DE548366C

DE548366C - Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung von Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE548366C
Application number: DE1930548366D
Authority: DE
Original assignee: OESTERR CHEM WERKE
Current assignee: OESTERR CHEM WERKE
Priority date: 1930-08-18
Filing date: 1930-08-23
Publication date: 1932-04-11

Description

Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung von Flüssigkeiten Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere zur elektrolytischen Reinigung von Wasserstoffsuperoxvdlösungen. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einer Zelle oder mehreren Zellen mit in bekannter Weise durch Diaphragrnen getrennten Elektrodenräumen, deren äußerer Elektrodenraum durch die Diaphragmenwand und die Behälterwand gebildet wird, und ist dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektrodenräume die Form verhältnismäßig schmaler Kanäle besitzen, wobei der innere Elektrodenraum durch Einsatz eines seinen Vertikalschnitt fast vollständig ausfüllenden Tauchkörpers verengt ist. Das Volumen der beiden Elektrodenräume kann das gleiche sein. Für manche Zwecke empfiehlt es sich jedoch, das Volumen des inneren Elektrodenraumes größer als das des äußeren Elektrodenraumes zu wählen oder umgekehrt. Der Behälter kann einen quadratischen, kreisförmigen oder ovalen Querschnitt besitzen. Dem Diaphragma wird vorzugsweise die Form eines unten geschlossenen Zylinders gegeben.
Die Kathode wird beispielsweise im inneren Elektrodenraum angeordnet. Der den Elektrodenraum von innen begrenzende Tauchkörper kann hohl ausgebildet sein, um gleichzeitig als Kühler zu dienen, indem ihm durch ein geeignetes Zuführungsrohr Kühlflüssigkeit zugespeist und diese durch einen Ablauf abgeführt wird. Die Zelle ist mit je einer Zuführungsvorrichtung für die im inneren Elektrodenraum und im äußeren Elektrodenraum zu behandelnde Flüssigkeit und mit entsprechenden Abläufen ausgestattet. Zwecks Ausübung eines hydrostatischen Druckes auf die im inneren Elektrodenraum behandelte Flüssigkeit wird ein Diaphragma gewählt, das die Behälterwand in der Höhenrichtung überragt, und der Ablauf für die den inneren Elektrodenraum erfüllende Flüssigkeit höher angeordnet als der Ablauf für die den äußeren Elektrodenraum erfüllende Flüssigkeit. Der ausgeübte Druck entspricht der Niveaudifferenz der Abläufe.
In Fig. z der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung im Vertikalschnitt schematisch dargestellt. Fig. a zeigt die Schaltung mehrerer Zellen.
In den aus einem gegen den Elektrolyten widerstandsfähigen Material, z. B. Ton, hergestellten oder mit einem solchen widerstandsfähigen Belag ausgekleideten Behälter a ist das Diaphragma b und in dieses der Tauchkörper c, der z. B. aus einem hohlen Glaskörper besteht, eingesetzt. Das Diaphragma besteht aus dünnem porösem Material, z. B. aus unglasiertem Porzellan, Ton, Gurocel oder hunstharzgewebe. Diaphragma und Tauchkörper werden in ihrer Lage durch Stützplatten d festgehalten. Die Größenverhältnisse sind so zu wählen, daß zwischen der Diaphragmenwand und der Behälterwand einerseits und zwischen der Wand des Tauchkörpers und der Diaphragmenwand andererseits Kanäle entstehen, nämlich der innere Elektrodenraum e und der äußere Elektrodenraum f. Die Weite der die Elektrodenräume bildenden Kanäle kann z. B. 5 bis 20 mm betragen. Es kann jedoch auch mit weiteren oder engeren Kanälen erfolgreich geai#beitet «erden. Im inneren Elektrodenraum ist die Elektrode g angeordnet, z. B. die Kathode in Form von ringförmig angeordneten Graphitstäben, die durch den Metallring lt (z. B. aus Aluminium) untereinander und mit der Stromquelle leitend verbunden sind. Im äußeren Elektrodenraum befindet sich die Elektrode i, z. B. die Anode, die aus Platintantalstreifen bestehen kann.
Dem Tauchkörper c wird Kühlwasser durch ein fast bis zum Boden reichendes Rohr h zugeführt. Durch den Ablauf l wird das Kühlwasser abgeführt. Die Zuspeisung des Elektrolyten zum inneren Elektrodenraum e erfolgt bei o, die des äußeren Elektrolyten bei p. in ist der Ablauf für den inneren Elektrodenraum, ia für den äußeren Elektrodenraum.
Der Tauchkörper kann unter Umständen aus einem gegen den Elektrolyten widerstandsfähigen Metall, z. B. in bekannter Weise aus Zinn oder V 2d Stahl hergestellt sein und in diesem Fall gleichzeitig als Elektrode dienen.
Beim Betriebe werden die beiden Elektr odenräume mit den betreffenden Flüssigkeiten gefüllt. Es hat sich bei der Behandlung empfindlicher Flüssigkeiten als vorteilhaft erwiesen, diese kontinuierlich, eventuell im Kreislauf durch den inneren Elektrodenraum hindurchzuführen, wogegen die Flüssigkeit im äußeren Elektrodenraum nicht bewegt wird, sondern der äußere Elektrolyt ohne Zulauf von außen, nur durch Diffusion und elektrolytischen Transport ergänzt wird, so daß die Flüssigkeit aus dem äußeren Elektrodenraum nur ganz langsam abtropft. Sind mehrere Zellen kaskadenförmig geschaltet, so fließt die Flüssigkeit von innerem zu innerem Elektrodenraum durch die Abläufe in, während die Flüssigkeit in den äußeren Elektrodenräumen vom Ablauf n über die Leitrinnen q in den nächsten äußeren Elektrodenraum abtropft oder auch gesondert abgeleitet wird.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung mag im folgenden an einem Ausführungsbeispiel, welches die elektrolytische Behandlung von Wasserstoffsuperoxyd betrifft, dargelegt werden: Es sei angenommen, daß eine Apparatur von sieben Zellen zur Verfügung steht, von denen fünf Zellen zur kathodischen Reinigung des Wasserstoffsuperoxyds dienen sollen, während in den letzten beiden Zellen eine anodische Behandlung zum Zwecke der Stabilisierung der gereinigten Lösungen vorgenommen werden soll. Die einzelnen Zellen mögen 550 mm hohe und 5o mm weite Diaphragmen aus unglasiertem Porzellan aufweisen, die Weite der Elektrodenräume soll 5 mm betragen. In den fünf ersten elektrisch hintereinandergeschalteten Zellen können beim Durchgang eines Stromes von etwa 8 Amp. bei i io Volt Spannung pro Minute Zoo cm' einer unreinen Wasserstoffsuperoxydlösung mit einem Gehalt von etwa o,z o/o Schwefelsäure neben geringen Mengen Natrium- und Ammoniumionen gereinigt werden. Bei Verlassen der fünften Zelle ist die Lösung praktisch vollkommen säurefrei. In den folgenden beiden Zellen wird die gereinigte Lösung bei etwa q. Amp. Stromdurchgang und 5o Volt Spannung anodisch behandelt. In diesen beiden zur anodischen Behandlung dienenden Zellen wird der Kathodenflüssigkeit eine mit etwa 5°1o Phosphorsäure und 5°1o Natriumpyrophosphat versetzte gereinigte Wasserstoffsuperoxydlösung zugespeist. - Neben der Zufuhr von Phosphat- und Pyrophosphationen zu der kathodisch bereits gereinigten Lösung geht in diesen Zellen der Abtransport der Kationen vor sich. Der Anodenabfluß der fünften Zelle weist einen Säuregehalt von etwa q. bis 5°1o Schwefelsäure auf, welche in dieser Lösung durch die kathodische Behandlung angereichert ist, neben einer gleichen Wasserstoffsniperoxydkonzentration wie die Ausgangslösung. Die Spannung der beiden Zellen für die anodische Behandlung wird planmäßig so reguliert, daß das abfließende Endprodukt schwach sauer, entsprechend o,o2°/0 Phosphorsäure, reagiert. Verluste an aktivem Sauerstoff treten weder bei der kathodischen noch bei der anodischen Behandlung auf.

