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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

KLASSE 40: Hüttenwesen.CLASS 40: Metallurgy.

Bei der elektrolytischen Abscheidung von Zink aus alkalischen Lösungen lassen sich mit grofsem Vortheil gleichzeitig und in den gleichen Bädern schwefelsaure Alkalien zum Zweck der Gewinnung von Kali- oder Natronlauge durch den Strom zerlegen; namentlich kann das bei vielen chemischen Processen in bedeutenden Mengen als Nebenproduct fallende und auch fast werthlose schwefelsaure Natron auf diese Weise eine sehr zweckmäfsige Verwendung finden.In the electrolytic deposition of zinc from alkaline solutions, with Great advantage at the same time and in the same baths of sulphuric alkalis for the purpose the extraction of potash or caustic soda by electricity; by name can that which falls in considerable quantities as a by-product in many chemical processes and also almost worthless soda-sulfuric acid a very useful use in this way Find.

Die praktische Ausführung dieses Verfahrens gelingt nun nur bei Anwendung besonderer elektrolytischer Apparate.The practical implementation of this method is only successful if special ones are used electrolytic apparatus.

Versucht man die gleichzeitige Elektrolyse von alkalischer Zinklösung und schwefelsaurem Natron in der Weise vorzunehmen, dafs man die erstere in den Kathodenraum, das letztere in den Anodenraum eines durch ein Diaphragma in zwei Räume getheilten Zersetzungsgefäfses bringt, so nimmt man bald wahr, dafs eine Vermehrung der Natronlauge in dem Kathodenraum nicht stattfindet und in dem Anodenraum fast gar keine freie Säure auftritt, d. h., dafs das schwefelsaure Natron scheinbar unzerlegt bleibt.If one tries the simultaneous electrolysis of alkaline zinc solution and sulfuric acid To make baking soda in such a way that the former can be put into the cathode compartment and the latter into the cathode compartment into the anode space of a decomposition vessel divided into two spaces by a diaphragm brings, one soon perceives that there is an increase in the caustic soda in the cathode compartment does not take place and almost no free acid occurs in the anode compartment, d. H., that the sulphate of soda apparently remains undecomposed.

Der Grund für dieses Verhalten ist der folgende:The reason for this behavior is as follows:

Wie allgemein bekannt, läfst sich bei der Elektrolyse von Salzen der Alkalimetalle in Bädern mit Diaphragmen der Gehalt des Kathodenraumes an freiem Alkali — falls derselbe von vornherein mit einer verdünnten alkalischen Lösung beschickt war — nur bis zu einer gewissen Grenze treiben, nämlich höchstens auf 10 bis 12 pCt. Bei gleichbleibender Stromstärke ist die Zunahme eine stetig geringer werdende, bis sie endlich ganz aufhört. Dagegen treten auch im Anodenraum von vornherein geringe Mengen von freiem Alkali auf, deren Zunahme immer stärker wird, bis endlich beim Constantbleiben des Alkaligehaltes im Kathodenraum nur noch im Anodenraum weiteres Alkali gebildet wird. Das letztere bleibt natürlich dort nicht als solches bestehen, sondern geht mit den an der Anode abgeschiedenen Zersetzungsproducten chemische Reactionen ein.As is well known, the Electrolysis of salts of alkali metals in baths with diaphragms of the content of the Cathode compartment of free alkali - if the same with a diluted one from the start alkaline solution was charged - only drift up to a certain limit, namely to a maximum of 10 to 12 pCt. With the same The increase in current intensity is a steadily decreasing one until it finally stops completely. This also occurs in the anode compartment from the outset small amounts of free alkali, the increase of which increases will, until finally, when the alkali content in the cathode compartment remains constant, only in the Anode compartment further alkali is formed. The latter, of course, does not stay there as such exist, but goes with the decomposition products deposited on the anode chemical reactions.

Elektrolysirt man also unter den angegebenen Bedingungen eine alkalische Zinklösung neben schwefelsaurem Natron, so wird — da man, um einigermafsen erhebliche Zinkmengen in Lösung zu bringen, eine Natronlauge von mindestens 18 bis 20 pCt. anwenden mufs — eine Zunahme des Natrongehaltes derselben in dem Kathodenraum nicht mehr eintreten, sondern nur in dem Anodenraum Neubildung von Natron stattfinden. Dasselbe vereinigt sich mit der an der Anode abgeschiedenen Schwefelsäure wieder zu schwefelsaurem Natron, so dafs die Lösung im Anodenraum fast keine Veränderung erleidet.An alkaline zinc solution is therefore electrolyzed under the conditions given Sodium sulphate, then - since there are, to some extent, considerable amounts of zinc in solution bring a sodium hydroxide solution of at least 18 to 20 pCt. must apply - an increase of the sodium content of the same in the cathode compartment no longer occur, but only in In the anode compartment, the formation of new soda takes place. The same thing unites with that of the Sulfuric acid deposited on the anode is converted back to sodium sulphate, so that the solution in the Anode compartment undergoes almost no change.

