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Verfahren zur Oxydation oder Reduktion von Elektrolyten Bei dem bekannten
Schuldemonstrationsversuch der Herstellung von Wasserstof durch Zersetzen von Wasser
mittels Natrium wird das benutzte Stück Natrium meist vorher in Fließpapier oder
in ein Stückchen Drahtnetz eingewickelt, um es bequemer unter den mit Wasser gefüllten,
umgestülpten Auffangzylinder für das Wasserstoffgas bringen zu können.
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Bei den bisher bekannten technischen Verfahren zur Oxydation oder
Reduktion von Elektrolyten wird der diese Reaktion hiervorrufende Stoff bisher meist
entweder in gasförmigem oder in pulverisiertem Zustande in den Elektrolyten eingebracht.
Die Anwzendung eines gasförmigen Oxydations- oder Reduktionsmittels bedingt meist
eine getrennte Erzeugungsanlage für dieses, und außerdem werden im allgemeinen recht
umständliche Einrichtungen benötigt, um eine hinreichend innige Durchmischung des
Gases mit dem Elektrolyten zu erzielen. Das Einbringen von pulverisierten Oxydations-
oder Reduktionsmitteln in Flüssigkeiten verfolgt bisher in der Regel in der Weise,
daß man die Stoffe auf die Flüssigkeit schüttet und diese gut durchrührt. Hierbei
treten indessen recht erhebliche Verluste dadurch ein, daß, ein wesentlicher Teil
des sich entwickelnden Gases unausgenutzt in die Luft geht, und daß außerdem dabei
unter Umständen kleinere Explosionen erfolgen können.
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Man hat bereits beim Entfetten oder Reinigen der Oberfläche irgendwekher
Gegenstünde durch Eintauchen in spezifisch schwere Flüssigkeiten die Gegenstände
in einen mit Durchbrechungen versehenen Hohlbehälter eingebracht und mit diesem
zusammen in die Flüssigkeit eingetaucht. Dadurch, daß man entweder die Öffnungen
des Hohlbnehälters beim Herausmehmen durch besondere Klappen schließt oder einen
allseitig mit Öffnungen versehenen Hohlbehälter in besonderer Weise wieder herausnimmt,
nämlich so, daß er nicht durch die sich auf der Reinigungsflüssigkeit oberflächlich
ansammelnde Schmutzschicht hindurchzutreten braucht, wird vermieden, daß beim Herausnehmen
der Gegenstände nach erfolgter Entfettung und Reinigung erneut ein Beschmutzten
derselben eintreten kann.
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Würde man den bei diesem bekannten Verfahren benutzten Hohlbehälter
auch zur Aufnahme von pulverförmigen Oxydations- oder Reduktionsmitteln zwecks Behandlung
von Elektrolyten verwenden, so würde sich dabei der überstand bemerkbar machen,
daß ein Teil des pulverförmigen Reduktionsmittels infolge seiner eigenen Schwere
durch die Durchbrechungen des Bodens hindurch in
den Elektrolyten
hineintritt und damit leicht beim Herausnehmen des Hohlbehälters aus dem Elektrolyten,
trotzdem der gewünschte Oxydations- bzw. Reduktionsgrad erreicht ist, noch durch
die im Elektrolyten befindlichen Stoffteilchen eine Nachwirkung stattfindet.
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Ein weiterer Übelstand würde auch darin bestehen, daßl sich unter
dem Boden des Hohl behälters leicht unerwünschterweise Gasblasen in größerer Menge
ansammeln-können.
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Man hat auch bereits für Acetyienentwickler Körbe aus Drahtgeflecht
benutzt, die das Carbid enthalten und die in das Wasser fallen, wenn das Entwicklungsgefäß
luftdicht abgeschlossen ist. Diese Körbe dienen nicht dem Zweck wie die Behälter
gemäß der E15 findung, da das in ihnen enthaltene Material aus großlen Stücken besteht
und infolgedessen nicht die Schwierigkeiten auftreten, wie sie vorliegen, wenn in
die Flüssigkeit ein fein. pulveriger Stoff gestreut wird, der in~Berührung mit der
Flüssigkeit ein Gas entwickelt.
