NO121778B

NO121778B -

Info

Publication number: NO121778B
Application number: NO1385/68A
Authority: NO
Inventors: Carlin W Worth; C Raetzsch
Original assignee: Ppg Industries Inc
Priority date: 1967-04-11
Filing date: 1968-04-09
Publication date: 1971-04-13
Also published as: GB1215392A; DE1767155A1; US3562123A; DE1767155B2; FR1559959A; SE348706B; NL6805175A; DE1767155C3

Description

Fremgangsmåte og apparat for rensing av kvikksølv fra en alkalimetallklorelektrolysecelle. Method and apparatus for purifying mercury from an alkali metal chlorelectrolysis cell.

Foreliggende oppfinnelse angår drift av alkalimetallklorceller The present invention relates to the operation of alkali metal chlorine cells

av kvikksolvtypen og utfores i forbindelse med drift av celler av den type som er beskrevet i U.S. patenter nr. 3 1^0 991 og 3 271 289, of the quicksilver type and is carried out in connection with the operation of cells of the type described in the U.S. patents no. 3 1^0 991 and 3 271 289,

og andre lignende celler hvor det anvendes en flytende kvikksblvkatode. and other similar cells where a liquid mercury vapor cathode is used.

Cellens anode kan være sammensatt av et hvilket som helst egnet The anode of the cell may be composed of any suitable material

elektrodemateriale, som grafitt, carbon, platinisert titan og kob- electrode material, such as graphite, carbon, platinized titanium and copper

berelektroder med titanbelegg og inneholdende en platinaoverflate eller et hvilket som helst annet materiale som er egnet som anode- bare electrodes with titanium coating and containing a platinum surface or any other material suitable as an anode

materiale og forenelig med elektrolytten. Ved drift av disse celler kan det generelt sies at kvikksolv bringes til å stromme tvers over cellen, som regel i et horisontalt plan, og mellom en ovenfor dette anordnet elektrodedel. Elektrisk strom ledes fra anodens overflate over kvikksblvet og gjennom elektrolytten til kvikksolvet. Elektro- material and compatible with the electrolyte. When operating these cells, it can generally be said that mercury is made to flow across the cell, usually in a horizontal plane, and between an electrode part arranged above it. Electric current is conducted from the surface of the anode over the mercury and through the electrolyte to the mercury. electrical

lyse av alkalimetallkloridopplosningene bevirker en avgivelse av gassformig klor ved anodeoverflatenyøg dannelse av natriumamalgam på kvikksolvet som strommer gjennom cellen. Natriumamalgamet fjernes til slutt fra cellen og renses eller befries for dets natriuminnhold ved å bringe amalgamet i kontakt med vann eller ved å anvende en annen vanlig anordning' som ikke utgjor noen del av foreliggende oppfinnelse. Det kvikksolv som fåes etter rensningen av amalgamet, sendes så tilbake til cellen for der igjen å anvendes som katode. Lysis of the alkali metal chloride solutions causes a release of gaseous chlorine at the anode surface and the formation of sodium amalgam on the mercury flowing through the cell. The sodium amalgam is finally removed from the cell and purified or freed of its sodium content by bringing the amalgam into contact with water or by using any other conventional device which forms no part of the present invention. The mercury obtained after cleaning the amalgam is then sent back to the cell to be used as a cathode again.

Ved drift av disse celler utgjor dannelsen av "lette og tunge smor" ("light and heavy butters") i cellen en av de storste vanskeligheter. Disse såkalte "smor" antaes å være forårsaket av dannelsen av metallhydroxyder av . forskjellige metallionforurensninger som er tilstede i kvikksolvet. Disse ioner taes opp av kvikksolvet etterhvert som dette strommer gjennom elektrolysecellesystemet. Opp-taket finner sted ved kontakt mellom kvikksolvet og saltopplosningen og med forskjellige metalloverflater i pumpeutstyr, tilforsels-ledninger og selve cellen. Dannelsen av disse "smor" forårsaker betraktelige vanskeligheter ved drift av alkalimetall-klor-kvikksolvceller da de av og til danner tunge slam på bunnen av celletrauene og hindrer stromningen av kvikksolv. I tillegg tilstopper de ofte kummer ved enden av cellene og gjor det vanskelig å fjerne amalgam fra cellen slik at dette kan bli skikkelig renset. Store "smormengder" bevirker også at betraktelige mengder hydrogen utvikles under celledriften, og dette medforer et faremoment. Slam-materialene kommer også inn i renseapparatene og hindrer deres virkning. When operating these cells, the formation of "light and heavy butters" in the cell constitutes one of the greatest difficulties. These so-called "mothers" are believed to be caused by the formation of metal hydroxides of . various metal ion contaminants present in the mercury. These ions are taken up by the mercury solution as it flows through the electrolysis cell system. The uptake takes place through contact between the mercury and the salt solution and with various metal surfaces in pump equipment, supply lines and the cell itself. The formation of these "smour" causes considerable difficulties in the operation of alkali metal-chlorine-mercury solar cells as they occasionally form heavy sludge at the bottom of the cell troughs and prevent the flow of mercury. In addition, they often clog basins at the end of the cells and make it difficult to remove amalgam from the cell so that it can be properly cleaned. Large amounts of "butter" also cause considerable amounts of hydrogen to develop during cell operation, and this entails a danger. The sludge materials also enter the cleaning devices and hinder their effectiveness.

Ifolge foreliggende oppfinnelse elimineres eller minskes i vesentlig grad disse vanskeligheter som tidligere oppsto på grunn av "smor"-dannelser i elektrolytiske alkalimetall-klorceller av kvikksolvtypen. According to the present invention, these difficulties which previously arose due to "smour" formations in electrolytic alkali metal-chlorine cells of the quicksilver type are eliminated or reduced to a significant extent.

