DE85360C

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Publication number: DE85360C
Application number: DENDAT85360D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Patentirt im Deutschen Reiche vom 15. Dezember 1894 ab.

Bekanntlich ist die aufrechtstehende Form elektrolytischer Apparate der horizontalen Anordnung aus vielen Gründen vorzuziehen. Namentlich aber gilt dies bei Apparaten, in denen Quecksilber als Elektrode benutzt wird, denn

1. ist es schwierig, grofse und schwere Apparate so richtig horizontal zu stellen und zu erhalten, dafs eine dünne Schicht dieses kostspieligen Metalles den Boden überall gleichmäfsig bedeckt;

2. ist es schwierig, gröfsere horizontale Flächen gleichmäfsig zu bestrahlen, und erfahrungsgemäfs zersetzt ein Alkalimetallamalgam das Wasser des Elektrolyten an den Stellen mit geringer Stromdichte, was bei der Elektrolyse von Alkalimetallchloriden zur Bildung von Hypochlorid Veranlassung giebt;

3. ist die Leistungsfähigkeit horizontaler Apparate wegen Constructions- und Materialschwierigkeiten begrenzt, daher zahlreiche Contacte, grofser Raumbedarf und zahlreiche Apparate erforderlich werden;

4. entsteht eine Verunreinigung der allein wirksamen Quecksilberoberfläche durch die darüber angebrachten Anoden;

5. ist es in der Praxis störend, grofse Mengen von Quecksilber in stetig gleichmäfsiger Bewegung zu erhalten.

Es sind allerdings auch Vorschläge gemacht worden, das Quecksilber in senkrechter oder, geneigter Form als Kathode zu benutzen, indem man es beispielsweise über senkrechte oder schwach geneigte amalgamirte, die Kathode bildende Metallflächen in dünnen Schichten herabrieseln liefs, oder aber indem man amalgamirte Metallkörper, Bänder, Blechstreifen etc. durch dasselbe ziehen wollte. Alle diese Apparate sind jedoch derartig complicirt und ihre Leistungsfähigkeit ist so gering, dafs sie für den Grofsbetrieb unverwendbar sind.

Ferner sind Apparate in Vorschlag gebracht worden, in welchen das Quecksilber unter der Anode kreist bezw. durch Flügelräder oder andere bewegende Mechanismen in und durch einen mit der Zersetzungsflüssigkeit gefüllten Raum vorwärts bewegt wird. Dafs solche Anordnungen infolge der enormen Menge von Quecksilber, welche erforderlich ist, um eine ganz kleine Anode zu bedienen, technisch unverwerthbar sind, ist selbstverständlich.

Es bildet daher die vorliegende Erfindung die langgesuchte Lösung des Problems der Elektrochemie, indem sie der Industrie ein Mittel schafft, mit vertical angeordneten^ unendlich einfachen, dauerhaften, und betriebssicheren Apparaten ohne Anwendung eines Diaphragmas (einer gröfseren Scheidewand) die vollständige Spaltung von Metallchloriden unter ganzer Ausnutzung des elektrochemischen Aequivalentes der Energie durchführen zu bönnen.

Diese Erfindung besteht wesentlich in dem Verfahren, dafs das als Kathode gemäfs Patent Nr. 64409 benutzte Quecksilber in Form von schmalen Streifen zur Anwendung kommt, welche durch ein System von Rinnen gebildet und gezwungen werden, die Anoden in Schraubenlinien zu umkreisen, während sie immer wieder von dem hierbei aufgenommenen Kathion in einer vom Zersetzungsraum getrennten Zelle befreit werden.

(2. Auflage, ausgegeben am 18. Dezember igoo. /

Durch Anwendung dieses Verfahrens ist es endlich möglich geworden, Apparate von jeder beliebigen Leistungsfähigkeit herstellen zu können. Die Menge des erforderlichen Quecksilbers ist infolge der hohen hierbei erreichbaren Stromdichte eine geringe, und die Förderung einfach, weil es genügt, für jeden noch so grofsen Apparat nur diejenige Quecksilbermenge auf die Anfangswindung der Schraubenlinie zu heben, die für einen einzelnen Schraubengang erforderlich ist.

Zur Ausführung dieses Verfahrens können die beispielsweise in beiliegenden Zeichnungen in mehreren Modificationen dargestellten Apparate verwendet werden.

