DE869046C - Verfahren zur Ausfuehrung von Elektrolysen - Google Patents

Verfahren zur Ausfuehrung von Elektrolysen

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DE869046C
DE869046C DEB7217D DEB0007217D DE869046C DE 869046 C DE869046 C DE 869046C DE B7217 D DEB7217 D DE B7217D DE B0007217 D DEB0007217 D DE B0007217D DE 869046 C DE869046 C DE 869046C
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DE
Germany
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compounds
titanium
diaphragm
cathode
solution
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DEB7217D
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English (en)
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Fritz Dr Jahn
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BASF SE
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BASF SE
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Description

  • Verfahren zur Ausführung von Elektrolysen Bei manchen Elektrolysen besteht die Möglichkeit einer unerwünschten, insbesondere reduzierenden kathodischen Einwirkung auf die an der Anode erzeugten Stoffe. Ein gebräuchliches Mittel zur Verhinderung solcher unliebsamen kathodischen; Ein Wirkungen besteht in der Anordnung eines Diaphragmas, das die anodisch erzeugten Stoffe von der Kathode fernhält. Beginnt man die Elektrolyse mit einem solchen Diaphragma in neutralem Medium, so wird der Anolyt bald sauer, der Katholyt dagegen alkalisch, und man muß unter laufender analytischer Kontrolle entsprechende Chemikalien zur Wiederherstellung des ursprünglichen Zustandes zusetzen. Abgesehen davon daß, ein Diaphragma den Zellenaufbau umständlicher macht, setzt es dem Stromdurchgang Widerstand entgegen, so daß, sich die Badspannung erhöht und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beeinträchtigt wird.
  • Eine Vermeidung des Diaphragmas durch Verkleinerung der Kathodenoberfläche führt nicht immer zu einer befriedigentden Herabsetzung der unerwünschtenkathodischc , Dawirkungen. Außerdem ist die Verkleinerung dt. i.athodischen Oberfläche mit einer entsprechenden Erhöhung der kathodischen Stromdichte und dadurch mit einer unwirtschaftlichen, Erhöhung -der Badspannung verbunden. Andere bekannte Vorschläge, durch die sich die Anwendung eines Diaphragm-as erübrigen soll, laufen darauf hinaus, dem Elektrolyten Verbindungen des Calciums, Magnesiums, Cers, Vanadins,. Chroms oder Urans zuzusetzen. Hierdurch soll bei. Einhaltung geeigneter Wasserstoffionenkönzentrationen. die Reduktionswirkung der Kathode, wahrscheinlich infolge Ausbildung diaphragmenähnlicher Häut-1 chen oder Schichten., eingeschränkt werden.. Bei der Mehrzahl der genannten Elemente tritt jedoch die Wirkung in zu geringem Maßte ein.. Calcium- und Chromverbindungen sind bei der elektrolytischen Herstellung von Hypochlörit und Chlorat angewandt worden. Bei der elektrolytischen Herstellung von Bromatem Jodaten, Perboraten und Biroinoform kann durch Zusatz von Chromverbindungen die Stromausbeute verbessert werden. Bei der Herstellung vonPersulfaten verbessern Chromverbindungen bei sehr genauer Einhaltung des Neutr alpunktes und bei niedriger Temperatur, also unter praktisch nur schwierig einzuhaltenden Bedingungen, die Stromausbeute auf höchstens etwa 70 0/0. Das so erzeugte Persulfat weist eine unerwünschte Gelbfärbung auf, muß daher unter beträchtlichen Verlusten, gereinigt werden.
  • Es wurde gefunden, daßi sich die kathodische Reduktionswirkung auch durch Verbindungen der Elemente der vierten Nebengruppe des Periodischen Systems, insbesondere von: Titan- und Zirkonverbindungen, weitgehend aufheben läßt. Dies ist auffallend, da beispielsweise aus. Titansalzen elektrolytisch kräftige Reduktionsmittel entstehen können und daher eher eine Erhöhung der Gefahr einer Reduktion der anodisch gebildeten: Stoffe anzunehmen war. Es gelingt beispielsweise, ohne Anwendung eines Diaphragmas aus gesättigten wäßrigen Ammonsulfatlösungen, die neutral oder sauer sein, können, unter Anwendung einer Platinanode und einer Bleikathode gesättigte Ammonpersulfätlösungen mit bis zu göo/oiger Stromausbeute herzustellen, wenn man dem Elektrolyten geringe Zusätze der genannten Art einverleibt. Hierbei erweist sich die gleichzeitige Anwendung von Fluorionen, etwa durch Zusatz eines Titanfiuorkomplexsalzes, als günstig. Während man durch Zusatz von Fluorionen allein ohne Anwendung eines Diaphragmas. keine guten Persulfatausbeuten erzielt, beispielsweise bei einer 4.2o/oigen, - o, i 1/o Fluorionen enthaltenden Ammon sulfatlösung eine- Stromausbeute von nur 30 bis 40 %, beträgt die Stromausbeute bei gleichzeitiger Gegenwart von `o, 15 0% Titanionen unter sonst gleichen Bedingungen 880/e. Das erhaltene Persulfat weist keine Gelbfärbung auf. Etwa vorhandene geringe Beimengungen von Titanoxyd beeinträchtigen in den meisten Fällen nicht die Brauchbarkeit des Erzeugnisses.
