on both sides of the anodes.

Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen jeweils Zellen in perspektivischer Dar stellung, wobei Fig. 4d die in Fig. 4c erkennbare Gaseinblasvorrichtung darstellt. FIGS. 4a, 4b and 4c show, respectively in perspective cells Dar position, Fig. 4d is shown in Fig 4c. Recognizable gas injector.

Gemäß Fig. 1 enthält Trog 1 mit rechteckigem Grundriß eine der Trogwand 1′ benachbart angeordnete ebene Kathode 2, die mit dem negativen Pol eines Strom anschlusses verbunden ist. Zwischen der parallel zur Trogwand angeordneten Kathode 2 und der gegenüberliegenden Trogwand 1′′ ist eine Vielzahl von ebenen Anoden 3 angeordnet. Die einzelnen Anoden sind dabei über die Anschlußwider stände 4 unterschiedlicher Größe mit dem positiven Pol einer Stromquelle ver bunden.Referring to FIG. 1 trough 1 includes a rectangular ground plan with one of the trough wall 1 'arranged adjacent planar cathode 2, a power terminal is connected to the negative pole. Between the parallel to the trough wall arranged cathode 2 and the opposite trough wall 1 '' a plurality of flat anodes 3 is arranged. The individual anodes are connected via the connection resistors 4 of different sizes with the positive pole of a current source.

Ausgehend von der zur Kathode 2 am weitesten befindlichen Anode 3′ steigen die Anschlußwiderstände bis zu der der Kathode benachbarten Anode 3′′′′′ nach folgendem Schema an:Starting from the anode 3 'furthest from the cathode 2 ', the connection resistances rise up to the anode 3 '' adjacent to the cathode according to the following scheme:

0, R, 3R, 6R, 10R . . . K_n · R,0, R, 3R, 6R, 10R. . . K _n · R,

wobeiin which

K_n = 2 · K_n-1 + 1-K_n-2 K _n = 2 · K _n-1 + 1-K _n-2

ist, n die Gesamtzahl der Anoden angibt und der Widerstandswertn is the total number of anodes and the resistance value

ist, wobei d dem Abstand zur benachbarten Elektrode, A der projizierten Anodenfläche und der Leitfähigkeit der Prozeßflüssigkeit entspricht. Im vorliegenden Fall wirkt auf die entfernteste Anode kein besonderer Anschluß widerstand, sondern nur der allgemeine Leitungswiderstand, dem alle Anodenzu leitungen unterworfen sind.where d is the distance to the neighboring electrode, A is the projected Anode surface and the conductivity of the process liquid corresponds. in the In the present case, no special connection acts on the most distant anode resistance, but only the general line resistance to which all anodes are connected lines are subject.

Zwischen Kathode 2 und Anodenraum 5 kann eine Ionenaustauschermembran 6 ange ordnet sein, die sicherstellt, daß sich die Kathode stets in einem eigenen Katholytraum 7 befindet, während die zu behandelnde Prozeßflüssigkeit dem Anodenraum 5 zugeführt wird. Dabei ist es möglich, den Katholyten mittels Pumpe umzuwälzen, wobei der Katholytraum in seinem unteren Bereich ein von der Pumpe gespeistes Katholytzuführungssystem und in seinem oberen Bereich einen Überlauf aufweist, der über eine Katholytvorlage an die Pumpe angeschlossen ist; dementsprechend ist auch eine Umwälzung der als Anolyt dienenden Prozeß flüssigkeit möglich, wobei diese über ein unterhalb der Anoden befindliches, von der Pumpe gespeistes Strömungsverteilersystem dem Anodenraum zugeführt und über einen im oberen Bereich des Anolytraumes befindlichen Überlauf und einer Anolytvorlage der Pumpe zugeführt wird. Es ist je nach Anwendungsfall auch möglich, auf die Ionenaustauschermembran zu verzichten, so daß sich Kathode und Anoden im gleichen Elektrolyten befinden.Between cathode 2 and anode compartment 5 , an ion exchange membrane 6 can be arranged, which ensures that the cathode is always in its own catholyte compartment 7 , while the process liquid to be treated is supplied to the anode compartment 5 . It is possible to circulate the catholyte by means of a pump, the catholyte space in its lower region having a catholyte supply system fed by the pump and in its upper region an overflow which is connected to the pump via a catholyte reservoir; Accordingly, a circulation of the process serving as anolyte liquid is possible, which is supplied to the anode compartment via a flow distribution system located below the anodes and fed by the pump and is supplied to the pump via an overflow located in the upper region of the anolyte compartment and an anolyte reservoir. Depending on the application, it is also possible to dispense with the ion exchange membrane so that the cathode and anodes are in the same electrolyte.

