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Verfahren zur Reinigung von Alkalilaugen von einem geringen Gehalt
an Quecksilber Die bei der Elektrolyse von Natrium-oder Kaliumchlorid mit Quecksilberkathode
aus den Amalgamen anfallende Alkalilauge ist durch Spuren von Quecksilber verunreinigt,
das in der Lauge teils echt gelöst ist und teils in kolloidaler Form in der Lösung
verteilt vorliegt. Um bei Verwendung dieser Lauge das für mancherlei gewerbliche
Zwecke störende Quecksilber zu entfernen, ist es notwendig, diese Lauge einer Reinigung
zu unterziehen. Aufgabe des vorliegenden Verfahrens ist, die Reinigung solcher Lauge
herbeizuführen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Durchführung dieser
Reinigung. Zur Verwendung kommen hierbei in der Regel die Laugen mit einem Gehalt
von etwa 7oo bis Bob g KOH oder NaOH im Liter, welche erfahrungsgemäß Quecksilberspuren
in der Größenordnung von 5o bis iooo Gamma im Liter Lauge enthalten, entsprechend
etwa 7 bis iq.oGamma auf ioog KOH oder NaOH.
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Zur Ausübung des Verfahrens bedient man sich erfindungsgemäß vorteilhaft
des auf der Patentschrift 5422781 bekannten Elektrolyseverfahrens, das in der Hauptsache
darin besteht, daß man den Elektrolyten durch Elektroden aus Drahtnetzen langsam
hindurchfährt Ein weiteres wesentliches Merkmal für das vorliegende Verfahren ist
dabei, daß für die Herstellung der Kathoden aus Drahtnetzen oder Tressengewehe solche
gegen starke Alkai; lauge beständige Metalle oder Legierungen verwendet werden,
die mit Quecksilber ein Amalgam zu bilden befähigt sind, wie insbesondere Kupfer,
Silber oder Gold.
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Die Verwendbarkeit .des bisher nur für die Reinigung von Säure bekannten
Verfahrens nach Patentschrift 542 781 für die Lösung der vorliegenden Aufgabe
ist insofern als überraschend zu bezeichnen, als im vorliegenden Falle das Metall
nicht als Ion eines. Salzes oder einer salzartigen Verbindung vorliegt, sondern
in kolloidaler Verteilung als Metall oder oxydische Verbindung, bezüglich deren
praktisch vollständiger Abscheidungsmöglichkeit bei den außerordentlich großen hier
vorliegenden Verdünnungen, es handelt sich hier um Mengen unter iooo Gamma im Liter
Lauge, Zweifel bestehen konnten, da durch elektrophoretische Erscheinungen die Abscheidung
des Quecksilbers beeinträchtigt oder verhindert werden könnte.
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Wie indessen Versuche gezeigt haben, ist die Abscheidung des Quecksilbers
bis auf praktisch außer Betracht bleibende, dem Quecksilbergehalt der analytisch
reinen Ätzalkalien des Handels mindestens g1Eichkommende Mengen glatt durchführbar,
und zwar unter einem äußerst niedrigen Stromaufwand. Dieser beträgt beispielsweise
bei einer Ausgangslauge mit 6oo Gamma Quecksilber Anfangsgehalt
im
Liter nur 0,05 Kilowattstunden für die Reinigung von i oo kg KO H, entsprechend
etwa 1301 konzentrierter Kalilauge; auf einen Endgehalt von etwa 3o Gamma Liter
Lauge.
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Folgende Angaben mögen beispielsweise: der Erläuterung einer Vorrichtung
und Betriebsweise zur Durchführung des Verfahrens dienen.
