DE653833C

DE653833C - Verfahren zur Natriumsulfatelektrolyse

Info

Publication number: DE653833C
Application number: DEI52651D
Authority: DE
Inventors: Dr Georg Messner
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1935-06-27
Filing date: 1935-06-27
Publication date: 1937-12-03
Also published as: FR805279A; SE90787C1; GB471912A

Description

Verfahren zur Natriumsulfatelektrolyse Vor einigen Jahren wurde erstmalig vorgeschlagen, die natürlichen Glaubersalzvorkommen dadurch auszunutzen, daß man eine wäßrige Lösung des Salzes der Elektrolyse unter Verwendung einer Quecksilberkathode und einer Bleianode unterwirft, wobei an der Kathode Natriumamalgam und im Anodenraum Schwefelsäure gebildet werden sollte.. Das Natriumamalgam sollte dann in an sich bekannter Weise mit Wasser zersetzt werden und so die Gewinnung von Natronlauge ermöglichen. Da aber die Stromausbeute wegen der Neigung der Elektrolvsenprodukte, sich wieder zu vereinigen, bei diesen Versuchen unbefriedigend war (etwa 25 °/o), ging man alsbald dazu über, den Anodenraum von dem übrigen Teil der Zelle durch ein Diaphragma abzutrennen und die Elektrolyse bei mäßig erhöhter Temperatur (55° C) durchzuführen; auch bei dieser Arbeitsweise wurde aber eine Erhöhung der Stromausbeute auf einen technisch brauchbaren Wert nur erreicht, wenn man sich mit einer außerordentlich niedrigen -13"S 04 Konzentration im Anodenraum begnügte (etwa 85 % Stromausbeute bei etwa 3,5 °/n H2 S 04 Konzentration im Anodenraum bzw. etwa 40/0 Stromausbeute bei 7 °%o H- S 04 Konzentration im Anodenraum) . Eine gewisse Verbesserung dieser Ergebnisse wurde mit der Verwendung einer Festmetallkathode sowie zweier Diaphragmen erreicht, ' von denen das eine den Anodenraum begrenzt" während das andere in der Nähe der Kathode angeordnet ist, und wobei dann die Sulfatlösung in den Zwischenraum zwischen den beiden Diaphragmen eingeführt wird und von dort durch die beiden letzteren gegen die Anode bzw. die Kathode strömt., Die gleiche Maßnahme wurde auch in Verbindung mit einer Quecksilberkathode unter Verwendung nur eines den Anodenraum begrenzenden Diaphragmas vorgeschlagen. Aber auch hier wiederum erweist es sich als notwendig, im Interesse einer technisch brauchbaren Stromausbeute die Strömungsgeschwindigkeit so hoch zu halten, daß in den beiden Elektrodenräumen nur geringe Konzentrationen (maximal Zoo gil H@S04 bzw. too gil Na0II) erreicht werden.

Eine. eingehende Untersuchung der die Stromausbeute bedingenden Verhältnisse hat nun ergeben, daß die zu erreichende Schwefelsäurekonzentration in der Anodenflüssigkeit in ganz über-,viegendem Maße von der Dichtigkeit des -angewendeten Diaphragmas abhängt.- Je dichter das Diaphragma ist, um so geringere Strömungsgeschwindigkeiten sind erforderlich, um die bei der Elektrolyse gebildeten Wasserstoffionen im Anodenraum zurückzuhalten: Im einzelnen hat sich auf Grund von Versuchen die Anweisung ergeben, bei der Elektrolyse von Natriumsul-

fatlösung mit einer Quecksilberkathode ein

Diaphragma zu verwenden, das bei q.0° und

bei einem hydrostatischen Druck von 35 cm

Wassersäule je. dm2 Fläche weniger als..:ö

und zweckmäßig sogar weniger als 5 c

Wasser je Minute hindurchläßt. Auf dies?

