DE70007C - Quecksilber-Kathode zur Elektrolyse, insbesondere von Salzen, deren metallische Bestandteile Amalgame bilden - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 75: Soda, sowie die übrige chemische Grossindustrie,

CARL KELLNER in HALLEIN bei SALZBURG.

Amalgame bilden.

Fatenürt im Deutschen Reiche vom 17. August 1892 ab.

Die Kathode besteht nach vorliegender Erfindung aus einer verticalen, dünnen Quecksilberschicht, welche durch den Strom leitende Scheidewände vom Anodenraume, der die Lösung des Elektrolytes enthält, getrennt ist; über der Quecksilberschicht fliefst während der ganzen Dauer der Elektrolyse Wasser oder eine andere geeignete Flüssigkeit hinweg, während etwa entwickelte Gase aus dem Anodenraume abgesaugt werden oder frei entweichen.

Es wurde wiederholt das Quecksilber als Kathode in Vorschlag gebracht, indessen konnten diese Projecte in der Fabrikpraxis keine befriedigenden Resultate liefern, weil entweder das Quecksilber in horizontaler Schicht mit dem' Elektrolyt in directe Berührung kam, wodurch sich stets ein Theil des bereits gebildeten Amalgams wieder zersetzte, oder weil das Quecksilber als eine über Metallplatten u. dergl. fliefsende Schicht angewendet werden sollte und diese Procedur eine zu grofse Menge dieses theuren Metalles erfordert, sowie Verluste desselben im Gefolge hat. Auch sind die hierzu nöthigen Apparate für die Fabrikpraxis zu kostspielig und wegen ihrer complicirten Anordnung untauglich.

Das Quecksilber spielt, nach vorliegender Erfindung angeordnet, eine vermittelnde Rolle zwischen dem durch die Scheidewand davon getrennten Elektrolyt und dem damit in Berührung befindlichen Wasser, denn es nimmt beispielsweise bei der Elektrolyse des Chlornatriums das als Kathion abgespaltene Natrium in metallischem Zustande durch die Scheidewand auf und giebt es fortwährend an das Wasser ab, welches unter Wasserstoffentwickelung und Erwärmung damit Na HO bildet.

Da das Quecksilber nur in dünner Schicht zur Anwendung kommt, nicht bewegt wird, sondern ruhig steht und stets von Flüssigkeit bedeckt ist, so ist ein Verlust desselben ausgeschlossen.

Durch diese einfache, billige und betriebssichere Anordnung sind alle Uebelstände, welche der directen Spaltung von Metallchloriden bisher im Wege standen, überwunden, und man ist im Stande, Alkalihydrate von einer so hohen Concentration und von solcher Reinheit darzustellen, wie dies bislang nicht möglich war.'

Das Verfahren kann mit Apparaten verschiedener Construction ausgeführt werden; als sehr brauchbar und haltbar hat, sich im Grofsbetriebe folgende Vorrichtung bewährt.

Die Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht die Kathode und bezeichnet A A¹ die Scheidewände, welche das Quecksilber vom Anodenraume trennen und gleichzeitig halten. Dieselben können aus porösem Thon, aus mit gelatinöser Masse imprägnirten, auf einer gelochten Schieferplatte liegenden Asbestpappe, aus zwei wechselständig gelochten Schieferplatten mit einer Zwischenlage aus Glas- und Schlackenwolle, Stärke und Kohle bestehen, welch letztere vor dem Einsetzen in den Apparat in concentrirte Natronlauge oder

(2. Auflage, ausgegeben am 12. Oktober iSgS.)

kochendes Wasser getaucht wurden, um die Kleisterbildung hervorzubringen. Man kann aber auch diese Scheidewände aus Leder oder einem beliebigen anderen Materiale fertigen, welches den Strom leitet und die Wanderung der Jonen gestattet.

Zwischen diesen Scheidewänden, die eventuell — um dem Drucke des Quecksilbers zu widerstehen — eine specielle Auflage und Versteifung erhalten können, befindet sich das Quecksilber B. Um so wenig als möglich von diesem Metalle anwenden zu müssen und dennoch einen bequem und billig herzustellenden Kathodenraum zu schaffen, ist ein Verdrängungskörper C angeordnet. Dieser wird am besten aus Gufseisen angefertigt und kann hohl gegossen und mit Blei ausgefüllt werden; er füllt den Raum zwischen den Scheidewänden beinahe vollkommen aus und gestattet dem Quecksilber, nur eine sehr dünne Schicht zu bilden.

Gleichzeitig dient dieser Verdrängungskörper dazu, das Reactionsgefäfs D in einer bestimmten Höhe zu fixiren; es dient hierzu die Stellschraube E. Dieses Reactionsgefäfs besteht aus einem sich knapp an die Innenseite des aus den Scheidewänden gebildeten Kathodenraumes anlegenden, oben und unten — jedenfalls aber unten — offenen Rahmen, der in das Quecksilber so tief eintaucht, als ihn die Stellung der Schraube E dazu zwingt, und in dessen Innenraum F Wasser oder diejenige Flüssigkeit gegeben wird , welche man mit dem ausgeschiedenen Kathion zu verbinden wünscht. Zweckmäfsig werden mehrere Reactionsgefäfse durch Ueberfallrinnen mit einander in Verbindung gesetzt, so dafs die eintretende Flüssigkeit so viele davon durchströmt, um genügend angereichert zu werden.

