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Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Schwefelsäure Die vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Schwefelsäure
aus Calciumsulfat in Lösung bzw. Suspension, wobei außerdem schwefelhaltige Gase,
insbesondere Schwefeldioxyd, zugefügt werden können, welche durch den anodisch entwickeltenSauerstoff
oxydiert und in Schwefelsäure übergeführt werden.
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Die Elektrolyse erfolgt in Apparaten, die mit Diaphragmen oder porösen
Innengefäßen versehen sind, welche die Anoden aufnehmen. Die Anoden werden aus einem
Material hergestellt, welches durch Schwefelsäure nicht oder nur wenig angegriffen
wird, z. B. aus Platin, Kohle, Blei oder irgendeinem anderen Metall oder einer Metallegierung,
welche der Einwirkung von Schwefelsäure widersteht. Die Kathoden sind aus Blei,
Eisen oder irgendeinem anderen Metall.
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Als Elektrolyten werden Lösungen oder Suspensionen von Calciumsulfat
verwendet, wobei solche, die bei gewissen Industrien als wertlose Nebenprodukte
abfallen, eine wirtschaftlich vorteilhafte Verwendung finden können. Man kann auch
gefälltes oder natürlich vorkommendes Calciumsulfat (Gips, Anhydrit) verwenden.
Das mehr oder weniger reine Calciumsulfat wird in den Kathodenzellen einfach suspendiert,
wobei die Flüssigkeit während der Elektrolyse durch die ständige Auflösung des suspendierten
Sulfates fast gesättigt bleibt. Das Calciumsulfat kann auch zu Platten geformt werden,
und diese Platten können die dieKathode bildenden Metallteile bzw. Metallplatten
aufnehmen. Das sich an der Kathode bildende Kalkhydrat kann durch einen Kohlensäurestrom
abgesättigt werden; jedoch bildet diese Zufügung von Kohlensäure nicht einen unbedingt
notwendigen Bestandteil der Erfindung.
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Die Elektrolyse kann in der Kälte oder, zur Verminderung des inneren
Widerstandes, auch in der Wärme erfolgen. Es genügt eine Badspannung von 4. Volt;
man kann aber auch mit einer höheren Spannung arbeiten. Bei Einhalten der besten
Arbeitsbedingungen nähert sich die Ausbeute der theoretischen.
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Die Anionen (S04) reagieren mit dem Wasser unter Bildung von Schwefelsäure
und Sauerstoff, welcher an der Anode frei wird. Wenn die Bedingungen so sind, daß
eine Elektrolyse des Wassers stattfindet, so entwickelt sich Sauerstoff aus der
Wasserzersetzung zuungunsten der Ausbeute, indem stets die Gesamtmenge des entwickelten
Sauerstoffes der verbrauchten Amperestundenzahl proportional ist.
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Wenn den Anodenzellen Schwefeldioxyd in Gasform oder in Lösung zugeführt
wird, so wird es zu Schwefelsäure oxydiert; wird eine genügende Menge Schwefeldioxyd
zugeführt, so wird der gesamte Anodensauerstoff ausgenutzt.
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Die theoretische Ausbeute an Schwefelsäure
wird durch
Zufügung von Schwefeldioxyd verdoppelt, indem durch die Oxydation desselben durch
den Anodensauerstoff ebensoviel Schwefelsäure gebildet wird wie durch die Elektrolyse
der Sulfate des Bades.
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Wird unter den gleichen Bedingungen. Schwefelwasserstoff hinzugefügt,
so wird auch dieser vollständig zu Schwefelsäure oxydiert, entsprechend der Gleichung
H, S + q. O - HZ SO,,. Wie diese Gleichung zeigt, entsteht bei der Oxydation
von Schwefelwasserstoff vieranal weniger Schwefelsäure als bei der Oxydation von
Schwefeldioxyd; dies wird durch die Erfahrung bestätigt.
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Durch Zuführen genügender Mengen von Schwefeldioxyd oder Schwefelwasserstoff
kann also der gesamte Sauerstoff für die Reaktion nutzbar gemacht werden, wobei
die Löslichkeit dieser Gase deren Verwendung erleichtert.
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Die Zufügung schwefelhaltiger Gase hat gleichzeitig den Vorteil, die
Oxydation der Anoden zu verhindern, besonders wenn diese aus einem Material bestehen,
welches sich bei den üblichen Elektrolysebedingungen oxydiert.
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Das verwendete Schwefeldioxyd kann beliebiger Herkunft sein.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung gestattet die Verwertung industrieller
Gase mit einem so geringen Gehalt an Schwefeldioxyd oder Schwefelwasserstoff, daß
deren Verwertung zur Herstellung von Schwefelsäure nach den bisher bekannten Verfahren
nicht möglich ist.
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Nicht nur hierdurch unterscheidet sich das vorliegendeVerfahren von
den bisher bekannten Verfahren, bei welchen von Schwefelsäure selbst oder von dem
beim Behandeln von Eisenerzen mit Schwefelsäure erhaltenen Eisensulfat ausgegangen
wird, bei welchen es sich also nicht um die neue Herstellung von Schwefelsäure,
sondern um die Wiedergewinnung verbrauchter Schwefelsäure handelt.
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Es ist ferner bekannt, auch aus Calciumsulfat Schwefelsäure herzustellen,
indem dieses zunächst durch doppelte Umsetzung mit Natriumkarbonat in Natriumsulfat
übergeführt wird, worauf das Natriumsulfat der Elektrolyse unterworfen wird.
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Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltene Schwefelsäure
ist von sehr großer Reinheit und kann in einer 'Konzentration von 45' Be und mehr
erhalten werden. Sie kann .so, wie sie anfällt, verwen-.det oder in bekannter Weise
konzentriert oder in dem Maße, wie sie sich bildet, sofort während derBildung für
andere industrielleReaktionen nutzbar gemacht werden.