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Ein Badkasten, etwa 1100 X g25 X 650 mm, aus Eisenblech geschweißt
und auf der Innenseite gummiert, dient als elektrolytischer Trog. In ihm sind 3o
seitlich durch Kupferleisten, verstärkte Kupfertressenkathoden in einem Abstand
von 3omm voneinander senkrecht zur Strömungsrichtung der Lauge flüssigkeitsdicht
gegen die Wandflächen des Bades eingesetzt. Sie sind durch eine Schiene, die als
Stromzuführung dient, außerhalb des Bades parallel geschaltet. Zwischen den Kupferdrahtnetzen
hängen die Anoden aus o,5 mm Platindraht im Abstand von 65 mm. Sie hängen von Kupferleisten,
an welchen sie angelötet sind, frei in das Bad und sind unten mit einer kleinen,
gummierten Eisenwalze beschwert. Diese Kupferleisten sind wiederum untereinander
durch eine Schiene verbunden, die als Stromzuführung dient. Die Lauge wird am Boden
des Bades zugeführt und läuft nach Durchgang durch die Kathoden durch einen Überlauf
ab. Unterhalb des Bades sind Heizschlangen angebracht, um die Lauge auf der gewünschten
Temperatur zu halten. Die eigentliche Erwärmung der Lauge geschieht in einem Vorlauftopf,
der mit Heizschlangen ausgerüstet ist. Bei Anwendung einer Kathode aus Kupfertressengewebe
mit sieben Maschen auf den Millimeter läßt man zweckmäßig den Elektrolyten mit einer
Geschiiindigkeit von 6o cm stündlich durch diese hindurchströmen, während eine Kathodenstromdichte
von etwa o,oi Amp./dm° bei einer Spannung von etwa 2,5 Volt aufrechterhalten wird.
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Zweckmäßig wählt man für die Ausführung der Elektrolyse ein Temperaturgebiet
der Lauge von etwa 4o bis 6o° C, da einerseits die Abscheidung bei Temperaturen
unterhalb 30° eine merkliche Verzögerung erfährt und andererseits bei Wahl wesentlich
höherer Temperaturen als 6o°, von andere. Nachteilen ,abgesehen, .die Flüchtigkeit
des Quecksilbers gefördert wird.
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Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, das Kathodenmetall durch
vorherige kathodische Polarisation etwas aufzurauhen und jeweils vor Beginn des
Reinigungsverfahrens von allen oxydischen Verunreinigungen zu befreien. Von Zeit
zu Zeit werden die teilweise amalgamierten Kathoden .aus dem Bade ausgehoben, gewaschen
und nach bekannten Verfahren von ihrem Quecksilbergehalt befreit. e'@-.-Mit Hilfe
des bekannten in der deutschen Patentschrift 577 607 beschriebenenVerfahrens,
das darauf beruht, daß Alkaliamalgam oder amalgamierte Metallplatten mit der durch
Fremdmetalle verunreinigten Lauge in Berührung gebracht werden, lassen sich Quecksilberanteile,
die in den eingangs angegebenen Mengen in der Lauge enthalten sind, nicht entfernen.
-Aus der Tatsache, daß bei der Herstellung von Alkalilauge auf elektrochemischem
Wege unter Verwendung von Quecksilberkathoden eine quecksilberfreie Lauge nicht
zu erhalten ist, ergibt sich die Not= wendigkeit, bei dem elektrochemischen Reinigungsverfahren
Kathoden zu verwenden, die nicht aus Quecksilber oder amalgamierten Metallplatten
bestehen.
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Erst durch Verwendung von Kathoden aus alkalilaugebeständigen Metallen
ist es gemäß Erfindung möglich geworden, aus der Lauge Quecksilberverunreinigungen
vollständig zu entfernen.
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Weiterhin ist nach dem bekannten Verfahren, bei dem Alkaliamalgamkathöden
Verwendung finden, eine katholische Wasserstoffentwicklung nicht zu vermeiden, da
die Zersetzungsspannung des Wassers niedriger liegt als diejenige von Alkalilauge.
Besonders %venn die Wasserstoffentwicklung an Quecksilber-oder amalgamierten Elektroden
auftritt, wie es beidem bekannten Verfahren der Fall ist, ist ein Wiederinlösunggehen
von kleinen Quecksilbermengen nicht zu vermeiden, da Teile des primär abgeschiedenen
Quecksilbers durch den Wasserstoff mechanisch abgelöst werden.