Weise gelingt es, bei Stromausbeuten von etwa 9504 Natronlauge der im Handel üblichen Konzentration von hoher Reinheit und gleichzeitig auch eine Anodenflüssigkeit mit bis zu q.oo g H, S 04 im Liter, die für viele Zwecke, z. B. für die Kunstseideherstellung, unmittelbar verwendbar ist, zu erhalten. Es gelingt somit, die bisher aufgewendeten sehr erheblichen Kosten für Eindampfung und Kühlung der Anodenflüssigkeit zwecks Abtrennung der Schwefelsäure vom Sulfat zu ersparen.

Als Diaphragmenbaustoffe, die den gekennzeichneten Forderungen entsprechen, kommen sowohl keramische-Massen als auch Asbestgewebe in Frage, solange sie nur durch geeignete Herstellungsweise die geforderte Dichtigkeit aufweisen.
Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung zur Elektrolyse von Natriumsulfat im wesentlichen aus der in einem nichtleitenden Gefäß am Boden desselben untergebrachten Quecksilberkathode, dem darüber angeordneten Diaphragma und einer über dem letzteren angeordneten Anode aus Blei oder einer beständigen Bleilegierung. Da die Bildung von Wasserstoff auch an einer OOuecksilberkathode nie völlig vermieden wird, läßt man das Diaphragma zweckmäßig mit einem kleinen Winkel von der horizontalen Richtung abweichen, so daß die geringen Wasserstoffmengen, die an der Kathode gebildet werden, alsbald von dem Diaphragma durch Aufsteigen entfernt werden und so nicht zu einer Beeinträchtigung des Stromdurchganges führen. Je nach der Rauhigkeit des Diaphragmas liegt die hierfür erfgrderliche Neigung zwischen etwa q. und io °/o. Die Ergänzung des Quecksilbers erfolgt auf. beliebige an sich bekannte Weise, wobei das gebildete Natriumamalgam außerhalb der Zelle zu Natronlauge und Quecksilber zersetzt wird. Die Natriumsulfatlösung tritt in den Kathodenraum ein, breitet sich auf der Ouecksilberoberflache aus, und wandert durch das Diaphragma unter einem kleinen hydrostatischen Druck in den Anodenraum, von wo sie als schwefelsaure Anodenflüssigkeit abläuft. Bei ,gehr gehr langsamem bei großer Strombelastung Durchsatz der ist Sulfatlösung es zweckmäßig, .die Sulfatlösung des Kathodenraumes zur Vermeidung einer übermäßigen Verarmung an Sulfat zwischen Kathodenraum und einem Salzlösebehälter im Kreis zu führen und sie auf diese, an sich bekannte Weise an Sulfat aufzusättigen.
Beispiel Eine OOüecksilberzelle mit einer Kathodenfläche von i m= und einem mit 4. °)o geneigten, unterteilten keramischen Diaphragma von 3 mm Dicke wird mit einem Strom von i6oo Amp. belastet. Der Durchsatz an Sulfatlösung (Dichte i # 32) durch das Diaphragma in den Anodenraum beträgt 81/Std. Man erhält eine Anodenflüssigkeit mit einem Schwefelsäuregehalt von a$ Gewichtsprozent H2 S 04, die kathodische Stromausbeute ist 95 °/o.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von Alkalilauge und Schwefelsäure durch Elektrolyse einer wäßrigen Natriumsulfatlösung unter Verwendung von Quecksilber als Kathode und einer Bleianode sowie eines Diaphragmas, das den Anodenraum vom Kathodenraum trennt, und durch das der Elektrolyt aus dem Kathodenraum in den Anodenraum übertritt, gekennzeichnet durch die Anwendung eines Diaphragmas von erheblicher Dichtigkeit. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässigkeit des Diaphragmas derart bemessen wird, daß es bei ,4o° und bei einem Druck von 35 cm Wassersäule weniger als io und zweckmäßig weniger als 5 cmg/dm° Wasser je Minute durchläU 3. Verfahren nach Anspruch i oder z, dadurch gekennzeichnet, daß der Katholyt in an. sich bekannter Weise außerhalb der Zelle an Sulfat aufgesättigt wird.