DE66592C - Process for the electrodeposition of zinc - Google Patents

Process for the electrodeposition of zinc

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DE66592C DENDAT66592D DE66592DA DE66592C DE 66592 C DE66592 C DE 66592C DE NDAT66592 D DENDAT66592 D DE NDAT66592D DE 66592D A DE66592D A DE 66592DA DE 66592 C DE66592 C DE 66592C
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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    • C25C1/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • C25C1/16Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions of zinc, cadmium or mercury

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Description

Bei der Elektrolyse des Zinkes aus den nach irgend einem Verfahren hergestellten schwefelsauren Zinklösungen zeigt sich Bildung des sogenannten Zinkschwammes, d. h. eines grauen, feinen Pulvers, das im wesentlichen1 aus Zink besteht, sich aber nur schwer schmelzen läfst, und theils wegen der losen Beschaffenheit, theils wegen der erschwerten Schmelzbarkeit die Anwendung der Elektrolyse praktisch unmöglich macht. Die Ursache dieser sowohl in neutraler als in schwach saurer Lösung auftretenden Schwammbildung ist noch nicht genau erkannt; indessen sprechen eine grofse Anzahl von Erscheinungen für die Annahme, dafs der bei der Elektrolyse des Zinkes in Spuren auftretende Zinkwasserstoff Zn H2 neben dem gleichzeitig in geringer Menge auftretenden nascenten Wasserstoff eine moleculare Veränderung des abzuscheidenden Zinkes bedinge, welche in dem schwammigen Aggregat zum Ausdruck komme.In the electrolysis of the zinc from the prepared according to any method sulfuric acid zinc solutions formation indicates the so-called zinc sponge, that is, a gray fine powder, which consists essentially 1 of zinc, but läfst difficult to melt, and partly on account of the loose condition, makes the use of electrolysis practically impossible, partly because of the difficulty in melting it. The cause of this sponge formation, which occurs in both neutral and weakly acidic solutions, has not yet been precisely identified; However, a large number of phenomena support the assumption that the zinc hydrogen Zn H 2, which appears in traces in the electrolysis of zinc, together with the nasal hydrogen which occurs at the same time in small quantities, causes a molecular change in the zinc to be deposited, which is expressed in the spongy aggregate .

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet nun ein Verfahren, durch welches die Zinkschwammbildung während der Elektrolyse vollständig verhindert wird. Dem Verfahren selbst liegt der Gedanke zu Grunde, den als muthmal'sliche Ursache der Schwammbildung möglichen Zinkwasserstoff (Zn H2) und den aufserdem entstehenden nascenten Wasserstoff durch Zusätze von freien Halogenen oder von Halogenverbindungen, welche unter Bildung der betreffenden Halogenwasserstoffe den Wasserstoff binden, zu beseitigen.The subject of the present invention now forms a method by which the formation of zinc sponges is completely prevented during the electrolysis. The process itself is based on the idea that hydrogen zinc (Zn H 2 ) , which is the probable cause of the formation of sponges, and the nascent hydrogen that also arises through the addition of free halogens or halogen compounds, which bind the hydrogen with the formation of the hydrogen halides in question, are based on the idea remove.

Bei der praktischen Ausführung dieser Elektrolyse des Zinkes auf Grundlage des vorliegenden neuen Verfahrens wird wie folgt operirt:In practicing this electrolysis of zinc on the basis of the present new procedure is operated as follows:

Die nach irgend einem technischen Exiractionsverfahren aus Erzen gewonnene neutrale oder schwach saure Zinkvitriollauge wird •vor der Elektrolyse versetzt:The one after some kind of technical investigation procedure neutral or weakly acidic zinc vitriol liquor obtained from ores • added before electrolysis:

a) mit'schwacher Chlor-, Brom- oder Jodlösung; ■a) with weak chlorine, bromine or iodine solution; ■

b) mit schwacher Lösung von freier unterchloriger oder unterbromiger Säure; b) with a weak solution of free hypochlorous or hypobromous acid;