In Fig. 2 ist eine Anordnung mit zwei sich gegenüberliegenden Kathoden 2′, 2′′ dargestellt, wobei die beiden Kathoden wiederum der Trogwand benachbart ange ordnet sind; anhand dieser Figur ist erkennbar, daß die mittlere Anode 3′ keinen Widerstand zum positiven Anschlußpol aufweist, während die beiden be nachbarten Anoden 3′′ mit einem Anschlußwiderstand des oben definierten Wer tes R versehen sind, der sich wie alle übrigen Anschlußwiderstände aus der obigen Gleichung ergibt; so weisen die Anoden 3′′′ den Widerstandswert 3R auf, während die den Kathoden direkt gegenüberliegenden Anoden 3′′′′′ den Anschluß widerstandswert 10R aufweisen. Wie bereits zu Fig. 1 ausgeführt worden ist, ist es möglich, die beiden Kathoden durch eine Ionenaustauschermembran vom Anodenraum zu trennen, so daß zwei sich gegenüberliegende Katholyträume vor liegen.In Fig. 2, an arrangement with two opposing cathodes 2 ', 2 ''is shown, the two cathodes in turn being arranged adjacent to the trough wall; from this figure it can be seen that the middle anode 3 'has no resistance to the positive connection pole, while the two be adjacent anodes 3 ''are provided with a connection resistance of the value R defined above, which is like all other connection resistances from the above equation results; So the anodes 3 '''have the resistance value 3 R, while the anodes 3 ''''' directly opposite the cathodes have the connection resistance value 10 R. As has already been explained in relation to FIG. 1, it is possible to separate the two cathodes from the anode space by means of an ion exchange membrane, so that there are two opposing catholyte spaces.

Fig. 3a zeigt schematisch eine Elektrolysezelle, die in der Mitte des Troges 1 eine einzige Kathode 2 aufweist; die Kathode ist auf beiden Seiten bis zu beiden Stirnflächen 1′, 1′′ des Troges 1 von der gleichen Anzahl von Anoden umgeben, wobei zwecks besserer Übersicht jeweils nur 5 Anoden darge stellt werden; dabei weisen die Anschlußwiderstände der an den beiden Stirn flächen 1′, 1′′ befindlichen Anoden 3′ den Widerstandswert 0 (Null) auf, d. h. hier ist nur der übliche Leitungswiderstand wirksam; ausgehend von diesen zur Kathode am weitesten entfernten Anoden 3′ steigen die Anschlußwiderstände 4 nach dem bereits vorstehend beschriebenen Schema an, so daß die Anschlußwider stände 4 für die Anoden 3′′, 3′′′, 3′′′′ und 3′′′′′ die Widerstandswerte R, 3R, 6R und 10R aufweisen. Fig. 3a shows schematically an electrolytic cell having a single cathode 2 in the center of the tray 1; the cathode is surrounded on both sides up to both end faces 1 ', 1 ''of the trough 1 by the same number of anodes, only 5 anodes being shown for the sake of clarity; The connection resistances of the anodes 3 'located on the two end faces 1 ', 1 '' have the resistance value 0 (zero), ie only the usual line resistance is effective here; starting from these anodes 3 'furthest from the cathode, the connection resistances 4 rise according to the scheme already described above, so that the connection resistances 4 for the anodes 3 '', 3 ''', 3 '''' and 3 '''''Have the resistance values R, 3 R, 6 R and 10 R.

Fig. 3b zeigt schematisch eine Elektrolysezelle, deren Ano den 3′, 3′′, 3′′′, 3′′′′, 3′′′′′ jeweils über ein einstellbares Stromversor gungsgerät 19 mit einem durch Vorgabe einstellbaren Strom gleicher Größe ver sorgt werden, wobei der negative Anschluß 20 des jeweiligen Stromversorgungs gerätes mit der Kathode 2 verbunden ist. Die Anoden sind mit den Stromversor gungsgeräten 19 über Anschluß 22 lösbar verbunden. Fig. 3b shows schematically an electrolysis cell, the Ano the 3 ', 3 '', 3 ''', 3 '''', 3 '''''each via an adjustable Stromversor supply device 19 with an adjustable current of the same size by default ver are provided, the negative terminal 20 of the respective power supply device is connected to the cathode 2 . The anodes are connected to the power supply devices 19 via connection 22 detachably.