Oppfinnelsen angår derfor en fremgangsmåte ved rensing av kvikksolv fra en alkalimetallklorelektrolysecelle med en strommende kvikksolvkatode hvorved kvikksolv fjernes fra cellen under driften av denne, befries for alkalimetallamalgam og en liten strom av det for alkalimetallamalgam befridde kvikksolv tilfores en hjelpeelektrolysecelle hvori den lille strom av for alkalimetallamalgam befridd kvikksolv anvendes som en anode, idet det i cellen anordnes en egnet katode og elektrolyse utfores i hjelpecellen i nærvær av en elektrolytt ved et tilstrekkelig kontrollert anodepotensial til at tilstedeværende metallforurensninger i det tilforte kvikksolv fjernes mens kvikksolvet i cellen i det vesentlige forhindres fra å opploses anodisk i elektrolytten, hvorpå kvikksolv i det vesentlige befridd for metallionforurensninger fjernes fra cellen.,og fremgangsmåten er særpreget ved at kvikksolvanodens potensial kontrolleres i forhold til en referanseelektrode som ikke er en elektrode i cellen. The invention therefore relates to a method for purifying mercury from an alkali metal chlorelectrolysis cell with a flowing mercury cathode, whereby mercury is removed from the cell during its operation, freed from alkali metal amalgam and a small stream of mercury freed from alkali metal amalgam is supplied to an auxiliary electrolysis cell in which the small stream of alkali metal amalgam freed quicksilver is used as an anode, with a suitable cathode being arranged in the cell and electrolysis carried out in the auxiliary cell in the presence of an electrolyte at a sufficiently controlled anode potential so that any metal impurities present in the added quicksilver are removed while the quicksilver in the cell is essentially prevented from dissolving anodically in the electrolyte, whereupon mercury essentially freed from metal ion impurities is removed from the cell., and the method is characterized by the fact that the potential of the mercury anode is controlled in relation to a reference electrode which is not an electrode in the cell.

Elektrolytten i hjelpecellen kan utgjores av salt- eller alkalimetallhydroxydopplbsninger ennskjont andre elektrolytter også kan anvendes. Elektrolysen av kvikksolvet gjor at tilstedeværende metallionforurensninger fjernes ved å opploses i elektrolytten, og det oppstår også noen utplettering av metallene på katodeoverflaten i hjelpecellen. På denne måte oppnåes fjernelse av disse forurensninger fra kvikksolvet som utgjor anoden i hjelpecellen. Ved drift av en celle av denne type fjernes derfor metallionforurensinger fra kvikksolvbestanddelen i et med metallioner forurenset natriumamalgam fra en alkalimetall-klor-kvikksolvcelle, og det rensede kvikksolv kan tilbakefbres til den kvikksolvcelle hvorfra det ble fjernet. Vanskeligheter som folge av "smor"-dannelsen og som vanligvis er forbundet med drift av alkalimetall-klor-kvikksolvceller, elimineres eller minskes derved i sterk grad. The electrolyte in the auxiliary cell can be made up of salt or alkali metal hydroxide solutions, although other electrolytes can also be used. The electrolysis of the mercury means that present metal ion impurities are removed by dissolving in the electrolyte, and some plating of the metals on the cathode surface in the auxiliary cell also occurs. In this way, the removal of these contaminants from the mercury which forms the anode in the auxiliary cell is achieved. When operating a cell of this type, metal ion contamination is therefore removed from the mercury component in a sodium amalgam contaminated with metal ions from an alkali metal-chlorine mercury solar cell, and the purified mercury can be returned to the mercury solar cell from which it was removed. Difficulties resulting from the formation of "butter" and which are usually associated with the operation of alkali metal-chlorine-mercury solar cells, are thereby eliminated or greatly reduced.

Oppfinnelsen angår også et apparat for utforelse av fremgangsmåten,omfattende en cellekasse inneholdende en elektrolytt og med en katodedel koblet til en negativ stromleder og holdt i en avstand over en anode av strommende kvikksolv som skal renses, og en ledende bunndel i kontakt med kvikksolvanoden og koblet til en positiv stromleder,. og ~apparatet - er særpreget ved at katodedelen holdes i en avstand over kvikksolvanoden ved hjelp av en flotor og bærer en stromledende sonde med sin nedre ende i kontakt med kvikksolvanoden, idet sonden står i forbindelse med en referansecelle utenfor elektrolysecellen og som avhengig av kvikksolvanodens potensial i forhold til nevnte standard referanseelektrode avgir signaler til en styringsanordning for regulering av kvikksolvanodens potensial. The invention also relates to an apparatus for carrying out the method, comprising a cell case containing an electrolyte and with a cathode part connected to a negative current conductor and held at a distance above an anode of flowing mercury to be purified, and a conductive bottom part in contact with the mercury anode and connected to a positive current conductor,. and ~the apparatus - is characterized by the fact that the cathode part is held at a distance above the mercury sol anode by means of a float and carries a current-conducting probe with its lower end in contact with the mercury sol anode, the probe being connected to a reference cell outside the electrolysis cell and which depends on the mercury sol anode's potential in relation to said standard reference electrode emits signals to a control device for regulating the potential of the mercury sol anode.

For bedre å tydeliggjore foreliggende oppfinnelse vil den bli To better clarify the present invention, it will be

beskrevet under henvisning til tegningene. Av disse viser described with reference to the drawings. Of these shows

fig. 1 et prosesskjema omfattende en kvikksolvcelle og dens hjelpeutstyr. fig. 1 a process diagram comprising a mercury solar cell and its auxiliary equipment.

Fig. 2 viser skjematisk en hjelperensecelle. Fig. 2 schematically shows an auxiliary cleaning cell.

