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Verfahren zur Gewinnung reiner Hydroxyde der Schwermetalle Es ist
bekannt, Hydroxyde der Schwermetalle durch Elektrolyse eines Alkali- oder Erdalkalisalzes
einer das betreffende Schwermetall lösenden Säure zwischen einer Anode aus dem Schwermetall
und einer etwa gleich großen Kathode zu gewinnen. Das sich hierbei meist in kolloidaler
Form aus dem Elektrolyt abscheidende Hydroxyd läßt sich außerordentlich schwer von,
den absorbierenden Alkali- oder Erdalkalisalzen befreien, so daß ein Auswaschen
zeitraubend und kostspielig ist. Es ist ferner bekannt, Nickelhydroxyd durch Elektrolyse
einer alkali- und erdalkalifreien Lösung von Nickelsalzen, die einen oxydierenden
Bestandteil enthalten, zwischen einer Nickelanode und einer Kathode von annähernd
gleicher Größe zu erzeugen, wodurch das Hydroxyd auf der Kathode festhaftend abgeschieden
wird, von welcher es nur schwierig abgelöst werden kann, weshalb dieses Verfahren
nur zur Erzeugung elektroaktiver Oberflächen, nicht aber zur fabrikationsmäßigen
Gewinnung von Hydroxyd Anwendung findet. Als Störungseffekt war es ferner bekannt,
daß bei der elektrolytischen Abscheidung der Eisenmetalle die Kathodenpotentiale
sehr leicht in das die Wasserstoffentladung aus dem Wasser zulassende Gebiet fallen
und dadurch die Metallabscheidung durch gleichzeitiges Ausfallen von Hydroxyd beeinträchtigt
wird.
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Nach der Erfindung gelingt es nunmehr, jegliche Metallabschedung an
der Kathode zu verhindern und allein die Fällung des metallfreien Hydroxyds zu bewirken,
wenn man bei der Elektrolyse einer von fremden Kationen freien Lösung des Schwermetalls
das Verhältnis der Konzentration zur kathodischen Stromdichte so klein wählt, daß
der Quotient
nicht größer als 0,5 wird. Das in diesem Fall entstehende metallfreie Hydroxyd
sinkt zu Boden, wo es fortlaufend abgezogen werden kann. Um die erforderliche hohe
Stromdichte nur an der Kathode auftreten zu lassen, elektrolysiert man zweckmäßig
mit Elektroden verschieden großer Oberflache und arbeitet reit einer Anode von erheblich
größerer Oberfläche als der Kathode. Das Verfahren ist mit beliebigen Salzen der
Schwermetalle ausführbar, wenn nur deren Anion imstande ist, die Anode elektrolytisch
zu lösen und durch den Stromdurchgang weder an der Anode, noch an der Kathode eine
Veränderung erfährt. Die Anode kann auch, statt aus dem betreffenden Metall selbst
zu bestehen, aus unangreifbarem Stoff hergestellt und mit solchen Verbindungen dieses
Metalls umgeben sein, welche durch das Anion gelöst werden.
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Zur Erreichung einer roö°/ogen Stromausbeute müssen die Größenverhältnisse
von Anode und Kathode, die Konzentration des
Elektrolyten und die
Stromstärke so gewählt werden, daß der allein stromverbrauchende Vorgang an der
Anode die Aussendung von Metallionen-und an der Kathode die Entwick-'@lüiig von
Wasserstoff ist, also die Vorgänge sich für das i-wertige Metall Me folgendermaßen
formulieren lassen:
Es kommt also darauf 'an, daß sich an der Anode keine freie Säure bildet, däß also
der von Anfang an neutrale Elektrolyt nicht sauer wird. Ein Sauerwerden würde das
Verfahren jedoch nur in seinem Wirkungsgrade, d. h. in der Stromausbeute, beeinflussen.
-Als Beispiele für die Darstellung von Hydroxyden seien folgende beschrieben: Beispiel
i In einer Nickelsulfatlösung von o,oo7 n-Ni S O4 stehen zwei 5o mm breite Nickelanoden
einander im Abstande von g min gegenüber, und mitten zwischen diesen hängt ein Nickeldraht
von 2 mm Durchmesser als Kathode.
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Bei dieser Anordnung läßt sich Nickelhydroxyd mit-einer kathodischen
Stromdichte von beispielsweise o,i Afqcm zu deren Erzeugung bei einer Badtemperatur
von ungefähr 95° ungefähr i i Volt Spannung nötig sind, an der Kathode ausfällen.
Eine kathodsche Abscheidung von Nickel findet dabei nicht statt.
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Beispiel Anode ist ein Platinblech, daß in einem mit Nickelcarbonat
gefüllten Leinwandsäckchen steckt; Kathode ein Nickeldraht. Als Elektrolyt dient
eine Nickelsulfatlösung von 0,0175- n-Ni S 04. Elektrolysiert man mit o,17 A/qcm
kathodischer Stromdichte, so wird anodisch Nickelearbonat gelöst und kathodisch
Nickelhydroxyd abgeschieden. Das so gewonnene Nickelhydroxyd ist frei von metallischem
Nickel.
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Beispiel 3 In einer Kobaltsulfatlösung von o,025 n-Co S
0, hängt gegenüber einer Platte aus Kobalt als Anode ein Nickeldraht als
Kathode. Bei einer kathodischen Stromdichte -von beispielsweise o,2 Alqcm wird an
:der Kathode Wasserstoff entwickelt, und es entsteht Kobalthydroxyd. Dieses entwickelt
beim Auflösen in Salzsäure keinen Wasserstoff, ist also frei von beigemengtem metallischem-
Kobalt. Auch am Kathodendraht ließ sich kein metallischer Kobalt nachweisen. Somit
würde bei der Elektrolyse nur Wasserstoff und Hydroxyd gebildet. -_ Beispiel 4 In
einer Eisenlösung von o,oo6n-(FeSO4 -E- FeC12) hängt gegenüber einer Eisenplatte
als Anode ein Nickeldraht als Kathode. Bei einer kathodischenStromdichte vono,14A/qem
wird an der Kathode Wasserstoff entwickelt, und es entsteht Eisenhydroxyd. Dieses
entwickelt beim Auflösen in Salzsäure keinen Wasserstoff, ist also frei von beigemengtem
metallischem Eisen. Auch an dem Kathodendraht ließ sich kein metallisches Eisen
nachweisen. Somit wurde bei der Elektrolyse nur Wasserstoff und Hydroxyd gebildet.
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Beispiels In einer Kupfersulfatlösung von - o,ooo2 n-Cu
SO, hängt gegenüber einer in Leinwand eingenähten Platte aus Kupfer als Anode
ein Platindraht als- Kathode.- Bei einer kathodischen Stromdichte von
0,035 A /qcm Zimmertemperatur wird an der Kathode Wasserstoff entwickelt,
und es entsteht himmelblaues Kupferhydroxyd. Dieses entwickelt beim Auflösen in
Salzsäure keinen Wasserstoff, ist also frei von beigemengtem metallischem Kupfer.
Auch am Kathodendraht ließ sich kein metallisches Kupfer riachweisen.-Es wurde somit
durch die Elektrolyse nur Wasserstoff und Hydroxyd gebildet.
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Erwähnt sei` noch; daß die vorliegende Methode es in bequemer Weise
ermöglicht, durch Variieren von Stromdichte Konzentration und Temperatur des Elektrolyten
dem Metallhydroxyd die für den jeweiligen Verwendungszweck günstigste Beschaffenheit
zu verleihen.