Das Quecksilber wird entweder mittelst eines Drahtes direct oder — wie aus Fig. r ersichtlich — durch den Verdrängungskörper mit dem negativen Pol G der Elektricitätsquelle verbunden.

HH¹ sind die Anoden und können aus einem beliebigen, dem freigesetzten Anion widerstehenden Leiter hergestellt werden, als: Kohle, Gufseisen, Phosphorblei oder mit Kohle überzogenem Blei, Platin etc.

JJ¹ ist ein Rahmen von glockenförmigem Querschnitt, welcher die Anoden trägt und das entwickelte Gas durch KK¹ an die Stelle seiner Verwendung führt.

Fig. 2 stellt einen Schnitt und Fig. 3 eine Draufsicht des Apparates dar, wie ihn der Erfinder in der Fabrikpraxis im Gebrauch hat. L ist ein Trog aus Holz, der auf die bei elektrolytischen' Apparaten übliche Weise wasserdicht gemacht ist. HH¹ sind die Anoden, welche aas einem Rahmen bestehen, in welchen zwei Schieferplatten MM¹ eingesetzt sind. Diese Platten, die auch aus Porcellan oder Steingut hergestellt werden können, sind mit grofsen Löchern versehen und dienen dazu, das den ganzen Raum zwischen ihnen' ausfüllende Kohlenpulver zu halten, welches die eigentliche Anode bildet. In dieses Kohlenpulver wird der Strom durch die Kohlenstäbe N geleitet, welche bei O mit Asphalt in die Rahmen eingegosssen und an dem aus dem Asphaltverschlufs herausragenden Ende P leitend mit dem positiven Poldraht der Elektricitätsquelle in Verbindung stehen. Da diese leitende Verbindung durch einen alle Kohlenstäbe verbindenden Bleistreifen am einfachsten bewerkstelligt wird, und da die Erfahrung lehrt, dafs bei Entwickelung von Chlor die leitende Verbindung (der Contact) zwischen Blei und Kohle schnell leitet, so läfst man einen Theil der Kohlenstäbe zwischen O und P frei der Luft ausgesetzt und verhindert dadurch das Eindringen von feuchtem Chlor zwischen Kohle und Blei.

An jeder solchen Anode befindet sich ein Abzugsrohr Q. für das entwickelte Gas, welches mit der Hauptleitung R in Verbindung ist.

Bei 5 tritt der Elektrolyt ein und strömt in der Richtung der Pfeile durch den zwischen Anoden und Kathoden gebildeten Irrgang, um bei T den Apparat zu verlassen und eventuell in einen anderen einzutreten, wie dies eben die gewünschte Klemmenspannung erfordert..

U ist die bereits beschriebene Kathode, V die Verbindung des Reactionsgefäfses mit dem der nächsten Kathode. Als Scheidewände sind hier Thonzellen eingezeichnet; da mehrere solcher neben einander angeordnet sind, so hat das Reactionsgefäfs die in Fig. 4 gezeichnete Form.

Die Wirkungsweise des Apparates ist wie folgt:

Der bei S eintretende Elektrolyt, der beispielsweise eine Kochsalzlösung sei, giebt sein Chlor an die Anoden ab, aus denen es durch Q. und Hauptrohr R an den Ort seiner weiteren Verwendung gelangt. Das Natrium wandert durch die Scheidewand zum Quecksilber,, bildet mit diesem ein Amalgam, welches durch das im Reactionsgefäfse daraufschwimmende Wasser in Natronhydrat umgesetzt wird, und gelangt durch V nach den Reactionsgefäfsen der nächsten Kathodenreihe U¹, um aus V¹ als hochconcentrirte Lösung und in beinahe chemisch reinem Zustande auszutreten. Man ist im Stande, auf diese Weise Lösungen bis zu 57 pCt. NaHO Gehalt herzustellen, deren Verdampfung eine sehr billige ist.

Selbstredend kann diese Anordnung zur Elektrolyse der verschiedensten Körper Verwendung finden und man kann, wenn man

die Reactionsgefäfse abdichtet und statt des Wassers Quecksilber anwendet, das Natrium, Kalium, Aluminium oder andere Metalle in gediegenem Zustande gewinnen. Ebenso kann man die Lösungen beliebiger Salze dadurch auf einfache Weise darstellen, dafs man statt des Wassers eine Säure oder jenen Körper in den Reactionsgefäfsen circuliren lä'fst, den man an das Kathion zu binden wünscht.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Zur Elektrolyse, insbesondere von Salzen, deren metallische Bestandtheile mit Quecksilber Amalgame bilden, eine im Ruhezustande befindliche Quecksilber-Kathode, welche durch für die Wanderung der Jonen durchlässige Scheidewände in senkrechter Stellung und von den Anodenräumen getrennt gehalten wird.

   Eine Ausführungsform der Kathode nach Anspruch i., bei welcher ein Verdrängungskörper (C) zur Erzielung einer nur dünnen Quecksilberschicht und ein unten offenes Gefäfs (D) zur Aufnahme der zur Zersetzung des Amalgams dienenden Flüssigkeit in das Quecksilber eintauchen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.