In der Praxis wird gemäß Fig. 3c ein einziges einstellbares Stromversorgungs gerat 19′ mit einer entsprechenden Anzahl von Anschlüssen 22′ eingesetzt, wobei der einzige negative Anschluß 20 mit der Kathode 2 verbunden ist. Dabei ist es wesentlich, daß die Stromstarke aller den Anoden zugeführten Ströme praktisch gleich ist; dies bedeutet, daß die Stromdichte auf den Anoden nicht mehr als ± 10% vom Mittelwert abweicht. In practice, according to FIG. 3c, a single adjustable power supply device 19 'with a corresponding number of connections 22 ' is used, the only negative connection 20 being connected to the cathode 2 . It is essential that the current intensity of all currents supplied to the anodes is practically the same; this means that the current density on the anodes does not deviate from the mean by more than ± 10%.

Auch die anhand der Fig. 3a, 3b, 3c schematisch erläuterten Elektrolyse zellen können mit einer Ionenaustauschermembran ausgestattet sein, so daß die Kathode 2 von einem eigenen Katholytraum umgeben ist.Be cells may also electrolysis schematically explained with reference to Fig. 3a, 3b, 3c equipped with an ion exchange membrane, so that the cathode 2 is surrounded by a separate catholyte.

Fig. 4a zeigt in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Elektro lysezelle, die an zwei sich gegenüberliegenden Stirnwänden jeweils eine Kathode 2′, 2′′ aufweist, die über die Stromschiene 10 mit dem negativen Anschluß verbunden sind; zwischen den Kathoden 2′, 2′′ befinden sich insgesamt 9 Anoden 3, wobei alle Elektroden die gleiche Fläche aufweisen und in gleichen Abständen zueinander parallel angeordnet sind. Fig. 4a shows a perspective view of an electric lysis cell according to the invention, each having a cathode 2 ', 2 ''on two opposite end walls, which are connected via the busbar 10 to the negative terminal; There are a total of 9 anodes 3 between the cathodes 2 ', 2 '', all electrodes having the same area and being arranged in parallel at equal distances from one another.

Der Trog 1 besteht aus elektrolytisch resistentem und elektrisch isolierendem Material; vorzugsweise wird Kunststoffmaterial wie beispielsweise Poly vinylchlorid oder Polypropylen eingesetzt. Der Trog 1 weist an seinen beiden Stirnflächen 1′ und 1′′ jeweils eine Öffnung 12 als Zu- bzw. Ablauf für die zu behandelnde Prozeßflüssigkeit auf. Zur Flüssigkeitsumwälzung ist eine hier nicht dargestellte Gaseinblasvorrichtung mit dem Boden des Troges 1 verbunden.The trough 1 consists of electrolytically resistant and electrically insulating material; preferably plastic material such as poly vinyl chloride or polypropylene is used. The trough 1 has on its two end faces 1 'and 1 ''each have an opening 12 as an inlet or outlet for the process liquid to be treated. For liquid circulation, a gas injection device (not shown here) is connected to the bottom of the trough 1 .

An der Seitenwand des Troges 1 sind zwei elektrische Stromschienen 10, 11 ange ordnet, von denen die mit den Kathoden 2′, 2′′ verbundene Stromschiene 10 an den negativen Pol angeschlossen ist, während die über die als Leitungen unter schiedlicher Länge ausgebildeten Anschlußwiderstände 4 mit den Anoden 3 ver bundene Stromschiene 11 an den positiven Pol angeschlossen ist. Als Material für die Stromschienen werden vorzugsweise Kupfer oder Aluminium bzw. Kupfer- oder Aluminiumlegierungen verwendet. Die als Leitungen dienenden An schlußwiderstände 4 bestehen aus einem elektrisch isolierten Widerstandsdraht, beispielsweise aus Titan- oder Konstantandraht.On the side wall of the trough 1 , two electrical busbars 10 , 11 are arranged, of which the busbar 10 connected to the cathodes 2 ', 2 ''is connected to the negative pole, while the connection resistors 4, which are designed as lines of different lengths, are connected with the anodes 3 connected busbar 11 is connected to the positive pole. Copper or aluminum or copper or aluminum alloys are preferably used as the material for the busbars. The connecting resistors 4 serving as lines consist of an electrically insulated resistance wire, for example made of titanium or constanta wire.

