DE586585C

DE586585C - Production of aging oxides or oxide hydrates by electrolytic means

Info

Publication number: DE586585C
Application number: DE1930586585D
Authority: DE
Inventors: Dr Hellmut Fischer; Dr Johannes Fischer
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1930-06-05
Filing date: 1930-06-05
Publication date: 1933-10-23

Description

Herstellung, von alterungsfähigen Oxyden oder Oxydhydraten auf elektrolytischem Wege Es sind bereits-Verfahren zur Herstellung von alterungsfähigen Oxyden oder. Oxydhydraten durch sekundäre Reaktionen bekannt, die bei der Elektrolyse von zur Gewinnung solcher Stoffe geeigneten Elektrolyten auftreten. Bei diesen bekannten Verfahren betragen die Elektrolytkonzentra'tionen zwischen 0,3 . und 490, die Stromdichte liegt am günstigsten bei ioo Amp./m2, und als Badtemperatur -wird- Zimmertemperatur angewendet: Die Elektrolysedauer kann beliebig länge ausgedehnt werden. Auf Grund von neueren Forschungen hat sich ergeben, daß Ox#-cle und Oxydhydrate, trotzdem sie dieselben chemischen Elemente enthalten, in ihren Eigenschaften oft grundverschieden waren: , Diese Stoffe sind nämlich. mehr oder weniger alterungsfähig, und diz Verschiedenheit ihrer Eigenschaften beruht auf ihrem verschiedenen Dispersitätsgrad. Solche alterungsfähigen Oxyde und Oxydhydrate konn= ten bisher,-abgesehen-von nur rein Iaboratöriumsmöglicher _Herstellung, durch Ausfällung unter genauester Innelialtung der verschiedenen Betriebsbedingungen ` praktisch nicht mit einem im voraus bestimmten Dispersitätsgrad hergestellt-werden. ' Die Erfindung löst diese .Aufgabe in verhältnismäßig sehr. einfacher Weise durch zweckentsprechende Weiterbildung der oben erwähnten bekannten elektrölytischeri - Her stellungsverfahren, bei denen es im wesentlichen nur darauf ankam, Oxyde und.Oxydhydrate mit möglichst guter Ausbeute und guter Reinheit, aber ohne grundsätzliche- Beachtung ihres Dispersitätsgrades herzustellen.Production of aging oxides or oxide hydrates by electrolytic means There are already processes for the production of aging oxides or. Oxide hydrates known from secondary reactions that occur during the electrolysis of electrolytes suitable for obtaining such substances. In these known processes, the electrolyte concentrations are between 0.3 . and 490, the current density is most favorable at 100 Amp./m2, and room temperature is used as the bath temperature: The electrolysis time can be extended to any length. Recent research has shown that Ox # -cle and Oxydhydrate, in spite of the fact that they contain the same chemical elements, were often fundamentally different in their properties: 'These substances are namely. more or less capable of aging, and the difference in their properties is due to their different degrees of dispersion. Such aging oxides and hydrated oxides have so far - apart from being produced only in a purely laboratory manner - by precipitation under the most exacting of the various operating conditions' practically not be produced with a degree of dispersion determined in advance. The invention solves this problem relatively well. simply by appropriate development of the above-mentioned known electrölytischeri - Her position processes, in which it essentially only mattered to produce oxides und.Oxydhydrate with the best possible yield and good purity, but without fundamental consideration of their degree of dispersion.

"Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung von den bekannten Verfahren insofern bewuß.t abgewichen, als bei der Herstellung- feindisperser Oxydhydrate oberhalb 3 °/o liegende Elektrolytkonzentrationen in der Größenordnung von etwa 15 °/a und auch nicht unerheblich höhere- Stromdichten in der Größenordnung von etwa iooo Amp./m2 angewendet werden. Will man statt dessen aber grobdisperse Oxyde oder Oxydhydrate gemäß der Erfindung herstellen, so werden stets eine erheblich höhere Badtemperatür von etwa 75' C als bei den bekannten. eIektrolytischen Verfahren und bis zu höchstens ioo Amp.rrril betragende Strorridichteen angewendet. Da feindisperse Oxyde oder Oxydhydrate,wenn man nicht besondere Yörsichtsmaßregeln anwendet, die Tendenz haben, einen gröberen Dispersitätsgrad anzunehmen, so empfiehlt es sich, bei der Herstellung fein-. disperser Oxyde oder Oxydhydrate nur eine verhältnismäßig kurze Elektrolysedauer anzuwenden. -Will man teils feindisperse; teils grobdisperse-Oxyde oder Oxydhydrate nach -dem neuen Verfahren herstellen, so muß man für die Elektrolytkonzentration, die Stromdichte, die Badternperatur sowie in gewissem Umfange auch für die Zeitdauer der Elektrolyse Zwischenwerte für diese Faktoren verwenden."To solve this problem, according to the invention, the known processes are deliberately deviated from, as in the production of finely dispersed oxide hydrates, electrolyte concentrations in the order of magnitude of about 15 ° / a and also not inconsiderably higher current densities in On the order of magnitude of about 100 Amp./m2, however, if one wants to produce coarsely dispersed oxides or oxide hydrates according to the invention, a considerably higher bath temperature of about 75 ° C. than with the known electrolytic processes and up to a maximum of 100% is always required Since finely dispersed oxides or hydrated oxides have a tendency to assume a coarser degree of dispersion, unless special precautions are taken, it is advisable to use only a relatively short period of electrolysis in the manufacture of finely dispersed oxides or hydrated oxides . -Will one want partly finely dispersed; partly coarsely dispersed oxides or To produce oxide hydrates according to the new process, one must use intermediate values for these factors for the electrolyte concentration, the current density, the bath temperature and, to a certain extent, also for the duration of the electrolysis.

Der wesentliche Vorteil der neuen Einrichtung besteht in allen Fällen darin, daß man es durch passende Wahl der genannten drei bzw. vier Faktoren leicht in der Hand hat, Oxyde oder Oxydhydrate von vorgeschriebenem Dispersitätsgrad herzustellen, was für die praktische Verwertbarkeit dieser Stoffe von ausschlaggebender Bedeutung ist. Ein feindisperses Oxyd oder Oxydhydrat hat insbesondere hohe chemische Aktivität und große Neigung zur Adsorption und Absorption sowie häufig guten katalytischen Eigenschaften, während die grobdisperse Phase sich durch hohe chemische Widerstandsfähigkeit und gute Filtrierbarkeit auszeichnet.The main advantage of the new facility is in all cases in that it can be done easily by a suitable choice of the three or four factors mentioned has the ability to produce oxides or hydrated oxides of the prescribed degree of dispersion, which is of crucial importance for the practical usability of these substances is. A finely dispersed oxide or oxide hydrate has particularly high chemical activity and great propensity for adsorption and absorption and often good catalytic properties Properties, while the coarsely dispersed phase is characterized by high chemical resistance and good filterability.

Die Natur des 'Elektrolyten spielt im allgemeinen, abgesehen von verhältnismäßig geringfügigen Änderungen der günstigsten Werte bei verschiedenen Elektrolyten im wesentlichen nur die Rolle, daß beim Vorhandensein eines einfachen Elektrolyten meist höhere Werte für die genannten Faktoren benutzt werden müssen zur Herstellung von grobdispersen Oxyden oder Oxydhydraten, während, wenn der Elektrolyt den für die Fällung wesentlichen Bestandteil als komplexe Verbindung enthält, im allgemeinen mittlere Werte für die Erzeugung von grobdispersen Phasen schon genügen. Selbstverständlich muß in allen Fällen bei einem zur Fällung der betreffenden Alterungsform min-. destens ausreichenden pH-Wert gearbeitet werden.The nature of the 'electrolyte generally matters, apart from being proportionate minor changes in the most favorable values for different electrolytes in the essential only the role that in the presence of a simple electrolyte usually higher values for the factors mentioned have to be used for production of coarsely dispersed oxides or oxide hydrates, while if the electrolyte is the for the precipitation contains an essential component as a complex compound, in general medium values for the generation of coarsely dispersed phases are sufficient. Of course must in all cases with a min- to precipitate the aging form in question. at least sufficient pH value to be worked.