Fig. 3 viser en rekke sammenkoblede kvikksolvceller som anvendes for fremstilling av klor og kaustisk soda fra en saltopp-lbsning hvor saltopplosningen sirkuleres i serie gjennom hver celle. Fig. h viser hvorledes foreliggende fremgangsmåte utfores i forbindelse med en stor, vannrett alkalimetall-klorcelle av kvikksolvtypen. Fig. 5 viser skjematisk elektrodeelementene i en styringsanordning for hjelperensecellen ifblge fig. 1. Fig. 6 viser hjelperensecellen og tilknyttede spenningskon-trollanordninger for opprettholdelse av spenninger innenfor fast-satte grenser under drift av cellen. Fig. 7 viser en kurve som representerer slammengden i en kvikksolvcelle under drift avsatt mot antall dager cellen har vært i drift uten anvendelse av en hjelperensecelle. Fig..8 viser en annen kurve for en kvikksolvcelle av samme type og derved de samme betingelser som den celle som ble benyttet for oppnåelse av dataene ifolge fig. 7, men hvor en hjelperensecelle ble benyttet i tilknytning til kvikksblvcellen. Fig. 3 shows a number of connected mercury solar cells which are used for the production of chlorine and caustic soda from a salt solution where the salt solution is circulated in series through each cell. Fig. h shows how the present method is carried out in connection with a large, horizontal alkali metal-chlorine cell of the quicksilver type. Fig. 5 schematically shows the electrode elements in a control device for the auxiliary cleaning cell according to fig. 1. Fig. 6 shows the auxiliary cleaning cell and associated voltage control devices for maintaining voltages within fixed limits during operation of the cell. Fig. 7 shows a curve representing the amount of sludge in a mercury solar cell during operation plotted against the number of days the cell has been in operation without the use of an auxiliary purification cell. Fig..8 shows another curve for a mercury solar cell of the same type and thereby the same conditions as the cell that was used to obtain the data according to fig. 7, but where an auxiliary purification cell was used in connection with the quick-flow cell.

Nærmere beskrevet viser fig. 1 en elektrolysecellemontasje In more detail, fig. 1 an electrolysis cell assembly

av en rekke elektrolyseceller i en enkelt, enhetlig kasse 1. Kvikksolvet tilfores individuelt til cellene og fjernes individuelt fra cellene. Kvikksolvet forlater kassen via en ledning 2. På tegningen er kassedelen 3 et renseapparat som anvendes for fremstilling av natriumhydroxyd fra det fra cellekassen 1 via ledningen 2 fjer-nede natriumamalgam. Natriumhydroxydet fremstilt i renseapparatet 3 fjernes via ledningen 13. Kvikksolvet fra renseapparatet 3 strommer via ledningen 11 gjennom pumpen 12 til ledningen 9 gjennom hvilken det sendes tilbake til cellemontasjen 1. En liten avled-ningsstrbm av kvikksolv taes fra ledningen 11 via ledningen 5 og ledes til en hjelperensecelle 6. I cellen 6 benyttes kvikksolvet som anode, og elektrolysen utfores i nærvær av en egnet elektrolytt, f.eks. en kaustisk elektrolytt. Metallforurensningene i kvikksolvet fjernes i cellen 6 ved utplettering på cellens katode. Det rensede kvikksolv.ledes så ut av. cellen 6 via ledningen 7 til ledningen 9 og sendes derfra tilbake til hovedcellemontasjen 1. of a number of electrolytic cells in a single, uniform box 1. The mercury is supplied individually to the cells and removed individually from the cells. The mercury leaves the box via a line 2. In the drawing, the box part 3 is a cleaning device used to produce sodium hydroxide from the sodium amalgam removed from the cell box 1 via line 2. The sodium hydroxide produced in the purification device 3 is removed via the line 13. The mercury from the purification device 3 flows via the line 11 through the pump 12 to the line 9 through which it is sent back to the cell assembly 1. A small diversion stream of mercury is taken from the line 11 via the line 5 and led to an auxiliary purification cell 6. In cell 6, the mercury is used as anode, and the electrolysis is carried out in the presence of a suitable electrolyte, e.g. a caustic electrolyte. The metal impurities in the mercury are removed in cell 6 by plating on the cell's cathode. The purified mercury solution is then led out of cell 6 via line 7 to line 9 and is sent from there back to the main cell assembly 1.

Under drift av det på fig. 1 viste system innfores saltopp-lbsning i cellekassen 1 via ledningen lh. Cellen aktiveres, dvs. elektrisk kraft tilfores cellen i mengder og med en tilstrekkelig spenning til at elektrolyse av alkalimetallsaltopplosningen vil finne sted. Elementært klor som utvikles i cellen, fjernes via vanlige gassledninger (ikke vist), og natriumamalgam fremstilles. Natriumamalgam fjernes via ledningen 2 og ledes inn i renseapparatet During operation of that in fig. In the system shown in 1, a saline solution is introduced into the cell box 1 via the line lh. The cell is activated, i.e. electrical power is supplied to the cell in quantities and with a sufficient voltage for electrolysis of the alkali metal salt solution to take place. Elemental chlorine developed in the cell is removed via conventional gas lines (not shown), and sodium amalgam is produced. Sodium amalgam is removed via line 2 and led into the cleaning device

3. I renseapparatet 3 bringes natriumamalgamet i kontakt med vann, 3. In the cleaning device 3, the sodium amalgam is brought into contact with water,

som regel i nærvær av kontaktstof f er som kornformet carbon etc, og natriumhydroxydproduktet fjernes via ledningen 13. Kvikksolvet som nu er praktisk talt fullstendig befridd for sitt natriuminnhold, fjernes fra renseapparatet 3 via ledningen 11 ved bruk av pumpen 12 as a rule in the presence of contact substance f is like granular carbon etc, and the sodium hydroxide product is removed via line 13. The mercury, which is now practically completely freed of its sodium content, is removed from the purification device 3 via line 11 using pump 12

og ledes inn i ledningen 9 gjennom hvilken det igjen sendes til- and is led into the line 9 through which it is again sent to

bake til cellen. bake to the cell.