Anders liegen die Verhältnisse, wenn man durch Verwendung zweier Diaphragmen zwischen Anoden- und Kathodenraum noch einen dritten mittleren Raum einschaltet, den man wie den Anodenraum mit schwefelsaurem Natron beschickt. Im Kathodenraum wird alsdann aus der alkalischen Zinklösung metallisches Zink abgeschieden, während ihr Gehalt an Natron nahezu constant bleibt.The situation is different if you use two diaphragms between Anode and cathode room, a third room in the middle is switched on, which you can use like charging the anode compartment with soda-sulfuric acid. Then in the cathode compartment metallic zinc is deposited from the alkaline zinc solution, while its content is soda remains almost constant.

Diese Lösung wird in demselben Verhä'ltnifs, wie sie an Zink verarmt, wieder mit solchem angereichert, und zwar durch Erwärmen (event, unter Druck) mit Zinkoxyd, Zinkhydroxyd oder auch metallischem Zink.This solution becomes in the same proportion as it is depleted in zinc, again with such enriched by heating (possibly under pressure) with zinc oxide, zinc hydroxide or also metallic zinc.

Während nun bei einem Zersetzungsgefäfs mit nur einem Diaphragma sich, wie obenWhereas in the case of a decomposition vessel with only one diaphragm, as above

erläutert, im Anodenraum freies Alkali bilden würde, findet bei dem Apparat mit drei Räumen diese Bildung im mittleren Raum statt. Die hier entstehende Natronlauge ist von der Anodenflüssigkeit durch ein Diaphragma geschieden, kann sich also nicht mit der dort gebildeten freien Schwefelsäure verbinden. Die letztere wird, indem man die Anodenlauge regelma'fsig circuliren Iäfst, mit Kalk etc. abgestumpft.explained that free alkali would form in the anode compartment, takes place in the apparatus with three compartments this formation takes place in the middle room. The caustic soda produced here is from the anolyte separated by a diaphragm, so cannot combine with the free sulfuric acid formed there. The latter is made by regularly circulating the anode liquor, blunted with lime, etc.

Ein Uebertritt von Zink aus dem Kathodenraum in den mittleren Raum findet nur in ganz unerheblichem Mafse statt, denn die Verbindung Zn O Na₂ O — in welcher Form das Zink in der alkalischen Lösung enthalten ist — nimmt als sehr schlechter Elektricitätsleiter nur in äufserst geringem Mafse an der Stromleitung Theil, die in der Hauptsache durch die überflüssige Natronlauge vermittelt wird.A transfer of zinc from the cathode compartment into the central compartment takes place only to a very insignificant extent, for the compound Zn O Na ₂ O - in which form the zinc is contained in the alkaline solution -, as a very poor conductor of electricity, only takes an extremely small amount on the power line Part, which is mainly mediated by the superfluous caustic soda.

Die im mittleren Raum gebildete Natronlauge wird regelma'fsig aus demselben entfernt und kann durch Eindampfen von dem schwefelsauren Natron getrennt werden, welches sich dabei als festes Salz von dem leicht löslichen Natron scheidet.The sodium hydroxide solution formed in the middle room is regularly removed from the same and can be separated by evaporation from the sulphate of soda, which is separates from the easily soluble soda as solid salt.

Der Gehalt, bis zu dem man die Natronlauge im mittleren Raum am zweckmä'fsigsten zunehmen Iäfst, beträgt allerdings nicht mehr als 4 bis 5 pCt., da bei höherem Gehalt die Ausbeute immer schlechter wird. Man hat aber ein einfaches Mittel, um die Laugen doch auf einen höheren Gehalt an Natron zu bringen, in folgendem Verfahren:The content up to which the caustic soda in the middle room is most expedient increase, but is not more than 4 to 5 pCt., since with a higher content the Yield is getting worse. But you have a simple means of getting the lye to bring to a higher content of baking soda, in the following process:

Giebt man von vornherein in den mittleren Raum eine nahezu gesättigte Lösung von schwefelsaurem Natron bei 35 bis 40 °, so scheidet dieselbe später, wenn man sie aufserhalb des Bades erkalten Iäfst, so viel Glaubersalz — mit 10 Mol. Wasser — aus, dafs der Gehalt der übrig bleibenden Flüssigkeit ungefähr auf das Doppelte steigt.If one gives a nearly saturated solution of in the middle room from the start sulphate of soda at 35 to 40 °, it separates later when it is placed outside of the bath cools off, enough Glauber's salt - with 10 mol. water - from that that The content of the remaining liquid rises about twice as much.