Man kann auch, was freilich praktisch weniger günstig erscheint, grobdisperse Phasen dadurch herstellen, daß man unter den zur Herstellung von feindispersen Phasen erforderlichen Betriebsverhältnissen (Stromdichte, Badtemperatur und Elektrolytkonzentration) die Dauer der Elektrolyse extrem lange ausdehnt. Ausführungsbeispiele i. Abscheidung von feindispersem Aluminiumoxydhydrat. Als Elektrolyt diente eine io°/oige Aluminiumchloridlösung, die mit NaOH bis zur annähernden Neutralität versetzt wurde. Das Elek_ trodenmaterial bestand aus Aluminium. Es wurde mit Diaphragma gearbeitet. Die Badtemperatur betrug 2o° C, die Stromdichte iooo Amp./m2. Die entstandene Fällung des Aluminiümoxydhydrates war praktisch vollständig feindipers, schleimig und zeigte eine sehr gute Adsorptionswirkung. Die Elektrolyse dauerte % Stunde. 2. Abscheidung von grobdispersem Aluminiumoxydhydrat.It is also possible, which of course seems less favorable in practice, to use coarsely dispersed Produce phases in that one of the for the production of finely divided phases required operating conditions (current density, bath temperature and electrolyte concentration) extends the duration of the electrolysis extremely long. Embodiments i. Deposition of finely divided aluminum oxide hydrate. A 10% aluminum chloride solution served as the electrolyte, to which NaOH was added until it was almost neutral. The electrode material was made of aluminum. A diaphragm was used. The bath temperature was 20 ° C, the current density 100 Amp./m2. The resulting precipitation of the aluminum oxide hydrate was practically completely finely dispersed, slimy and exhibited a very good adsorption effect. The electrolysis lasted ½ hour. 2. Separation of coarsely dispersed aluminum oxide hydrate.

Der Elektrolyt bestand aus einer Lösung von 5°1Qiger Natriumchloridlösung. Als Elektrodenmaterial wurde Eisen für die Kathode, Aluminium für die Anode verwendet. Die Badtemperatur betrug 8o° C, die Stromdichte ioo Amp. fm2. Die Konzentration an Aluminiumchlorid ist als minimal zu bezeichnen, da sich immer nur so viel Aluminiumchlorid anodisch auflöste, als durch die gebildeten OH-Ionen in Oxydhydrat übergeführt wurde. Das so gewonnene Oxydhydrat war praktisch vollständig grobdispers, außerordentlich dicht und zeigte kaum noch eine Adsorptionswirkung, während z. B. seine chemische Widerstandsfähigkeit groß war.The electrolyte consisted of a solution of 5% sodium chloride solution. The electrode material used was iron for the cathode and aluminum for the anode. The bath temperature was 80 ° C. and the current density 100 amp. Fm2. The concentration of aluminum chloride can be described as minimal, since there is always only that much aluminum chloride dissolved anodically when it was converted into oxide hydrate by the OH ions formed. The hydrate of oxide obtained in this way was practically completely coarsely dispersed, extraordinary dense and barely showed any adsorption effect, while z. B. its chemical Resilience was great.