Die Kathoden 2′, 2′′ können die Form einer geschlossenen Fläche, eines Loch blechs, eines Gitters bzw. Streckmetalls oder mehrerer lamellenförmig angeord neter Flachprofile aufweisen. The cathodes 2 ', 2 ''can have the shape of a closed surface, a perforated plate, a grid or expanded metal or several lamellar angeord Neter flat profiles.

Die Kathoden bestehen aus einem Werkstoff, der elektrisch leitend und im Katholyten chemisch und elektochemisch beständig ist, vorzugsweise aus Edel stahl. Die zwischen den Anschlußfahnen 14 der Kathoden 2′, 2′′ und der Strom schiene 10 angeordneten Anschlußleitungen 15 bestehen aus dem gleichen Material wie die Stromschiene 10; sie werden durch Verschraubung mit den Anschlußfahnen 14 und der Stromschiene 10 verbunden.The cathodes are made of a material that is electrically conductive and chemically and electro-chemically resistant in the catholyte, preferably made of stainless steel. The between the lugs 14 of the cathodes 2 ', 2 ''and the busbar 10 arranged connecting lines 15 are made of the same material as the busbar 10 ; they are connected by screwing to the terminal lugs 14 and the busbar 10 .

Die Anoden bestehen aus elektrisch leitfähigem Trägermaterial mit aktivierter Oberfläche, vorzugsweise aus Titan mit Edelmetall- oder Bleioxidbeschichtung; es ist auch möglich, als Werkstoff für das Trägermaterial elektrisch leit fähige Keramik oder elektrisch leitfähigen Kunststoff einzusetzen; beim Einsatz von Metall als Trägermaterial weisen die Anoden die Form eines Streck metalls, Lochblechs oder Drahtgewebes auf.The anodes consist of electrically conductive carrier material with activated Surface, preferably made of titanium with a noble metal or lead oxide coating; it is also possible to conduct electrically as the material for the carrier material capable of using ceramic or electrically conductive plastic; at the Using metal as a carrier material, the anodes have the shape of a stretch metal, perforated sheet or wire mesh.

Die Anschlußfahnen 14 der Anoden 3 sind vorzugsweise über Steck- oder Klemm anschlüsse mit den als Anschlußwiderständen 4 dienenden Zuleitungen verbunden, so daß auch während des Betriebes eine Entnahme bzw. Austausch einzelner Anoden möglich ist.The connecting lugs 14 of the anodes 3 are preferably connected via plug-in or clamping connections to the supply lines serving as connection resistors 4 , so that removal or replacement of individual anodes is also possible during operation.

In Fig. 4b ist als Teilausschnitt eine der Fig. 4a entsprechende Elektro lysezelle dargestellt, in welcher der Anodenraum 5 gegenüber den Kathoden durch eine Membran 6 abgeteilt ist, so daß sich die Kathoden in einem abge schlossenen Katholytraum 7 befinden.In Fig. 4b is shown as a partial section of Fig. 4a corresponding electro lysis cell, in which the anode compartment 5 is separated from the cathodes by a membrane 6 , so that the cathodes are in a closed catholyte compartment 7 .

Durch die Membran 6 wird der Katholytraum 7 vollständig von dem Anodenraum getrennt, so daß der zur Aufnahme der Prozeßflüssigkeit dienende Anodenraum auch als Anolytraum bezeichnet werden kann.The membrane 6 completely separates the catholyte space 7 from the anode space, so that the anode space used to hold the process liquid can also be referred to as the anolyte space.

Das Elektrolytniveau im Katholytraum 7 liegt im oberen Bereich der Ionen austauschermembran. Zwecks Umwälzung des Katholyten sind die Katholyträume jeweils mit einer eigenen Elektrolytzufuhr- bzw. -abfuhrvorrichtung 17, 18 versehen. Die in den Katholyträumen befindlichen Kathoden weisen zumindest auf ihrer der Membran zugekehrten Seite eine flächige Struktur auf, wobei die Kathodenflächen parallel zu den Oberflächen der Anoden 3 angeordnet sind. Die Prozeßflüssigkeitszufuhr in den Innenraum 5 des Troges 1 erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform chargenweise, wobei die Flüssigkeit nach dem Oxidationsprozeß über ein Auslaßventil abfließen kann.The electrolyte level in the catholyte space 7 is in the upper region of the ion exchange membrane. For the purpose of circulating the catholyte, the catholyte spaces are each provided with their own electrolyte supply or discharge device 17, 18. The cathodes located in the catholyte spaces have a flat structure at least on their side facing the membrane, the cathode surfaces being arranged parallel to the surfaces of the anodes 3 . In a preferred embodiment, the process liquid is fed into the interior 5 of the trough 1 in batches, the liquid being able to flow off via an outlet valve after the oxidation process.