Die Fig. ι und 2 veranschaulichen einen in cylindrischer Form ausgeführten Apparat in senkrechtem Schnitt und in der Draufsicht bezw. im waagrechten Schnitt.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen den mit schraubengangförmigen Rinnen zur Führung des Quecksilberstreifens versehenen Cylinder in perspectivischer Ansicht und einen Theil desselben in senkrechtem und waagrechtem Schnitt.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen in Ansicht, senkrechtem und waagrechtem Schnitt eine zweite Ausführungsart in flacher Form, welche hauptsächlich dazu dient, in bereits vorhandenen Apparaten statt des Diaphragmas eingesetzt zu werden.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen eine weitere Ausführungsform des Apparates in Oberansicht, senkrechtem Schnitt und eine Sonderansicht der hierbei verwendeten Rinne, wobei die streifenförmige Quecksilberschicht im Gegensatz zu den zwei früheren Apparatformen beiderseitiger Einwirkung unterworfen ist (von beiden Seiten bestrahlt wird) und daher mit der gröfsten Stromdichte arbeitet.

Bei den in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Apparaten ist A ein aus Porcellan oder Steingut hergestellter Cylinder, welcher mit zahlreichen schraubengangförmigen Rinnen a a' a" . . ., b b' b''. . . (von welchen der Deutlichkeit wegen nur wenige gezeichnet sind) versehen ist, durch welche das Quecksilber in Form eines schmalen Streifens läuft. Diese Rinnen sind am Cylinder A (Fig. 3) derart angeordnet, dafs die den ersten, dritten, fünften Schraubengang u. s.w., also die ungeraden Schraubengä'nge bildenden Rinnen an der Innenseite, die den zweiten, vierten, sechsten u. s. w., mithin die geraden Schraubengänge bildenden, an der Aufsenseite des Cylinders verlaufen, wobei die inneren in der Zersetzungszelle liegenden Rinnen mit den in der Bildungszelle befindlichen äufseren Rinnen je durch eine in der Cylinderwandung hergestellte schlitzförmige Oeffnung oder einen Spalt c verbunden sind.

In dem Cylinder A, dessen oberster Rinne a das Quecksilber durch ein Rohr q zugeführt wird, ist eine geeignete Anode (oder Anoden) B vortheilhaft in cylindrischer Form eingesetzt, welche mit dem zu zerlegenden festen Salz gefüllt wird, so dafs dieses nicht in die Quecksilberrinnen gelangen, dagegen, von unten in die Lösungsflüssigkeit übertretend, letztere beständig anreichern kann.

Das Ganze wird in ein Gefäfs C eingestellt, welches denjenigen Körper enthält, an den das abgeschiedene Kathion gebunden werden soll (Wasser oder eine andere Reactionsflüssigkeit), und mit einem Deckel d geschlossen ist. r ist das Eintrittsrohr für die Reactionsflüssigkeit und r¹ und r² sind Gasableitungsröhren für Wasserstoff- und Chlorgas.

Die Anode B ist mit dem positiven Poldraht W₁ und das Quecksilber mit dem negativen Poldraht M₁' einer Stromquelle verbunden.

Wenn der Widerstand des langen Quecksilberstreifens bei der bedeutenden Stromabfuhr ein bereits merkbarer sein würde, so erscheint es angezeigt, diesen die Schraubenlinie bildenden Quecksilberstreifen an verschiedenen Stellen seiner Länge mit dem negativen Pol der Elektricitätsquelle zu verbinden. Zu diesem Zwecke wird das Gefäfs C selbst aus Eisen angefertigt und mittels der Drähte η mit dem Quecksilber an verschiedenen Stellen leitend verbunden, während es selbst diese so gesammelten Ströme durch Draht 7Z₁' zum Dynamo zurückführt, wie das in Fig. 1 links zu ersehen ist.

Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende:

Angenommen, es soll Kochsalz zwecks gleichzeitiger elektrolytischer Darstellung von Aetznatron, Ammoniak und Chlorgas zersetzt werden (wobei bemerkt wird, dafs der Apparat selbstverständlicher Weise auch blos zur Darstellung von Aetznatron und Chlor allein angewendet werden kann).