Claims

PATENTANSPRÜCHE i. Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere zur elektrolytischen Reinigung von Wasserstoffsuperoxydlösungen, bestehend aus einer Zelle oder mehreren Zellen mit durch Diaphragma getrennten Elektrodenräumen, deren äußerer Elektrodenraum durch die Diaphragmenwand und die Behälterwand gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektrodenräume die Form verhältnismäßig schmaler Kanäle besitzen, wobei der innere Elektrodenraum durch Einsatz eines seinen Vertikalschnitt fast vollständig ausfüllenden Tauchkörpers verengt ist. Vorrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß im inneren Elektrodenraum die Kathode, im äußeren Elektrodenraum die Anode angeordnet ist. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkörper hohl und mit einem Zu- und Ablauf für Kühlflüssigkeit versehen ist. 4.. Vorrichtung nach den Ansprüchen r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma die Wand der Zelle in der Höhenrichtung überragt, wobei der Ablauf für die den inneren Elektrodenraum erfüllende Flüssigkeit höher als der Ablauf für die den äußeren Elektrodenraum erfüllende Flüssigkeit angeordnet ist. 5. Verfahren zur Ausführung der Elektrolyse in der Vorrichtung nach den Ansprüchen r bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der beiden durch das D iaphragma getrennten Flüssigkeiten in der Weise differenziert wird, daß die Flüssigkeit durch den inneren gekühlten Elektrodenraum, allenfalls im Kreislauf, hindurchgeführt wird, wogegen die Flüssigkeit im äußeren Elektrodenraum nur durch Diffusion und elektrolytischen Transport ohne äußeren Zufluß ergänzt wird.