In Fig. 4c ist als aufgebrochener Teilausschnitt eine Elektrolysezelle darge stellt, in welcher der Anodenraum 5 gegenüber den Kathoden durch eine Membran 6 abgeteilt ist, so daß sich die Kathoden entsprechend der in Fig. 4b dargestellten Anordnung im abgeschlossenen Katholytraum 7 befinden.In Fig. 4c is a broken partial section of an electrolytic cell Darge provides, in which the anode compartment 5 is separated from the cathodes by a membrane 6 , so that the cathodes are in the closed catholyte compartment 7 according to the arrangement shown in Fig. 4b.

Gemäß Fig. 4c enthält der Trog 1 ein unterhalb der Anoden 3 angeordnetes Gaseinblas-System 24, das praktisch den gesamten Boden des Troges 1 bedeckt und anhand der Fig. 4d näher erläutert ist; das Gaseinblas-System 24 enthält ein plattenartiges Grundelement 25 mit einer umlaufenden Erhöhung 26 im Rand bereich. Auf der umlaufenden Erhöhung 26 des Grundelementes 25 ist auf einer umlaufenden Abdichtung 27 ein poröses Kunststoffgewebe 28 aufgebracht, das die von der umlaufenden Erhöhung 26 des Grundelementes 25 umfaßte Fläche abdeckt. Die Befestigung des Kunststoffgewebes 28 erfolgt durch einen die Erhöhung 26 abdeckenden umlaufenden Rahmen 29, der durch Schraubverbindungen 30 auf der umlaufenden Erhöhung 26 des Grundelementes 25 befestigt ist; zwischen dem Rahmen 29 und dem Kunststoffgewebe 28 ist eine weitere umlaufende Dichtung 31 angeordnet.According to FIG. 4c, the trough 1 contains a gas injection system 24 arranged below the anodes 3 , which covers practically the entire bottom of the trough 1 and is explained in more detail with reference to FIG. 4d; the gas injection system 24 contains a plate-like base element 25 with a peripheral elevation 26 in the edge area. On the circumferential elevation 26 of the base element 25 , a porous plastic fabric 28 is applied to a circumferential seal 27 , which covers the area encompassed by the circumferential elevation 26 of the base element 25 . The plastic fabric 28 is fastened by a circumferential frame 29 covering the elevation 26 , which is fastened by screw connections 30 to the circumferential elevation 26 of the base element 25 ; a further circumferential seal 31 is arranged between the frame 29 and the plastic fabric 28 .

Zwischen zwei sich jeweils gegenüberliegenden Seitenteilen 32 des Rahmens 29 sind streifenförmige Versteifungen 33 vorgesehen, die oberhalb des Kunst stoffgewebes 28 angeordnet sind; sie sollen ein Ausbeulen des Kunststoffge webes 28 durch den im Gaseinblas-System 24 herrschenden Gasdruck verhindern.Between two opposite side parts 32 of the frame 29 , strip-shaped stiffeners 33 are provided, which are arranged above the synthetic fabric 28 ; they are intended to prevent buckling of the plastic web 28 by the gas pressure prevailing in the gas injection system 24 .

Das Grundelement 25 des Gaseinblas-Systems 24 besteht aus Kunststoff, während der Rahmen 29 und seine zugehörigen Versteifungen 33 aus einem elektrolytbe ständigen metallischen Werkstoff - vorzugsweise Titan - besteht. Als Material für die Fäden des Kunststoffgewebes 28 werden Polypropylen, Polyethylen oder Polyvinylchlorid eingesetzt. The base element 25 of the gas injection system 24 consists of plastic, while the frame 29 and its associated stiffeners 33 consist of an electrolytic permanent metallic material - preferably titanium. Polypropylene, polyethylene or polyvinyl chloride are used as the material for the threads of the plastic fabric 28 .

