DE753341C - Vorrichtung zur stetigen Elektrolyse von Natriumsulfatloesung - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur stetigen Elektrolyse von Natriumsulfatlösung Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur stetigen Elektrolyse von Alkalisulfatlösung. Die Vorrichtung dient dazu, aus den Alkalisulfatlösungen Alkalihydroxyd und Schwefelsäure zu gewinnen.
• Für die Elektrolyse von Alkalisalzlösungen, insbesondere Alkalichloridlösungen sind schon die verschiedensten Arten von Elektrolysierzellen benutzt worden. Es muß bei der Elektrolyse dafür gesorgt werden, wenn man die elektrolytischen Spaltprodukte gewinnen will, daß die Alkaliionen nicht mit den Säureionen wieder zusammentreffen können. Zu diesem Zweck bedient man sich z. B. solcher Elektrolysierzellen, deren Elektrodenräume durch ein geformtes Diaphragma voneinander getrennt sind. Bei der Wahl des Diaphragmamaterials ist dabei darauf Rücksicht zu nehmen, daß es Strom- und flüssigkeitsdurchlässig und dabei gleichzeitig säure- und laugefest sein muß.
• Beispielsweise ist eine Vorrichtung zur Elektrolyse von Alkalisalzlösungen bekannt, die aus mehreren hintereinander angeordneten Zellen besteht. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist in einer länglichen Wanne, die am Boden als Diaphragmenschicht eine poröse Masse enthält, eine Reihe glockenförmiger Elektrolysierzellen angeordnet, die mit ihrem unteren offenen Rand in die Diaphragmenschicht hineinragen. Die Anoden befinden sich dabei innerhalb der Glocken, während die Kathoden außerhalb der Glocken angeordnet sind. Die zu elektrolysierende Lösung wird an dem einen Ende der Wanne zugeführt und an dem anderen Ende abgeführt. Eine derartige Vorrichtung ist jedoch nur für die Elektrolyse von Alkalisalzlösungen mit flüchtigen Anionen, wie Alkalichloridlösungen, geeignet. Hier wird die zu elektrolysierende Alkalisalzlösung beim Durchlaufen durch die Zellen allmählich von den Chlorionen befreit, wobei die Lösung sich mehr und mehr an Hydroxylionen anreichert. Eine derartige Vorrichtung kann jedoch nicht für die Elektrolyse von Natriumsulfatlösungen benutzt werden; da hier das Anion nicht flüchtig ist, so würde beim Übertreten der Salzlösungen in der bekannten Vorrichtung von der einen in die andere Zelle eine Neutralisation der Lösung erfolgen.
• Will man ohne Diaphragma auskommen, so verwendet man Zellen, bei denen die zu ' elektrolysierende Lösung so zwischen den beiden Elektroden zugeführt wird, daß zwischen Anoden- und Kathodenraum eine neutrale trennende Flüssigkeitszone entsteht. Man bediente sich hierzu des sog. Hoffmannscheu Apparates, der aus einer Elektrolysierzelle besteht, die zwischen den beiden Elektroden einen Zulauf für den Elektrolyten besitzt, wogegen der Ablauf der elektrolv sierten Lösung sich rechts und links von den Elektroden befindet.
• Die Vorrichtung nach der Erfindung gestättet es, ohne kostspielige geformte und schwer einzuhauende Diaphragmen die Elektrolyse von Natriumsulfatlösungen oder Lösungen sich ähnlich verhaltender Alkalisalze durchzuführen. Bei . der Vorrichtung sind die Elektrodenräume konzentrisch angeordnet und stehen unten über ein ungeformtes Diaphragma in Verbindung. Die Zuläufe für den Elektrolyten sind oberhalb des Diaphragmas und dies Abläufe oberhalb der Elektroden angeordnet. Zweckmäßig werden mehrere dieser Zellen hintereinander angeordnet und Anolyt und Katho@lt im Gleichstrom den Zellen zugeführt.' Durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Zellen gelingt es, die Konzentration an Säure und Alkali im Anolvt und Katho.lyt zu erhöhen, indem jeweils die dahintergeschaltete Zelle als Anreicherungszelle gegenüber der vorgeschalteten Zelle dient. Man kann auch so vorgehen, daß man als erste Zelle eine i U-förmige Elektrolysierzelle vorschaltet, in deren Schenkeln die Elektroden angeordnet j sind, während in dem Verbindungsstück die Elektroly tlösung zugeführt wird. Die Elektrolyse wird also in der diaphragmalosen Elektrolysierzelle eingeleitet, und die dahintergeschalteten Zellen arbeiten als Anreicherungszellen zur Erhöhung der Konzentration.