I cellemontasjen 1 ifolge tegningen befinner seg en rekke bi-polare celler i en enhetlig kasse. Disse celler er stablet ovenpå hverandre. Saltopplosningen innfores i cellen via ledningen 1<*>+ og sirkulerer fra toppcellen til bunncellen i serie og kommer ut av cellemontasjen via-ledningen 15. Under drift av en cellemontasje av den type som generelt er angitt med 1 på tegningen, vil som regel en sterk dannelse av "smor" inntreffe etter en viss elektrolysetid. Da celletrauene i en montasje av denne type befinner seg mekanisk sett forholdsvis nær hverandre, vil dannelsen av "smor" på trauoverflaten og som hindrer strbmningen av kvikksolv eller bevirker skumning ved cellens utlbpsende hvor natriumamalgamproduktet fjernes, forårsake betraktelige mekaniske vanskeligheter. In the cell assembly 1 according to the drawing, a number of bipolar cells are located in a uniform box. These cells are stacked on top of each other. The salt solution is introduced into the cell via line 1<*>+ and circulates from the top cell to the bottom cell in series and exits the cell assembly via line 15. During operation of a cell assembly of the type generally indicated by 1 in the drawing, as a rule a strong formation of "smor" occur after a certain electrolysis time. As the cell troughs in an assembly of this type are mechanically relatively close to each other, the formation of "butter" on the trough surface and which prevents the flow of mercury or causes foaming at the outlet end of the cell where the sodium amalgam product is removed, will cause considerable mechanical difficulties.

Dersom bnskes kan den lille kvikksblvstrbm som tilfores cellen If desired, the small quick-release strbm that is supplied to the cell can be

< <

6, fjernes som amalgam fra de fbrste eller andre celletrau i kassen 1. Dersom dette gjbres, er det klart at strbmmen bor renses for den tilfores rensecellen 6. Rensecellen 6 er skjematisk angitt på fig. 2 og er sammensatt av en cellekasse 20. Cellekassen 20 har en katodedel 21 som via ledningene 22 og 23 på egnet måte er tilkoblet en elektrisk kraftkilde (ikke vist). Cellens anode omfatter cellekassens 20 bunn 2h og kvikksblvdammen 28 elektrisk forbundet eller tilkoblet til denne. Cellebunnen 2*+ er via ledningene 25 og 27 på egnet måte tilkoblet den positive pol til en elektrisk kraftkilde. Kvikksolv tilfort enheten 6 utgjor cellens anode og er på tegningen generelt angitt ved 28. Elektrolytten som vanligvis utgjbres av natriumhydroxyd, er angitt ved 29. Mens det ifolge den viste utfbrelsesform anvendes en kaustisk elektrolytt, er det klart at en hvilken som helst elektrolytt kan anvendes i denne rensecelle for å oppnå at metallionforuren- 6, is removed as amalgam from the first or second cell troughs in the box 1. If this is done, it is clear that the stream must be cleaned before it is supplied to the cleaning cell 6. The cleaning cell 6 is shown schematically in fig. 2 and is composed of a cell box 20. The cell box 20 has a cathode part 21 which is connected via the lines 22 and 23 in a suitable way to an electric power source (not shown). The cell's anode comprises the bottom 2h of the cell box 20 and the quicksilver dam 28 electrically connected or connected to this. The cell base 2*+ is via the lines 25 and 27 connected in a suitable way to the positive pole of an electric power source. Mercury supplied unit 6 forms the anode of the cell and is generally indicated in the drawing at 28. The electrolyte, which is usually provided by sodium hydroxide, is indicated at 29. While according to the embodiment shown a caustic electrolyte is used, it is clear that any electrolyte can be used in this purification cell to achieve that the metal ion pollutant

ninger fjernes fra det tilforte kvikksolv. Kaustisk elektrolytt foretrekkes da disse er fullstendig forenelige med et hovedkvikk-solvcellesystem og er lett tilgjengelige i ren tilstand i alkali-klor-kvikksolvcelleanlegg.• Mengden av den avgrenede strom som tilfores cellen 6, kan være ganske liten og kan utgjore så lite som 0. 5 % av den samlede mengde kvikksolv som strommer gjennom cellemontasjen 1. Denne sidestrom utgjdr som regel 0,5 - 10 % av den samlede kvikksolvmengde som strommer gjennom cellemontasjen. Den kan også inneholde storre mengder av kvikksolv, og den noyaktige anvendte mengde vil være avhengig av den mengde forurensninger som taes opp under elektrolysen eller av den mengde "smor" som dannes under drift av elektrolysecellemontasjen. nings are removed from the added mercury solution. Caustic electrolyte is preferred as these are fully compatible with a main mercury solar cell system and are readily available in a pure state in alkali-chlorine mercury solar cell systems. 5% of the total amount of mercury that flows through the cell assembly 1. This side current usually accounts for 0.5 - 10% of the total amount of mercury that flows through the cell assembly. It can also contain larger amounts of mercury, and the exact amount used will depend on the amount of contaminants that are taken up during the electrolysis or on the amount of "butter" that is formed during operation of the electrolysis cell assembly.

Ifolge fig. 1 ledes kvikksolvet inn i elektrolysecellemontasjen 1 via ledningen 9. Den avgrenede strom ledes via ledningen 5 inn i elektrolysecellen hvor elektrolysen foregår. Elektrolysen utfores ved en slik spenning at det ikke vil finne sted noen vesentlig spaltning av kvikksolvet i cellen 6. Kvikksolvet fjernes så fra cellen etter å være ledet gjennom renseområdet via ledningen 7. Dette kvikksolv ledes så via ledningen 9 tilbake"til cellemontasjen 1. According to fig. 1, the mercury is led into the electrolysis cell assembly 1 via line 9. The branched current is led via line 5 into the electrolysis cell where the electrolysis takes place. The electrolysis is carried out at such a voltage that no significant splitting of the mercury solution will take place in the cell 6. The mercury solution is then removed from the cell after being led through the cleaning area via the line 7. This mercury solution is then led via the line 9 back to the cell assembly 1.