Gemäß Fig. 4d erfolgt die Zufuhr des Gases zum Gaseinblas-System 24 durch ein praktisch senkrecht zur Fläche des Rahmens angeordnetes Rohr 34, das außerhalb des von den umlaufenden Dichtungen 27, 31 umschlossenen Bereichs in eine Öffnung 35 der umlaufenden Erhöhung 26 des Grundelementes 25 gasdicht einge führt ist; die Öffnung 35 der Erhöhung 26 ist mit einem kanalartigen Durch gang 36 verbunden, der mit seiner Auslaßöffnung 37 in dem von dem Grundelement 25 und dem Kunststoffgewebe 28 umschlossenen Gasraum 38 mündet; der kanalar tige Durchgang 36 ist symbolisch durch gestrichelte Linien dargestellt.According to FIG. 4d, the gas is supplied to the gas injection system 24 through a tube 34 arranged practically perpendicular to the surface of the frame, which is gas-tight outside the area enclosed by the peripheral seals 27 , 31 into an opening 35 of the peripheral elevation 26 of the base element 25 is introduced; the opening 35 of the elevation 26 is connected to a channel-like passage 36 which opens with its outlet opening 37 in the gas space 38 enclosed by the base element 25 and the plastic fabric 28 ; the channel passage 36 is symbolically represented by dashed lines.

Der obere Teil des Rohres 34 ist gemäß Fig. 4c oberhalb des Elektrolytpegels durch eine Öffnung 39 in der Seitenwand des Troges 1 hinausgeführt. Das Rohr 34 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Grundelement 25.The upper part of the tube 34 is led out according to FIG. 4c above the electrolyte level through an opening 39 in the side wall of the trough 1 . The tube 34 is preferably made of the same material as the base element 25 .

Als Katholyt ist beispielsweise Schwefelsäure für die Vielzahl von elektro chemischen Prozeßflüssigkeiten geeignet. Das Elektrolytniveau im Katholyt raum 7 liegt im oberen Bereich der Ionenaustauschermembran. Zwecks Umwälzung des Katholyten sind die Katholyträume jeweils mit einer eigenen Elektrolyt zufuhr- bzw. -abfuhrvorrichtung 17,18 versehen. Die in den Katholyträumen befindlichen Kathoden weisen zumindest auf ihrer der Membran zugekehrten Seite eine flächige Struktur auf, wobei die Kathodenflächen parallel zu den Oberflächen der Anoden 3 angeordnet sind. Die Prozeßflüssigkeitszufuhr in den Innenraum 5 des Troges 1 erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform chargenweise, wobei die Prozeßflüssigkeit nach dem Oxidationsprozeß über ein Auslaßventil abfließen kann.For example, sulfuric acid is suitable as the catholyte for the large number of electrochemical process liquids. The electrolyte level in the catholyte room 7 is in the upper region of the ion exchange membrane. For the purpose of circulating the catholyte, the catholyte spaces are each provided with their own electrolyte supply or discharge device 17, 18. The cathodes located in the catholyte spaces have a flat structure at least on their side facing the membrane, the cathode surfaces being arranged parallel to the surfaces of the anodes 3 . In a preferred embodiment, the process liquid is fed into the interior 5 of the trough 1 in batches, the process liquid being able to flow off via an outlet valve after the oxidation process.

Claims

1. electrolysis cell for the electrolytic treatment of process liquid consisting of flat, mutually parallel planar electrodes in a trough, which are arranged at a distance from at least one counter electrode, viewed from the counter electrode at least two electrodes are arranged on one side of the counter electrode and the electrodes are connected to an electrical power supply via ohmic or electronically controlled connection resistors of different sizes, the connection resistances decreasing with increasing distance between the counterelectro de and the respective electrodes, characterized in that the electrical via the connection resistors ( 4 ) with the positive pole Forming anodes ( 3 ) and the counter electrodes with the negative pole forming cathodes ( 2 ) are connected to the power supply, with the electrochemical oxidation the ratio of the sum of the cathode surfaces to the sum of the anode surfaces in the region calibrated from 1: 2 to 1: 50.

2. Electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the anodes ( 3 ) from the cathodes ( 2 ) are separated by an ion exchange membrane ( 6 ).

3. Electrolytic cell according to one of claims 1 or 2, characterized in that for Electrolyte circulation, a gas injection device is provided.

4. Electrolytic cell according to claim 3, characterized in that the gas injection device device is arranged below the anodes.

5. Electrolytic cell according to claim 4, characterized in that the Gaseinblasvorrich device is liquid-tightly connected to the bottom of the trough ( 1 ).

6. Electrolytic cell according to one or more of the preceding claims, characterized in that two cathodes ( 2 ', 2 '') are provided, between which a plurality of anodes ( 3 ) are arranged.

7. Electrolytic cell according to one or more of the preceding claims, characterized in that the anodes ( 3 ) have areas of equal size and when using three or more anodes, the distances between the anodes are the same.

8. Electrolytic cell according to claim 7, characterized in that the anodes ( 3 ) consist of rectangular expanded metals.