• Die konzentrische Anordnung der Elektrodenräume bei der Vorrichtung nach der Erfindung gestattet es, diese möglichst klein zu halten und auf diese Weise eine höhere Strom-' dichte zu erzielen. Eine Hintereinanderschali tung Hoffmannscher Zellen ist nicht durchführbar, da hier nicht die Möglichkeit besteht, in den nachgeschalteten Zellen eine neutrale Flüssigkeitszone als Diaphragma zu bilden, weil die aus der Hoffmannschen Zelle abgeführten elektrolysierten Lösungen entweder saure oder alkalische Reaktion aufweisen.
• Als ungeformte Diaphragmen dienen flüssige, halbflüssige und feste Stoffe. Als flüssige Diaphragmen können z. B. Alkalisalzlösungen oderAlkalisalz-Wasserglas-llischungen zur Anwendung gelangen, die spezifisch schwerer als die durchfließende eigentliche Elektrolytlösung sind. Als halbflüssige Diaphragmen können Kieselsäuregele benutzt werden. Als feste Diaphragmen können beispielsweise Glas- oder Ouarzpulver geeigneter Korngröße, Mischungen von Schwerspat und Ouarz, Aluminiumoxyd, Gips-Sand-Mischungen oder Glaubersalz als Bodenkörper eingefüllt «erden.
• Für die Elektrolyse «-erden, wie erwähnt, zweckmäßig mehrere Zellen hintereinandergeschaltet, und es wird hierdurch eine äußerst gute Anreicherung der Elektrolvseprodukte erzielt werden. Beispielsweise «-erden bei der Elektrolyse von Glaubersalzlösungen bei der Anwendung von vier Zellen Konzentrationen von 8,5 0/a auf der Säureseite und 5 0!a auf der i Laugenseite bei einer Stromausbeute von etwa So % erhalten.
• Bei der Durchführung der Elektrolyse wird vorteilhaft die Temperatur des Elektrolyten auf etwa 6o' und die Klemmspannung auf 36 bis 4o Volt gehalten. je nach Anwendung eines flüssigen, halbflüssigen oder festen Diaphragmas können die Konzentrationen des Elektrolyts schwanken, beispielsweise hei Natriumsulfat zwischen 5 und 25'10.
• In der Zeichnung stellt A die an sich bekannte Kopfzelle (Hoffmannsche Zelle) dar, während Bi bis B4 Durchlaufzellen gemäß der Erfindung kennzeichnen. Der in den Verbindungsschenkel der Kopfzelle eingeführte Elektrolytzulauf ist mit a bezeichnet. b stellt den unteren Teil der Durchlaufzelle dar, die zur Aufnahme des ungeformten Diaphragmas dient und die Verbindung zwischen Katholyt und Anolyt herstellt. Die Elektrolytführung durch die Kopfzelle und die dahintergeschalteten Anreicherungszellen ist durch die Pfeile schematisch dargestellt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur stetigen Elektrolyse von Natriumsulfatlösung oder Lösungen sich ähnlich verhaltender Alkalisalze zur Gewinnung von Alkalihydroxyd und Säure, gekennzeichnet durch konzentrisch angeordnete Elektrodenräume, die unten über ein ungeformtes Diaphragma in Verbindung stehen, wobei die Zuläufe für den Elektrolyten oberhalb des Diaphragmas und die Abläufe oberhalb der Elektroden angeordnet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zellen derart in bezug auf die EJektrolytführung hintereinander angeordnet sind, daß Anolyt und Katholyt im Gleichstrom den Zellen "zugeführt werden.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektroly sierzelle vorgeschaltet ist, die in an sich bekannter Weise im wesentlichen aus einem U-Rohr besteht, in dessen Schenkeln die Elektroden und im Verbindungsstück der Schenkel der Elektrolytzulauf angeordnet sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 73 6,51, 78539.