Fig. 3 viser en rekke horisontale kvikksolvceller 31, 32, 33 og 3^. Tilforselen til disse celler skjer ved hjelp av et seriekoblet saltopplosningssystem. Saltopplosning innfores således i cellen 31 via ledningen 35. Etter å passert gjennom cellen 31, ledes saltopplosningen via ledningen 36 inn i cellen 32, og fra cellen 32 ledes saltopplosningen via ledningen.37 til cellen 33. På samme måte fjernes saltopplosningen via ledningen 38 etterhvert som den strommer ut av cellen 33, og tilfores cellen 3^, hvorfra den til-slutt fjernes via ledningen 39 i det vesentlige fullstendig befridd for sitt innhold av alkalimetallklorid. Fig. 3 shows a series of horizontal mercury solar cells 31, 32, 33 and 3^. The supply to these cells takes place by means of a series-connected salt solution system. Salt solution is thus introduced into cell 31 via line 35. After passing through cell 31, the salt solution is led via line 36 into cell 32, and from cell 32 the salt solution is led via line 37 to cell 33. In the same way, the salt solution is removed via line 38 eventually as it flows out of the cell 33, and is supplied to the cell 3^, from where it is finally removed via the line 39 essentially completely freed of its content of alkali metal chloride.

Ved å arbeide på denne måte vil dannelsen av kvikksolv-"smor" By working in this way, the formation of quicksilver "mother"

i de horisontale trau til disse i alminnelighet lange kvikksolvceller forårsake betraktelige driftsvanskeligheter. Cellene er som regel'utstyrt med et enhetlig, selvdrevet rensesystem vist mere detaljert på fig. h. Når således ifolge fig. 3 saltopplosningen kommer ut av cellen.31 via ledningen 36, fjernes amalgamet via ledningen ^0 og ledes inn i et egnet rensesystem. Hver av cellene 32, 33 og 3^ er også forsynt med henholdsvis ledningen ^2, ^3 og hh in the horizontal troughs of these generally long mercury solar cells cause considerable operational difficulties. The cells are usually equipped with a uniform, self-powered cleaning system shown in more detail in fig. h. When, according to fig. 3 the salt solution comes out of the cell 31 via line 36, the amalgam is removed via line ^0 and led into a suitable cleaning system. Each of the cells 32, 33 and 3^ is also provided with the wire ^2, ^3 and hh respectively

for fjernelse av amalgam, og disse amalgamer tilfores også et renseapparat som i alminnelighet er tilknyttet den celle hvorfra amalgamet fjernes. for the removal of amalgam, and these amalgams are also supplied to a cleaning device which is generally associated with the cell from which the amalgam is removed.

Driften av en celle av denne type vil bli beskrevet under henvisning til fig. h. Det fremgår av fig. h at en celle hl er forsynt med et innlop ^2 og et utlop ^3 for saltopplosning. Cellen har også et innlop, ledningen ¥+, for kvikksolv og et utlop, ledningen ^5, for amalgam. h6 betegner selve renseanordningen i cellen. Ifolge denne montasje fjernes kvikksolv via ledningen hh og ledes tilbake til cellen etter å ha passert gjennom renseren <*>+6. En liten sidestrom fjernes fra ledningen hh via ledningen 50 hvorigjennom den ledes inn i renseren *+9 cg derfra via ledningen 53 til en opp-renskningscelle ^8. Etter at kvikksolvet har passert gjennom cellen hQ hvor det benyttes som anode under elektrolysen som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 1, gjeninnføres det i cellen ^-1, f.eks. ved å tilbakeføres til ledningen hh via ledningen h7. Renseren !+9 har en anordning 51 for fjernelse av natriumhydroxyd. Natriumhydroxyd fremstilt under drift av cellen <*>+l, fjernes fra renseren h6 via ledningen 52. The operation of a cell of this type will be described with reference to fig. h. It appears from fig. h that a cell hl is provided with an inlet ^2 and an outlet ^3 for salt solution. The cell also has an inlet, wire ¥+, for mercury and an outlet, wire ^5, for amalgam. h6 denotes the actual cleaning device in the cell. According to this assembly, quicksilver is removed via the line hh and led back to the cell after passing through the purifier <*>+6. A small side current is removed from line hh via line 50 through which it is led into the purifier *+9 cg from there via line 53 to a purification cell ^8. After the mercury has passed through the cell hQ where it is used as an anode during the electrolysis as described above with reference to fig. 1, it is reintroduced in cell ^-1, e.g. by being fed back to line hh via line h7. The purifier !+9 has a device 51 for removing sodium hydroxide. Sodium hydroxide produced during operation of the cell <*>+1 is removed from the purifier h6 via line 52.