Quecksilber wird in die oberste innere Rinne α eingelassen. Aus der in der Zersetzungszelle befindlichen Kochsalzlösung wird nun, sobald der Strom geschlossen ist, Natrium in das Quecksilber abgeschieden, um während des Laufes des Quecksilbers durch den zweiten, an der Aufsenseite des Cylinders A liegenden Schraubengang b sofort an das im Bildungsraume befindliche Wasser bezw. die Natriumnitratlösung unter Bildung von Aetznatron bezw. auch Ammoniak abgegeben zu werden. Das vom Amalgam befreite Quecksilber gelangt unmittelbar darauf in den nächsten inneren Schraubengang a', amalgamirt sich wieder mit Natrium, führt das Amalgam wieder in die Bildungszelle, um es in dem äufseren Schraubengang b' abzugeben u. s. w., und gelangt schliefslich in reinem Zustande durch Rohr q¹ aus dem Apparat zu einer Pumpe ρ oder einer sonst geeigneten Hebevorrichtung, durch welche es wieder dem Rohr q und dadurch der ober-

sten inneren Rinne a zwecks neuerlicher Reaction zugeführt wird.

Die concentrirte Aetznatronlauge wird aus dem Gefäfse C durch ein Rohr p¹ abgelassen, während durch das Rohr r * der gebildete Wasserstoff bezw. das Ammoniak und durch das Rohr r² das Chlor entweichen, um ihrer weiteren Bestimmung zugeführt zu werden.

Durch die beschriebene Anordnung der Quecksilberrinnen ist eine vollständige Abdichtung des ■ Zersetzungsraumes gegen den Bildungsraum a priori geschaffen.

Wird darauf aber kein Gewicht gelegt, so kann statt des Cylinders A auch eine isolirende Wand A¹ zur Trennung der beiden Räume benutzt -werden, wie dies die Fig. 6 bis 8 zeigen. Diese Wand erhält auf beiden Seiten die nach entgegengesetzten Richtungen geneigten und durch Schlitze c verbundenen Rinnen aa'..., b b' . . ., so dafs das Quecksilber nach einer flachgedrückten Schraubenlinie oder im Zickzackwege abwechselnd durch den Zersetzungsund Bildungsraum geht.

Diese Anordnung eignet sich vornehmlich für bereits bestehende, mit Diaphragmen arbeitende elektroly tische Apparate, da an Stelle des Diaphragmas blos die Wand A¹ eingesetzt zu werden braucht.

Für sehr grofse Apparate empfiehlt sich die in den Fig. 9 bis π gezeigte Ausführungsform.

Bei dieser sind die Rinnentheile a a' . . . und b b' . . . in von einander vollständig gesonderten Behältern (Zersetzungsbehälter und Bildungsbehälter) angeordnet und durch gebogene, aufserhalb dieser Behälter liegende Rohre f mit einander verbunden.

Das durch Rohr q zugeführte Quecksilber kreist daher in nur einem halben Schraubengang zwischen drei gegenpoligen Elektroden und ist hierbei von beiden Seiten, der Wirkung

dieser Elektroden ausgesetzt (beiderseitig bestrahlt), so dafs also nur die Hälfte des Quecksilbers erforderlich wird, während die Leistung dieselbe ist, wie bei den früher beschriebenen Anordnungen.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Eine Ausführungsform des durch Patent Nr. 64409 geschützten Verfahrens der Elektrolyse von Salzlösungen unter Anwendung bewegter Quecksilberkathoden, dadurch gekennzeichnet, dafs das Quecksilber in Form schmaler Streifen in Windungen abwechselnd durch den Zersetzungs- und Bildungsraum geleitet wird, so dafs es stellenweise als Kathode wirkt und das Amalgam unmittelbar nach seiner Bildung im Zersetzungsraume in den Bildungsraum überführt, während es nach Abscheidung des Natriums wieder in den Zersetzungsraum zwecks neuerlicher Amalgambildung tritt, welcher Vorgang sich so oft wiederholt, als Windungen vorhanden sind.

2. Zur Ausführung des unter 1. angegebenen Verfahrens ein Apparat, bestehend aus schraubengang- oder zickzackförmigen Rinnen zur Fortleitung des Quecksilbers, deren Windungen aba'b' ... auf beiden Seiten einer cylindrischen oder flachen Wand A

■ bezw. Jl¹ abwechselnd angeordnet und der Reihe nach durch in letzterer angebrachte Schlitze c verbunden sind.

3. Eine Ausführungsform des unter 2. gekennzeichneten Apparates, bei welcher die Schraubenwindungen der Rinnen in den räumlich getrennten Zersetzungs- und BiI-dungsbehällern angeordnet und durch aufserhalb der letzteren liegende Rohre f verbunden sind, wobei die gegenpoligen Elektroden beiderseits der Rinnenstücke auf das Quecksilber einwirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.