oder übersättigt: : or oversaturated:

c) mit Chlor- oder Bromgas, wodurch, wie' weiter unten aus den Formeln ersichtlich, unterchlorige Säure entstehen kann; oder versetzt:c) with chlorine or bromine gas, whereby, as can be seen from the formulas below, hypochlorous acid can arise; or offset:

d) mit solchen wasserlöslichen Chlor- und Bromsubstitutionsproducten organischer Körper, welche ihr Chlor oder Brom unter Reduction zu niederen Verbindungen an nascenten Wasserstoff abgeben, wie die halogensubstituirten, wasserlöslichen Chlorhydrine des Glycerins und anderer Glykole;d) organic bodies with such water-soluble chlorine and bromine substitution products, which their chlorine or bromine with reduction to lower compounds of nascent hydrogen like the halogen-substituted, water-soluble chlorohydrins of glycerine and other glycols;

oder es werden:or it will be:

e) Zusätze aus Combinationen der unter a), b), c) und d) angeführten Körper angewendet.e) Additions from combinations of the bodies listed under a), b), c) and d) are used.

Da die Mengen des bei der Elektrolyse störend auftretenden und zu entfernenden Zinkwasserstoffes und nascenten Wasserstoffes aufseist gering sind, so braucht auch die Menge der Halogene und Halogenverbindungen, welche dem Bade zugesetzt werden, nur eine geringe zu sein, so dafs die Wirkung des freien Chlors u. s. w. auf die Kathodenmasse während des Stromdurchganges nicht in Betracht kommt. Der Nutzeffect erfährt demnach, keine Beeinträchtigung. Because the amounts of the interfering with the electrolysis and to be removed zinc hydrogen and nascent hydrogen is small, so do the quantity of halogens and halogen compounds which are needed added to the bath, so that the action of the free chlorine is negligible and so on, the cathode mass during the passage of current is out of the question. The beneficial effect is therefore not impaired.

Es ist bei diesem Verfahren nur erforderlich, dafs die zu elektrolysirende Lauge während des Betriebes stets eine deutliche Reaction des freien Halogens oder der activen Halogensauerstoffkörper zeige.In this process it is only necessary that the liquor to be electrolyzed during the During operation, there is always a clear reaction of the free halogen or the active halogen oxygen bodies show.

Das nach diesem Processe auf der Kathode niedergeschlagene Zink hat im Gegensatz zuThe zinc deposited on the cathode after this process has in contrast to

Claims (1)