Ved å gå frem som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 3 5 er det også mulig å drive en rad seriekoblede celler av den på fig. 3 viste type, slik at kvikksolv tilfores via ledningen 35 til den for ste celle 31 og amalgam tilfores cellene 32, 33 og 3<*>+ via henholdsvis ledningene 36, 37 og 38. Ved en slik arbeidsmetode gir foreliggende fremgangsmåte spesielt fordelaktige virkninger ved at den for ste celle kan anvendes for tilveiebringelse av rent kvikksolv for de ovrige celler. Den for ste celle 31, ifolge den på fig. 3 viste utforelsesform, kan således anvendes som celle for fjernelse av "smor", og en liten avgrenet kvikksolvstrom kan fjernes fra cellen via den stiplede ledning 36' og tilfores et renseapparat 31'. Det praktisk talt fullstendig rensede amalgam som nu utgjores av kvikksolv, kan så tilfores en liten rensecelle ko* . I denne celle finner elektrolyse sted under anvendelse av kvikksolvet som celle-anoder. Det rensede kvikksolv fra cellen h0<<> sendes så via ledningen 35' tilbake til ledningen 35 og cellen 31. Det vil være klart at ved å drive den på fig. 3 viste serie av celler på denne måte, vil det være nodvendig å anvende innlops- og utlbpsledninger for saltopplosning for tilforsel av saltopplosning til cellene, enten i serie eller i parallell etter onske. Ved denne fremgangsmåte innfores alltid rent kvikksolv og amalgam i de ovrige - celler, og dannelsen av "smor" i cellene 32, 33 og 3h reduseres i vesentlig grad da rensingen finner sted i den forste celle i serien. By proceeding as described above with reference to fig. 3 5, it is also possible to drive a row of series-connected cells from the one in fig. type shown in 3, so that quicksilver is supplied via line 35 to the first cell 31 and amalgam is supplied to cells 32, 33 and 3<*>+ via lines 36, 37 and 38 respectively. With such a working method, the present method provides particularly advantageous effects by that the first cell can be used to provide pure mercury for the other cells. The first cell 31, according to the one in fig. The embodiment shown in 3 can thus be used as a cell for removing "butter", and a small branched mercury current can be removed from the cell via the dashed line 36' and supplied to a cleaning device 31'. The practically completely cleaned amalgam, which is now made of quicksilver, can then be supplied to a small cleaning cell ko* . In this cell, electrolysis takes place using the mercury as cell anodes. The purified mercury solution from the cell h0<<> is then sent via line 35' back to line 35 and cell 31. It will be clear that by driving it in fig. 3 showed series of cells in this way, it will be necessary to use inlet and outlet lines for saline solution to supply saline solution to the cells, either in series or in parallel as desired. With this method, pure quicksilver and amalgam are always introduced into the other cells, and the formation of "butter" in cells 32, 33 and 3h is reduced to a significant extent as the purification takes place in the first cell in the series.

Under elektrolysen'som finner sted i rensecellen, kontrolleres 'anodespenningen for derved å hindre en vesentlig oxydasjon av kvikksolv fra å finne sted i cellen. Dette .-.avstedkommes fortrinnsvis ved å anvende en referanse-elektrode i saltbrosystemet..I et slikt system er referanseelektroden elektrisk forbundet med en potensio-meterkontrollanordning som avgir et signal til likeretteren som styrer driften av rensecellene. Referanseelektroden er også elektrisk forbundet med en folerspiss som berorer overflaten til kvikksolvanoden i rensecellen. På denne måte vil en eventuell forandring av anodespenningen på anodeoverflaten avfoles og bevirke at det avgis et signal fra referanseelektroden til kontrollpotensiometeret som på During the electrolysis that takes place in the purification cell, the anode voltage is controlled to thereby prevent a significant oxidation of mercury from taking place in the cell. This is preferably achieved by using a reference electrode in the salt bridge system. In such a system, the reference electrode is electrically connected to a potentiometer control device which emits a signal to the rectifier which controls the operation of the purification cells. The reference electrode is also electrically connected to a felt tip that touches the surface of the mercury anode in the purification cell. In this way, any change in the anode voltage on the anode surface will be sensed and cause a signal to be emitted from the reference electrode to the control potentiometer which on

sin side avgir et signal til likeretteren hvorfra strom tilfores til rensecellen, hvorved det fåes en riktig justering av spenningen i form av en okning eller minskning av denne. on the other hand emits a signal to the rectifier from which current is supplied to the purification cell, whereby a correct adjustment of the voltage is obtained in the form of an increase or decrease of this.

På fig. 5 er vist en anodisk rensecelle som er egnet for anvendelse ifolge foreliggende fremgangsmåte. Cellen omfatter en cellekasse 100 med en stålkatodedel 103. Katodedelen er tilkoblet til en negativ stromskinne via ledningen 101 og har en gjennomgående sonde 10<*>f. Sondens lok spiss befinner seg i kontakt med cellens anode som omfatter en kvikksolvelektrode 105. Denne elektrode befinner seg i kontakt med en stålbunnsdel 106 som er elektrisk forbundet med'den positive stromskinne via ledningen 107..In fig. 5 shows an anodic cleaning cell which is suitable for use according to the present method. The cell comprises a cell box 100 with a steel cathode part 103. The cathode part is connected to a negative current rail via the line 101 and has a continuous probe 10<*>f. The probe's closed tip is in contact with the cell's anode, which comprises a mercury solar electrode 105. This electrode is in contact with a steel bottom part 106 which is electrically connected to the positive current rail via the wire 107.