3. Abscheidung von grobdispersem Kupfer (I)-Oxydhydrat. Als Elektrolyt wurde eine Lösung von 12 °/n Natriumchlorid verwendet. Die Elektroden bestanden aus Kupfer. Es wurde ohne Diaphragma gearbeitet. Die Temperatur betrug 75° C, die Stromdichte ioo Amp.Im2. Die Konzentration an Kupfer (I)-chlorid im Elektrolyten ist als minimal anzusehen, da das anodisch entstandene Chlorid fast augenblicklich wieder zur Kupfer(I)-oxyd umgesetzt wurde. Die Elektrolyse .dauerte etwa i Stunde. Die Fällung war praktisch vollständig grobdispers. Das entstandene Oxyd war rot gefärbt, es setzte sich sehr leicht ab.3. Separation of coarsely dispersed copper (I) oxide hydrate. As an electrolyte a solution of 12% sodium chloride was used. The electrodes passed made of copper. It was worked without a diaphragm. The temperature was 75 ° C, the Current density ioo Amp. Im2. The concentration of copper (I) chloride in the electrolyte is to be regarded as minimal, since the anodic chloride formed almost instantaneously was converted back to copper (I) oxide. The electrolysis lasted about an hour. The precipitation was practically completely coarsely dispersed. The resulting oxide was red colored, it settled very easily.

q.. Abscheidung von feind'ispersem Berylliumoxydhydrat. Als Elektrolyt diente eine Lösung von i 5 °f, Berylliumfluorid, als Kathode wurde Kupfer, als Anode Blei verwendet. Die Elektrolyse wurde unter Verwendung eines Diaphragmas durchgeführt. Die Temperatur betrug 2o° C, die Stromdichte i ioo Amp./m2. Die Elektrolyse dauerte i Stunde. Die Fällung war wiederum außerordentlich schleimig und praktisch vollständig feindispers. Das so gewonnene Berylliumoxydhydrat ist chemisch sehr reaktionsfähig.q .. Separation of finely dispersed beryllium oxide hydrate. As an electrolyte a solution of 15 ° f, beryllium fluoride, served as the cathode and copper as the anode Uses lead. The electrolysis was carried out using a diaphragm. The temperature was 20 ° C. and the current density was 100 amps / m 2. The electrolysis lasted i hour. The precipitation was again extremely slimy and practically complete finely dispersed. The beryllium oxide hydrate obtained in this way is chemically very reactive.

5. Abscheidung von grobdispersem Berylliumoxydhydrat. Als Elektrolyt wurde eine Lösung von 1,504 Natrium-Berylliumflnorid (Na2BeF4) verwendet. Elektrodenmaterial war das gleiche wie bei q.. Es wurde gleichfalls mit Diaphragma gearbeitet. Die Temperatur betrug 8o° C, die Stromdichte 95 Amp./m2. Das abgeschiedene Berylliumoxydhydrat war sehr dicht, es setzte sich während der Elektrolyse außerordentlich schnell ab und war praktisch völlig grobdispers.5. Separation of coarsely dispersed beryllium oxide hydrate. A solution of 1.504 sodium beryllium fluoride (Na2BeF4) was used as the electrolyte. The electrode material was the same as for q .. A diaphragm was also used. The temperature was 80 ° C. and the current density was 95 amps / m 2. The separated beryllium oxide hydrate was very dense, it settled extremely quickly during the electrolysis and was practically completely coarsely dispersed.

Claims

PATCNTANSPRUC11: Process for the production of aging oxides or hydrated oxides by secondary reactions which occur during the electrolysis of electrolytes suitable for obtaining such substances, characterized in that instead of electrolyte concentrations between 0.3 to 3% current densities of preferably zoo Amp.im2 and working for any length of time at room temperature a. for the production of finely dispersed oxides or oxide hydrates, far higher electrolyte concentrations in the order of about 15 % and higher current densities in the order of about 100 Amp./m2 with the shortest possible electrolysis time and b. For the production of coarsely dispersed oxides or oxide hydrates, significantly higher bath temperatures of around 75 ° C and straw densities up to a maximum of roo Amp./m2 are used.