dem nach anderen Verfahren anfänglich resultirenden grauen. Zink eine silberhelle Farbe und deutliches krystallinisches Gefüge, und zwar schon von dem Moment des Stromschlusscs ab.the one initially resulting from other methods gray. Zinc a light silver color and a clear crystalline structure, and from the moment the power cut off. Die chemischen Vorgänge an der Kathode bei dem vorstehend gekennzeichneten Verfahren lassen sich an der Hand der nachstehenden Gleichungen klar übersehen, bei welchen angenommen wird, dafs es sich um Entfernung oderUnterdrückung desZinkwasserstoffesfZrc H2) oder nascenten Wasserstoffes (H) als der störenden Ursache der Schwammbildung handelt.The chemical processes at the cathode in the process described above can be clearly overlooked by the following equations, which are assumed to be the removal or suppression of zinc hydrogen (Zrc H 2 ) or nascent hydrogen (H) as the disturbing cause of sponge formation . Ist nach a).in der schwefelsauren Lauge um die Kathode ein Halogen- z. B. freies Chlor, vorhanden, so wirkt dasselbe auf ZnH11 und nascenten H im Sinne der Gleichungen:If according to a). In the sulfuric acid lye around the cathode there is a halogen, e.g. B. free chlorine is present, the same acts on ZnH 11 and nascent H in the sense of the equations: I. «) Zn H2 + CL = Zn +2 H Cl,
ß) H+ Cl = HCl,
I. «) Zn H 2 + CL = Zn +2 H Cl,
ß) H + Cl = HCl,
wobei die Salzsäure infolge der grofsen Verdünnung nicht lösend auf die Kathode wirkt.the hydrochloric acid being due to the great dilution does not dissolve the cathode. Die nach a) und ß)- entstandenen geringen Mengen H Cl wirken auf die unterchlorige Säure (HOCl), welche bei Ueberschufs von Chlor in Zinkvitriollösung stets nach der Gleichung:According to a) and ß) - resulting small amounts H Cl act on the hypochlorous acid (HOCl), which in case of Schufs of chlorine in Zinkvitriollösung always according to the equation: 2 Zn SO4 + 2 H2 O + 2 Ci2
= Zn Cl2 + Zn (H SOJ2 + 2 HO Cl
entsteht, wieder Chlor bildend nach der Gleichung:
2 Zn SO 4 + 2 H 2 O + 2 Ci 2
= Zn Cl 2 + Zn (H SOJ 2 + 2 HO Cl
arises, forming chlorine again according to the equation:
HCl+ HO Cl = H2O+ Cl2.HCl + HO Cl = H 2 O + Cl 2 . Ist nach b) in der Kathodenlauge freie unterchlorige oder unterbromige Säure, so verläuft der chemische Procefs nach:If, according to b), there is free hypochlorous or hypobromous acid in the cathode liquor, then this takes place the chemical process according to: II. ZnH2+ HOCl=Zn + H2O + HCl; H1 + HOCl = H2O + HCl. II. ZnH 2 + HOCl = Zn + H 2 O + HCl; H 1 + HOCl = H 2 O + HCl. Wird nach c) die Lauge mit Chlorgas übersättigt, so entsteht nach der Gleichung:If, according to c), the lye is oversaturated with chlorine gas, the result is according to the equation: III. " 2 Zn SO4 +2 H2O+ 2 Cl2 Zn Cl2 III. "2 Zn SO 4 + 2 H 2 O + 2 Cl 2 - Zn Cl 2 + Zn (H SOJ2+ '2 HO Cl
unterchlorige Säure (HO Cl), welche im Sinne von II. auf die Wasserstoffproducte wirkt. Die ebenfalls dadurch. entstehende HCl wirkt auf. überschüssige HO Cl nach I. wieder unter Bildung von freiem Chlor, welches auf Zinkvitriol wieder von neuem nach III. unter Bildung von unterchloriger Säure reagirt. Aus III. ist ersichtlich, dafs zu Anfang neben den übrigen Körpern auch Zn Cl2 vorhanden, also ein Theil des eingeleiteten Chlors an Zink ge- ' bunden festgelegt ist. Dieses Chlor ist jedoch für den Procefs nicht verloren, sondern tritt wieder als freies Chlor auf bezw. freie Salzsäure, sobald die Lauge durch von der Anode her diffundirte Säure schwach schwefelsauer geworden ist. Die schwache Schwefelsäure reagirt auf Zn Cl2 nach:
+ Zn (H SOJ 2 + '2 HO Cl
hypochlorous acid (HO Cl), which acts in the sense of II. on the hydrogen products. That too. resulting HCl acts on. excess HO Cl after I. again with the formation of free chlorine, which on zinc vitriol again after III. reacts with the formation of hypochlorous acid. From III. It can be seen that at the beginning, in addition to the other bodies, Zn Cl 2 is also present, that is, a part of the chlorine introduced is bound to zinc. However, this chlorine is not lost for the process, but occurs again as free chlorine or. free hydrochloric acid as soon as the lye has become weakly sulfuric acid due to acid diffused from the anode. The weak sulfuric acid reacts to Zn Cl 2 as follows:
Zn Cl2 + H2 SO4 = Zn SO4 + 2 H Cl, also Salzsäure bildend, welche ihrerseits mit freier Unterchlorigsäure (H O Cl) wieder freies Chlor giebt. Zn Cl 2 + H 2 SO 4 = Zn SO 4 + 2 H Cl, thus forming hydrochloric acid, which in turn gives free chlorine with free hypochlorous acid (HO Cl). Ist nach d) eine chlorabgebende organische Verbindung, wie beispielsweise Monochlorhydrin des Glycerins, vorhanden, so verläuft bei Gegenwart von nascentem Wasserstoff die Reaction im Sinne der nachstehenden chemischen Gleichung:Is after d) a chlorine-releasing organic compound, such as monochlorohydrin of glycerine, if nascent hydrogen is present, the Reaction in terms of the following chemical equation: Monochlorhydrin und · Propylcnslykol Monochlorohydrin and · Propylcnslyk ol C Hn Cl C HnC Hn Cl C Hn C HO H+ 2 H= HCl+ CHOHC HO H + 2 H = HCl + CHOH CH2OH CH2OHCH 2 OH CH 2 OH (es entsteht hierbei im allgemeinen das nächst niedrige Glykol).(The next lowest glycol is generally formed here). Werden nach c) als Zusätze Gemische der erwähnten Körper verwendet, so können so-"wohl die Wirkungen des freien Chlors, wie die des lose gebundenen Säuerstoffes im Falle II. neben einander herlaufen.If, according to c), mixtures of the bodies mentioned are used as additives, then either the effects of free chlorine, like those of the loosely bound oxygen in case II. run next to each other. Im allgemeinen läfst sich die Wirkung der Zusätze dahin zusammenfassen, dafs das freie Halogen sich mit dem Wasserstoff der Wasserstoffproduete der Elektrolyse verbindet und Salzsäure bildet, welche ihrerseits auf die vorhandene unterchlorige Säure wieder chlorbildend einwirkt, welches letztere wieder von neuem im Sinne der vorstehenden Gleichungen in Reaction, tritt, so dafs man also mit einem anfänglichen schwachen Chlorüberschufs bei Gegenwart von unterchloriger Säure, sobald der elektrolytisch abgeschiedene Wasserstoff mit Chlor unter Bildung von Salzsäure in Wirkung tritt, immerwieder Chlor zum grofsen Theil regeneriren kann.In general the effect of the additives can be summarized as the free Halogen combines with the hydrogen of the hydrogen products of the electrolysis and Hydrochloric acid forms, which in turn acts on the existing hypochlorous acid to form chlorine, which the latter again from new in the sense of the above equations in reaction, so that one therefore with one initial slight excess of chlorine in the presence of hypochlorous acid as soon as the electrodeposited hydrogen with chlorine to form hydrochloric acid in Effect occurs, again and again chlorine to the greatest extent Part can regenerate. Der Procefs läfst sich in nachstehenden Formeln kurz veranschaulichen:The process can be illustrated briefly in the following formulas: a) H+ Cl = H Cl, .a) H + Cl = H Cl,. ß) HO Cl + HCl-H2 O + Cl2, welches auf Zn SO4 wieder wirkt unter Bildung von HO Cl: ' ß) HO Cl + HCl-H 2 O + Cl 2 , which acts again on Zn SO 4 with formation of HO Cl: ' Zn Cl2 + H2SO4 = Zn SO4 + HCl, welche nach ß) in Reaction tritt. Zn Cl 2 + H 2 SO 4 = Zn SO 4 + HCl, which reacts after β). Ψ ατent-Anspruch: Ψ ατent claim: Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Zink aus neutralen oder schwach sauren Zinksulfatlösungen, darin bestehend, dafs man den letzteren zur Verhinderung der Schwammbildung freie Halogene oder solche anorganische oder organische Verbindungen (unterchlorige oder unterbromige Säure, Chlorhydrine der Glykole u. s. w.) zusetzt, welche unter Reduction ihr Halogen an nascirenden Wasserstoff abgeben. . νProcess for the electrolytic deposition of zinc from neutral or weakly acidic ones Zinc sulphate solutions, consisting in using the latter to prevent the formation of sponges free halogens or such inorganic or organic compounds (hypochlorous or hypobromous acid, chlorohydrins of the glycols, etc.), which under reduction give up their halogen to nascent hydrogen. . ν
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