Kvikksolv tilfores cellen via. innlopsledningen 108}. Katoden holdes på avstand fra kvikksolvet i cellen ved hjelp av en flottor 109 av -et egnet ikke-ledende materiale, f.eks. polyvinyldiklorid. Kvikksolv fjernes fra cellen via utlopet 110. For å sikre at det fåes en tilstrekkelig rensning av det kvikksolv som strommer gjennom celleenheten ifolge fig. 5, er det nodvendig at en eller annen kontrollanordning anbringes på cellen for å unngå oxydasjon av det kvikksolv som anvendes som anode i cellen. Ifolge foreliggende oppfinnelse anbringes en kontrollanordning på cellen, og anordningen omfatter i alminnelighet den montasje san er.vist på fig. 61 Ifolge fig. 6 omfatter kontrollinstrumentet en likeretter-del 120.som på egnet måte er forbundet med stromtilforselsledningene 101 og 107 for anoderensecellen. Sonden lok er via en saltbro 121 forbundet med en referansecelle 122. Anvendelsen av den anodiske rensecelle er delvis avhengig av kontrollen med anodespenningen til det kvikksolv som renses. Dersom anodespenningan således er for hoy, vil ingen rensing skje, og dersom spenningen er for lav, vil kvikksolvet opploses anodisk. Ifolge foreliggende fremgangsmåte holdes derfor rensecellens anodespenning på 0,3 - 0,6 volt med referanse til en standard solv-solvkloridreferanseelektrode. Det på fig. 6 viste styringssystem virker slik at signalet fra referanseelektroden 122 sendes gjennom en spenningsdeler 123 og derfra til en elektronisk styringsanordning 12h. Styringsanordningen styrer den tilforte vekselstrom til likeretteren 120 og forandrer på denne måte effekt-tilfbrselen til den anodiske rensecelle i respons til signaler mot-tatt fra styr ing sanordningen 12!+. Dette system virker slik at styr-ingen av anodespenningen er innenfor + 0,025 volt. Quicksilver is supplied to the cell via the inlet line 108}. The cathode is kept at a distance from the mercury in the cell by means of a float 109 of a suitable non-conductive material, e.g. polyvinyl dichloride. Quicksilver is removed from the cell via the outlet 110. To ensure that the quicksilver flowing through the cell unit is sufficiently cleaned according to fig. 5, it is necessary that some control device be placed on the cell to avoid oxidation of the mercury used as anode in the cell. According to the present invention, a control device is placed on the cell, and the device generally comprises the assembly shown in fig. 61 According to fig. 6, the control instrument comprises a rectifier part 120 which is connected in a suitable manner to the power supply lines 101 and 107 for the anode cleaning cell. The probe lid is connected via a salt bridge 121 to a reference cell 122. The use of the anodic cleaning cell is partly dependent on the control of the anode voltage of the mercury being cleaned. If the anode voltage is thus too high, no purification will take place, and if the voltage is too low, the mercury will dissolve anodically. According to the present method, the anode voltage of the purification cell is therefore kept at 0.3 - 0.6 volts with reference to a standard solv-solv chloride reference electrode. That in fig. The control system shown in 6 works so that the signal from the reference electrode 122 is sent through a voltage divider 123 and from there to an electronic control device 12h. The control device controls the supplied alternating current to the rectifier 120 and in this way changes the power supply to the anodic purification cell in response to signals received from the control correction device 12!+. This system works so that the control of the anode voltage is within + 0.025 volts.

Som angitt'ovenfor vil under drift av en kvikksolvcelle en film-tykkelse bygges på cellens bunnplate inntil et punkt hvor en hin-dring av kvikksolvstromningen kan inntreffe. Ved hjelp av foreliggende fremgangsmåte gjores dannelsen av denne film så liten som mulig, og fremgangsmåten muliggjor en kontroll av filmtykkelsen innenfor tolererbare grenser slik at det kan fåes en optimal strøm-ning av kvikksolv.Fig.7 og 8 viser grafisk en sammenligning av anvendelsen av foreliggende fremgangsmåte for kontroll av kvikksolvtykkelsen i en elektrolysecelle av den type som er vist i forbindelse med fig. 1, med driftsresultater fra samme celle, men uten kontroll av kvikksolvtykkelsen. Det vil fremgå av fig. 7 hvor det ikke ble anvendt noen styr ingsanordning på kvikksolvcellen, at forskjellige filmtykkelser ble målt i lopet av 28 dager. Det bor bemerkes at filmtykkelsen begynte på et forholdsvis lavt nivå (noe over 1,5 mm) As indicated above, during operation of a mercury solar cell, a film thickness will build up on the cell's bottom plate up to a point where an obstruction of the mercury solar flow can occur. With the help of the present method, the formation of this film is made as small as possible, and the method enables a control of the film thickness within tolerable limits so that an optimal flow of mercury solution can be obtained. Fig.7 and 8 graphically show a comparison of the use of present method for controlling the thickness of mercury in an electrolytic cell of the type shown in connection with fig. 1, with operating results from the same cell, but without control of the mercury thickness. It will appear from fig. 7 where no control device was used on the mercury solar cell, that different film thicknesses were measured over the course of 28 days. It should be noted that the film thickness started at a relatively low level (something over 1.5 mm)

og stadig tiltok i lopet av 28 dager. Det vår nodvendig med flere spylinger for å opprettholde kvikksolvstrommen gjennom cellen i lopet av denne periode". Fig. 8 viser målingen av forskjellige f ilm-tykkelser ved anvendelse av foreliggende fremgangsmåte i forbindelse med en celle som allerede hadde et slamlag av vesentlig tykkelse på cellebunnen. Det vil fremgå av fig. 8 at filmtykkelsen var under kontroll og ble vesentlig redusert' fra driftsperiodens begynnelse til den* avslutning. and steadily increased over the course of 28 days. Several flushings are necessary to maintain the mercury current through the cell during this period". Fig. 8 shows the measurement of different film thicknesses using the present method in connection with a cell which already had a sludge layer of significant thickness on the cell bottom It will be seen from Fig. 8 that the film thickness was under control and was substantially reduced from the beginning of the operating period to its end.

Ved bruk av en kvikksolvcelle i forbindelse med et cellesystem When using a mercury solar cell in connection with a cell system

av den på fig. 1 generelt angitte type ble en rensecelle benyttet of the one in fig. 1 generally specified type, a cleaning cell was used

som besto av en med epoxyharpiks foret stålkasse med en skjerm 1-1' which consisted of an epoxy resin-lined steel box with a screen 1-1'

