DE659877C - Vorrichtung fuer die Elektrolyse waessriger Natriumsulfatloesungen - Google Patents

Description

• Vorrichtung für die Elektrolyse wäßriger Natriumsulfatlösungen Bei der Elektrolyse wäßriger Lösungen von Alkalisulfat nach dem Amalgamverfahren wird anodisch Schwefelsäure frei, die von der Quecksilberkathode durch ein Diaphragma ferngehalten werden muß. Im Interesse einer möglichst niedrigen Badspannung ist es wünschenswert, den Elektrodenabstand und damit auch den Abstand des Diaphragmas von der Quecksilberoberfläche möglichst klein zu halten. Dabei darf aber eine Berührung des Diaphragmas mit dem Quecksilber wegen der hierdurch meist bedingten heftigen Zersetzung des Amalgams und der Gefahr einer Zerstörung des Diaphragmas keinesfalls erfolgen.
• Bei den üblichen Zellen mit horizontal angeordneten Eelktroden, in denen die Quecksilberkathode sich am Boden der Zelle befindet, bereitet bei Verwendung eines frei tragenden Diaphragmas, bestehend beispielsweise aus einem tragenden Gewebe und einer auf dieses aufgebrachten Paste aus Schwerspatpulver und Asbestfasern oder aus einem anderen mechanisch wenig widerstandsfähigem Werkstoff, wie Asbestpapier, die Einhaltung des richtigen Abstandes zwischen Diaphr agma und Quecksilberkathode erhebliche Schwierigkeiten. Auch die Verwendung von nicht frei tragenden Diaphragmen erweist sich bei dieser Bauweise als nicht angängig, da die Anordnung der Stützen auf der unteren Seite des Diaphragmas zu große Elektrodenabstände bedingen würde. Vielmehr erfordern solche Zellen Diaphraginen, die in mechanischer und elektrochemischer Hinsicht hohen Ansprüchen genügen und praktisch nur schwierig und auf kostspielige Weise herzustellen sind. Es sind bereits Vorrichtungen für die Halogenalkali-Elektrolyse bekannt, die nach dem Amalgamverfahren mit horizontaler Anordnung der Elektroden unter Verwendung eines Diaphr agmas arbeiten, bei welchen diese Schwierigkeiten vermieden werden, indem die Anode unterhalb und die Quecksilberkathode oberhalb des Diaphragmas angeordnet ist. Die direkte Berührung des Quecksilbers mit der Diaphragmaoberfläche erweist sich in dieser bekannten Zelle insofern als nachteilig, 'als das alkaliinetallhaltige Quecksilber leicht in die Poren des Diaphragmas eindringt, mit reinem Quecksilber nicht mehr in Berührung kommt und infolgedessen mehr und mehr Alkalimetall aufnimmt, so daß schließlich Wasserstoffentwicklung und damit eine Verringerung der Stromausbeute eintritt.
• Es wurde nun gefunden, daß sich diese Nachteile vermeiden lassen, wenn das als Kathode dienende Quecksilber von dem Diaphragma durch Führung in entsprechend ausgebildeten, unmittelbar auf dem Diaphragma aufliegenden Rinnen getrennt ist. Im Hinblick auf die Herabminderung des Badwiderstandes hat sich dabei eine Ausbildung der Anode mit wellenförmigem Querschnitt als geeignet erwiesen, derart, daß die das Quecksilber führenden Rinnen jeweils in den Wellentälern angeordnet sind. Bei dieser Anordnung ist es möglich, das Diaphragma unmittelbar auf der wellenförmigen Anodenfläche, deren Welle zweckmäßig die Form einer Sinuslinie aufweist, und ihren Wellen folgend anzuordnen, wobei die Anodenfläche durchlöchert ist, um den Austritt des Anolyten in einen darunterliegenden Sammelraum zu ermöglichen.
• In der Zeichnung ist eine Vorrichtung gemäß Erfindung beispielsweise wiedergegeben. Im unteren Teile eines Badbehälters i, der mit einem unteren Auslaß 2 für die Abführung bzw. Zirkulation der Anodenflüssigkeit versehen ist, ist die wellenförmig ausgebildete durchlöcherte Bleianode 3 horizontal angeordnet. Dicht auf ihr aufliegend ist ein Diaphragma 4 aus Asbestpappe angebracht. Auf dem letzteren ist ein mit einer 2 mm starken Auflage von Hartgummi versehenes Rinnengeste115 angeordnet, das aus Eisenwellblech durch entsprechendes Ausschlitzen der Wellenberge hergestellt ist. Der Abstand der Wellenberge beträgt im vorliegenden Falle 6o mm. Die Wellentäler dienen zur Führung des Quecksilbers, das bei 6 in das Gestell eintritt und es bei 7 in Form von Amalgam wieder verläßt. 8 stellt den Elektrolyten (Natriumsulfatlösung) dar. Man erhält durch Elektrolyse einer neutralen Sulfatlösung von der Dichte 1,32 bei einer kathodischen Stromdichte von 2 7oo Amp./m= eine Anodenlösung mit 125 g H2 S 04/Liter bei 6,9 Volt Spannung und 97 °% Stromausbeute.
• Mit Hilfe der Vorrichtung gemäß Erfindung werden insbesondere die folgenden Vorteile erzielt: i. Der Elektrolyt fließt unter seinem eigenen hydrostatischen Druck von oben nach unten, braucht also nicht wie bisher abgesaugt zu werden. 2. Das Diaphragma liegt in seiner ganzen Ausdehnung auf der Anode auf und ist daher mechanisch praktisch völlig unbeansprucht, so daß hierfür auch mechanisch wenig widerstandsfähige Werkstoffe verwendet werden können.
• 3. Das Quecksilber kommt nicht mit dem Diaphragma in direkte Berührung, so daß es in dessen Poren nicht eindringen kann.
• An sich war zu befürchten, daß die Radspannung bei der vorliegenden Anordnung der Elektroden erheblich höher als bei einer Zelle mit zueinander parallelen, übereinanderliegenden Elektroden sein würde. Überraschenderweise hat sich aber ergeben, daß bei richtiger Wahl der Maßverhältnisse von Quecksilberrinnen und Anodenbergen gemäß Angabe sich für vergleichbare Zellen fast völlig übereinstimmende Stroindichtespannungskurven ergeben.

Claims (3)

1. PATENTAN BPRL CHE i. Vorrichtung für die Elektrolyse wäßriger Natriumsulfatlösungen nach dem Amalgamverfahren mit horizontaler Anordnung der Elektroden unter Verwendung eines Diaphragmas, wobei die Anode unterhalb und die Quecksilberkathode oberhalb des Diaphragmas angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Quecksilber von dem Diaphragma durch entsprechend ausgebildete, unmittelbar auf dem Diaphragma aufliegende nicht leitende und chemisch indifferente Führungsrinnen getrennt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die durchlöcherte Anode in Form einer Wellenfläche, zweckmäßig mit sinuslinienförmigem Verlauf, ausgebildet ist und daß das Diaphragma unmittelbar auf ihr aufliegt.
3. 3. Vorrichtung nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrinnen für das Quecksilber aus einem gestanzten, mit Hartgummi umkleideten Wellblechrahmen bestehen.