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Bei der bekannten Anordnung dienen die Körbe vielmehr nur dazu, den
Beginn der Reaktion so lange hinauszuzögern, bis das Entwicklungsge£äß, fest abgeschlossen
ist.
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Wollte man diesen Korb ebenso wie den Behält er gemäß der Erfindung
benutzen und mit~ seiner Hilfe ein pulveriger Material jji die Flüssigkeit einführen,
so würde dieses Material aus dem Korb nach oben hin herausgeschleudert werden und
sich bald in der ganzen Flüssigl ; ; eit verteilen.
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Weiterhin hat man auch zum Auflösen von Salzen nach oben offene -Gef,äße
benutzt; mit deren Hilfe man die Salze in die' lösende Flüssigkeit eingeführt hat.
Diese Gefäße dienen dazu, die festen Salze wieder. aus der Flüssigkeit entfernen
zu können nachdem man eine konzentrierte Lösung hergestellt hat. Als Ersatz einer
Einrichtung gemäß der Erfindung sind diese Gefäße jedoch nicht geeignet, da aus
ihnen ebenso wie aus den Körben des Acetylenentwicklers das- pulverige Material
beim Einführen in die Flüssigkeit nach oben hinausgestrudelt werden würde.
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Diese Übelstände werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß
das pulver förmige Oxydations- oder Reduktionsmittel ein einen solchen starren Hohlbehälter'
eingebracht wird, der mit Ausnahme des Bodens allseitig mit Öffnungen versehen ist.
Der Hohlbehälter wird dann in den Elektrolyten so lange eingetaucht, bis dieser
hinreichend weit oxydiert oder reduziert ist. Zweckmäßig -wird der Hohlbehälter
mit Ausnahme des vollwandigen Bodens aus perforiertem Material hergestellt und innen
mit einem rengmaschigen Netzwerk ausgelegt. Bei dem neuen Ver'fahren ist ein Übergang
von größeren Mengen des pulverförmigen Oxydations- bzw. Reduktionsmittels in den
Elektrolyten infolge des Fehlens von Öffnungen in dem Boden, wie Versuche gezeigt
haben, praktisch ausgeschlossen, so daßl das Erreichen eines vorgeschriebenen Oxydations-
bzw. Reduktionsgrades für den Elektrolyten und damit seine exakte Einstellung in
einfacher und üb'eraus sicherer Weise möglich ist. Auch können sich unter dem Gehäuseboden
bei dem neuen Verfahren keine Gasblasen ansammeln, da die sich-bildenden Gasblasen
ungehindert nach oben aufsteigen können.
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In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung
dargestellt.
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Abt : 1 zeigt eine Seitenansicht und Abb. 2 eine vorderansicht. Derallseitig
geschlossene Kasten 1 besteht aus perforierten Material, z. B. Eisenblech,@ und
ist innen mit seinem gestrichelt angedeuteten engmaschigen Netzwerk 2 ausgelegt.
Er besitzt einen aufklappbaren Deckel 3, um ein, Einführen des pulverisierten Reaktionsstoffes
zu ermöglichen. Der Deckel wird dann durch eine Verschlußvorrichtung 4 fest verschlossen
und der Kasten mittels einer Öse 5 an-einer Kette o. dgl. in die zu behandelnde
Flüssigkeit eingebracht.
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Es hat sich gezeigt, daß man dem Hohlkörper I ein möglichst hohes
Gewicht geben oder ihn zwangsläufig untergetaucht halten muß, damit er während der
Reaktion- ständig in der Flüssigkeit verbleibt. Die bei der Reaktion sich -entwickelnden
Gase erzeugen nämlich einen überaus starken Auftrieb. Um diesen abzuschwächen, ist
die untere Seite des kastenförmigen Hohlkörpers vollwandig, also ohne Durchtrittsöffnungen,
auszubilden.