og to buklåser 108 og 110 henholdsvis for innstrømning og utstrom-ning av kvikksolv, som vist på fig. 5. Cellen hadde en lengde av 39, h cm, en bredde av 16,5 cm og en hoyde av 19,0 cm. Kvikksolv-laget som strommet gjennom cellen i dens lengderetning, utgjorde cellens anode. Katoden utgjordes av en plate av ekspandert stål med en lengde av 17,8 cm, en bredde av 12,7 cm og en tykkelse av 0,32 cm, forbundet med to polyvinyldikloriddeler som flot på kvikk-sblvoverflaten. En sonde (Luggin tip) ble anvendt for måling av anodespenningen og var mekanisk forbundet med katodeplaten ved hjelp av et polypropylenstykke slik at toppen befant seg i kontakt med anodeoverflaten, men uten å stikke merkbart under overflaten (mindre enn 0,1 mm under overflaten). and two belly locks 108 and 110 respectively for inflow and outflow of quicksilver, as shown in fig. 5. The cell had a length of 39.h cm, a width of 16.5 cm and a height of 19.0 cm. The quick-solve layer that flowed through the cell in its longitudinal direction constituted the cell's anode. The cathode consisted of a plate of expanded steel with a length of 17.8 cm, a width of 12.7 cm and a thickness of 0.32 cm, connected by two polyvinyl dichloride parts floating on the mercury surface. A probe (Luggin tip) was used to measure the anode voltage and was mechanically connected to the cathode plate by means of a piece of polypropylene so that the tip was in contact with the anode surface but without protruding noticeably below the surface (less than 0.1 mm below the surface). .

En avgrenet strom fra det forste renseapparat for en kvikksolvcelle ble anvendt som tilfbrsel til den anodiske rensecelle. Strbmmen ble ledet gjennom et lite hjelperenseapparat for den ble tilfort cellen. Hjelperenseapparatet gjorde at stbrrelsen til likeretteren som ble anvendt i forbindelse med den anodiske rensecelle, kunne holdes så liten som mulig og sikret dessuten at tapene av A branched current from the first cleaning device for a mercury solar cell was used as a supply to the anodic cleaning cell. The strain was passed through a small auxiliary cleaning device before it was fed to the cell. The auxiliary cleaning device meant that the power flow of the rectifier used in connection with the anodic cleaning cell could be kept as small as possible and also ensured that the losses of

, kaustisk soda fra det anodiserte amalgam var minimalt. Renseapparatet utgjordes av et 10,2 cm sylindrisk stålror inneholdende en 15,2 cm grafittfylling. Mindre enn 0,001 vekt% Na forelå i kvikksolvet som ble tilfort rensecellen. Cellen ble drevet med en anodespenning av 0,3 - 0,6 volt ved anvendelse av en referanseelektrode av sblv-sblvklorid. Denne var en elektrode av hylsetypen fremstilt av Fisher Scientific Company. Den elektroniske styringsanordning var en Leeds Northrup "Speed-amax Ræorder-Controller", type H, modell 5. Likeretteren var en siliciumstyringslikeretter fremstilt av , caustic soda from the anodized amalgam was minimal. The cleaning apparatus consisted of a 10.2 cm cylindrical steel rudder containing a 15.2 cm graphite filling. Less than 0.001% by weight of Na was present in the mercury solution fed to the purification cell. The cell was operated with an anode voltage of 0.3 - 0.6 volts using a sblv-sblv chloride reference electrode. This was a sleeve type electrode manufactured by Fisher Scientific Company. The electronic control device was a Leeds Northrup "Speed-amax Ræorder-Controller", type H, model 5. The rectifier was a silicon control rectifier manufactured by

Sloan Instrument Corporation Power Control modell nr. CRP-215, og likeretteren en Sel-Rex modell 10-60. Siliciumstyringslikeretteren 12h styrte vekselstrbmtilfbr selen til effektlikeretteren 120 på fig. 6, og med denne instrumentering var det mulig å styre den anodiske rensecelle ved + 0,025 volt. Cellen ble drevet på denne måte i 28 dager, og en kurve ble fremstilt som viste den rensing som ble oppnådd med cellen. Kurven er gjengitt på fig. 8 og viser den vesentlige reduksjon av filmtykkelsen i hovedcellen som ble oppnådd ved anvendelse av dette utstyr. Sloan Instrument Corporation Power Control Model No. CRP-215, and the rectifier a Sel-Rex Model 10-60. The silicon control rectifier 12h controlled the AC power supply to the power rectifier 120 in fig. 6, and with this instrumentation it was possible to control the anodic cleaning cell at + 0.025 volts. The cell was operated in this manner for 28 days and a curve was produced showing the purification achieved with the cell. The curve is shown in fig. 8 and shows the significant reduction of the film thickness in the main cell which was achieved by using this equipment.

Claims

1. Procedure for purifying mercury from an alkali metal-chlorine electrolysis cell with a flowing mercury cathode whereby mercury is removed from the cell during its operation, freed from alkali metal amalgam and a small stream of the mercury freed from alkali metal amalgam is supplied to an auxiliary electrolysis cell in which the small stream of alkali metal amalgam liberated mercury is used as an anode, as a suitable cathode is arranged in the cell and electrolysis is carried out in the auxiliary cell in the presence of an electrolyte at a sufficiently controlled anode potential so that any metal impurities present in the added mercury are removed.. while the mercury in the cell is essentially prevented from dissolving anodically in the electrolyte, after which mercury essentially freed from metal ion impurities is removed from the cell, characterized in that the potential of the mercury anode is controlled in relation to a reference electrode which is not an electrode in the cell.

2. Method according to claim 1, characterized in that the anode potential is kept at 0.3 - 0.6' volts in relation to a standard solv-solv chloride reference electrode.

3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1 or 2, comprising a cell case containing an electrolyte and with a cathode part connected to a negative current conductor and held at a distance above an anode of flowing mercury to be purified, and a conductive bottom part in contact with the mercury sol anode and connected to a positive current conductor, characterized in that the cathode part (103) is held at a distance above the mercury sol anode (105) by means of a floator (109) and carries a conductive probe (10^f) with its lower end in contact with the mercury sol anode , the probe being in connection with a reference cell (122) outside the electrolysis cell and which, depending on the potential of the mercury sol anode in relation to said standard reference electrode, emits signals to a control device (I2h) for regulating the potential of the mercury sol anode.