  • Ein Zusatz von Titanverbindungen ist nicht nur wesentlich wirksamer als ein Zusatz von Chromverbindungen, sondern er ist auch weniger empfindlich gegen Schwankungen der Wasserstoffionenkonzentration und der Temperatur des Bades. Außerdem ist -die Wirkung- beispielsweise von Titanfluorkomplexsalzen nicht auf ein bestimmtes Kathodenmaterial beschränkt, sondern sie zeigt sich bei den verschiedenartigsten Materialien" z. Bi. bei Blei, Aluminium, Kupfer, Zinn, Eisen, Legierungen, Kohle oder Graphit. Die insbesondere bei schon längerer Zeit im Kreislauf benutzten, wiederbelebten Sulfatlösungen gegebenenfalls störenden Verunreinigungen durch Platinsol kann, man bekanntlich durch Zusatz von Quecksilber, Quecksilberverbindungen, Schwefel, Jod, Cyanverbin-dungen od. dgl. unschädlich machen; solche Zusätze lassen sich auch hier anwenden, da sie die reduktionshemmende Wirkung der Verbindungen des Titans u,. dgl. nicht beeinträchtigen.
  • In manchen Fällen empfiehlt es sich, gleichzeitig von dem an sich bekannten Zusatz organischer Kolloide, wie Stärke, Gelatine, Agar Agar, Pflanzenschleim od. dgl., Gebrauch zu machen; hierdurch wird unter Umständen die Wirkung noch erhöht. Auch die Anwendung erhöhter Temperaturen bei der Elektrolyse kann sich empfehlen: Ferner kann eine rauhe, porige Ausbildung der Kathodenoberfläche günstig sein. Man braucht die Zusätze auch nicht unmittelbar in den Elektrolyten zu geben, sondern es genügt vielfach, sie auf die Kathodenoberfläche aufzutragen. Hierbei kann min. sich auch des elektrolytischen Weges bedienen, indem man die Kathode in einem besonderen Elektrolyten- vorbehandelt, der die gemäß der Erfindung anzuwendenden Zusatzstoffe enthält. . Beispiel i Eine gesättigte wäßrige Ammonsulfatlösung wurde mit 0,13')/o Ammonbifluorid und o,o5 0/ö Titanfluorwasserstoffsäure versetzt und mittels einer etwa 2ooo cm2 großen wassergekühlten, Platinanode und einer ebenso großen Bleikathode ohne Diaphragma unter Anwendung ,eines Stromes von 70o Amp. bei 28 bis 32° elektrolysiert. Durch laufende Zugabe von 5oo/oiger Schwefelsäure wurde der Elektrolyt dauernd schwach sauer gehalten. Nach 7o Minuten: erhielt man eine 2io/oige Ammonpersulfatlösung; die Stromausbeute betrug gi o/o.
  • Unter den gleichen Bedingungen lieferte die gleiche Ammonsulfatlösung, der jedoch keine Titanfluorwasserstoffsäure, sondern lediglich o,2 % Ammonbifluorid zugesetzt war, selbst nach i i o Minuten eine nur z4,¢o/oiige Ammonpersulfatlösung; die Stromausbeute betrug nur 49 o/o.
  • Die unter Anwendung von( Titanfiuorwasserstoffsäure erhaltene Persulfatlösung wurde zwecks Abtrennung von etwas ausgeschiedenem Titanhydroxyd filtriert, mit Kaliumsulfät umgesetzt; von; dem ausgeschiedenen Kaliumpersulfat getrennt und erneut in der mit 7oo Amp. betriebenen Zelle unter Zugabe der erforderlichen Schwefelsäuremenge elektrolysiert. Die dabei jetzt erhaltene Stromausbeute an Ammonpersulfat betrug noch 82,7 0/0.
  • iBeispiel2 Blei der Elektrolyse einer gesättigten wäßirigen Ammonsulfatlösung ohne Anwendung eines Diaphragmas unter Erzielung einer i2,5%igen Ammonpersulfatlösung wurde mittels einer ioo cm2 großen Platinanode und einer ebenso großen Bleikathode und einer Zellenbelastung von 17 Amp. die Stromausbeute von 37 % durch Zusatz von o, i % Zirkonnitrat zum Elektrolyten auf 61,7 % gesteigert.
  • Beispiel 3 Bei der Elektrolyse einer o,2 % Ammonbifluorid enthaltenden, 2,5%igen wäßrigen Natriumchloridlösung mittels Platinanode zwecks Herstellung einer Natriumhypochloritlösung sank durch Zusatz von 0,1 % Titanylsulfat die Reduktionswirkung der Kathode nach einer Stunde von 14,3 % auf 0,9g %, nach 2 Stunden von 26,q.0/0 auf 3,0% und nach 3 Stunden von 29,8 % auf 12a7 0/a.
  • Beispiel q.
  • 50o g Kaliumbromid, 30o g Kaliumbicarbonat und 30o cms Aceton wurden mit Wasser auf 250o cms aufgefüllt. Die Lösung wurde an drahtförmigen Platinanoden bei 17° elektrolysiert, wobei dauernd ein Kohlendioxydstrom durch die Zelle geleitet wurde. Nach 8 Stunden konnten etwa 53 g Bromoform aus der Zelle entnommen werden.
  • Die gleiche Lösung lieferte nach Zusatz von 5 g Titansulfat und 5 g Arnmonbifluorid unter den gleichen Arbeitsbedingungen nach 6 Stunden 98 g Bromoform.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verhinderung unerwünschter kathodiseher Einwirkung, insbesondere einer Reduktion der an der Anode erzeugten Stoffe bei der Elektrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß man: die Elektrolyse in Gegenwart von Verbindungen der Elemente der vierten Nebengruppe des Periodischen Systems, insbesondere von Titan- oder Zirkonverbindungen, durchführt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daßi man für die gleichzeitige Gegenwart von Fluorionen Sorge trägt.
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