Es gelingt somit auf diesem Wege leicht, Laugen mit 8 pCt. Natron und mehr herzustellen, die dann in der gewöhnlichen Weise eingedampft werden.It is easy to succeed in this way, alkalis with 8 pCt. To make baking soda and more, which are then evaporated in the usual way.

Man kann auch das Verfahren in der Weise modificiren, dafs man von vornherein in den mittleren Raum eine verdünnte Natronlauge giebt; in diesem Falle reichert sich dieselbe bis zu einem gewissen Grade weiter an Natron an, und man erhält somit direct eine von Glaubersalz freie Lauge, die in gleicher Weise, wie oben angegeben, regelmäfsig aus den Bädern entfernt und eingedampft wird; jedoch ist die Ausbeute dabei geringer, als wenn man in der vorher beschriebenen Weise verfährt.One can also modify the procedure in such a way that one enters the in the middle room gives a dilute sodium hydroxide solution; in this case it is enriched up to a certain extent further on baking soda, and one thus directly receives one of Glauber's salt free lye, which in the same way, as stated above, regularly from the Baths are removed and evaporated; however, the yield is lower than when one proceed in the manner previously described.

Endlich Iäfst sich dieses Verfahren bezw. der beschriebene Apparat auch verwenden bei der gleichzeitigen Elektrolyse von Halogenalkalien neben alkalischer Zinklösung, wie sie von anderer Seite versucht worden ist (s. D. R. P. Nr. 62936). So wie dort"beschrieben, ist dieses Verfahren unausführbar; denn wie vorher ausgeführt, kann die in dem Kathodenraum befindliche alkalische Zinklösung schon bei einem Gehalt von 10 bis 12 pCt. Na OH nicht mehr an solcher zunehmen; sie hat aber thatsä'chlich einen viel höheren Gehalt, da sie sonst nicht genügende Mengen von Zink zu lösen vermag. Eine Neubildung von Natron bezw. Kali kann auch hierbei nur in einem zwischen dem Anoden- und Kathodenraum eingeschalteten, durch zwei Diaphragmen eingeschlossenen dritten Raum stattfinden, der mit Chloralkalien oder verdünnter alkalischer Lauge gefüllt ist, und die neugebildeten Alkalien können nur dadurch gewonnen werden, dafs man die in diesem Raum befindliche Lösung in regelmäfsigen Intervallen — sobald sie sich genügend mit Alkalien angereichert hat —· entfernt und durch Eindampfen concentrirt bezw. von den schwerer löslichen Chloralkalien trennt.Finally, this procedure resp. The described apparatus can also be used for the simultaneous electrolysis of halogenated alkalis in addition to alkaline zinc solution, as has been attempted by other sources (see DRP No. 62936). As described therein, "this procedure is impracticable, because as stated earlier, the present in the cathode compartment alkaline zinc solution can not already at a level of 10-12 per cent Na OH more gain such;. But she has thatsä'chlich a lot higher content, since it is otherwise unable to dissolve sufficient quantities of zinc. A new formation of soda or potash can only take place in a third room, enclosed by two diaphragms, between the anode and cathode chambers, the one with chloralkali or more dilute alkaline chamber Lye is filled, and the newly formed alkalis can only be obtained by removing the solution in this space at regular intervals - as soon as it has been sufficiently enriched with alkalis - and concentrating it by evaporation or separating it from the less soluble chlorine-alkalis.

Claims

Patent Claims:

ι. Procedure . for the electrolytic production of zinc in addition to soda respectively. Kali off the corresponding sulphates with the use of a decomposition apparatus which is divided into three spaces by two diaphragms is divided, the cathode compartment of this apparatus being made of an alkaline zinc solution metallic zinc is deposited, characterized in that at the same time from the sulphate solution in the other two rooms is free sulfuric acid in the anode room and free sulfuric acid in the middle room Alkali formed and the latter through regular renewal of the up to certain Highly enriched lye and the elimination of sulfuric acid salts in a pure state by means of evaporation is won.

2. In the method according to 1. the introduction of a dilute alkaline solution takes place of the corresponding sulphate in the middle room and evaporation of those enriched to a certain extent with alkali Solution.

3. In the electrolytic decomposition of halogenated alkalis in addition to alkaline zinc solution using the same method and apparatus as in claims 1 and 2 the regular removal of the lye from the central space for the purpose of extraction of the alkali formed there by concentrating and possibly separating out the chlorides in the solution.

1 sheet of drawings.