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Die neue Einrichtung läßt sich besonders vorteilhaft zur Ausführung
von, Oxydationen oder Reduktionen von Elektrolyten, benutzen.
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Bei der Zinnelektrolyse aus Natriumstannatlaugen, wie sie beispielsweise
zur Gewinnung von Zinn aus Weißblechrückständen durchgeführt wird, muß vor der Elektrolyse
alles Stannit - quantitativ in Stannat überführt werden. Will man diese Oxydation
mittels der neuen Einrichtung, die sich für diesen Zweck besonders eignet, ausführen,
so wird der kastenförmige Hohlkörper mit einem pulverförmigen Oxydationsmittel,
beispielsweise Natriumperoxyd, gefüllt und nach erfolgtem Verschließen in die Lauge
eingetaucht. Dler sich dabei entwickelnde Sauerstoff bewirkt die gewünschte Oxydation
außerordentlich schnell und vollständig. Durch das Eintauchen des Hohlkörpers bis
nahe dem Boden des Badgefäßes wird bei dem sich abspielenden Oxydationsprozeß eine
innige Durchmischung der Flüssigkeit ohne Rühren erreicht. Wider Erwarten spielt
sich die Reaktion durchaus nicht explosionsartig ab; Es empfiehlt sich, dem Hohlkörper
zweckmäßig bei gegebenem
Volumen eine möglichst große Oberfläche
zu geben. Er muß selbstverständlich aus solchen Stoffen hergestellt sein, die von
dem betreffenden Elektrolyten praktisch nicht angegriffen werden.
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Als weiteres Beispiel für die Anwendung der neuen Einrichtung sei
ihre Benutzung zur Oxydation von Zinklaugen angegeben als Vorbereitung für die anschließende
Elektrolyse. Statt für Oxydationsprozesse kann man die neue Einrichtung auch sinngemäß
für Reduktionsprozesse anwenden oder für sonstige ähnlich verlaufende chemische
Reaktionen.
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Der Vorteil der Einrichtung gemäß der Erfindung gegenüber den bekannten,
ähnlich konstruierten Einrichtungen beruht darin, daß -mit Hilfe der durchbrochenen,
allseitig geschlossenen Kiästen mit massives Boden das pulverige Material, das mit
der Flüssigkeit reagiert, vollkommen sicher in die Flüssigkeit eingeführt werden
kann, so daß weder eine übermäßig stürmische und heftige Reaktion stattfindet, noch
daß ein Teil des Pulvers in der Flüssigkeit verbreitet wird, oder wesentliche Mengen
des sich entwickelndlen Gases unbenutzt in die Luft entweichen. Benutzt man z. B.
Natriumsuperoxyd zum Oxydieren einer Stannitlösung zu Staunat, so beträgt der Wirkungsgrad
40 0/0, wenn das Peroxyd -einfach in pulveriger Form in die Lösung gestreut und
verrührt wird. D'er Wirkung grad steigt -jedoch auf 75 0/0, wenn der Behälter gemäß
der Erfindung zum Einführen des Peroxydes benutzt wird.
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Andere Beispiele, bei denen die Einrichtung gemäß der Erfindung mit
Vorteil verwendet werden kann, sind z. B. das Entfarben von geschmolzenem blauem
Ätznatron durch Zugeben von Peroxyd, wodurch das färbende Eisensalz zu leiner nichtfärbenden
Verbindung oxydiert wird. Auch hierbei geschieht die Ausnutzung des Oxydationsmittels
wesentlich rationeller, wenn der neue Behälter zum Einführen benutzt wird. Ebenso
wird z. B. die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zur Goldgewinnung wesentlich gesteigert,
bei dem aus einer salzsauren Goldchloridlösung mit Hilfe von Natriumhydrid das Gold
ausgeschieden wird; wenn man zum Einführen des Hydrides den neuen Behälter benutzt.