SE446198B - Elektrodialysforfarande - Google Patents

Description

8002396-3 10 152 20 25 30 35 2 På liknande sätt beskriver US-patentskriften 4 006 067 en elektrokemisk cell, vilken är avsedd för regenerering av använda kromsyralösningar och i vilken vanligt kran- vatten användes såsom katolytlösning.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande och en elektrodialysapparat, vilka är avsedda för regenerering av använda kromsyrabad och vilka utnyttjar en billig katolytlösning och en anod, som inte förstöres genom närvaron av använt krom- syrabad och följaktligen är särskilt ekonomisk, varaktig och pålitlig och har en relativt lång användbarhetstid, jämfört med vad som är fallet vid kända förfaranden och apparater.

' Detta och andra ändamål med uppfinningen framgår av den efterföljande beskrivningen under hänvisning till den bifogade ritningen. Fig l visar en tvärsektion genom ett exempel på en elektrodialyscell, som kan ut- nyttjas vid utövande av förfarandet enligt uppfinningen.

Fig 2 visar en sektion längs linjen 2-2 i fig 1.

Uppfinningen avser sålunda ett elektrodialysför- farande, vid vilket en kromsyralösning, som utgöres av ett företrädesvis vid elektroplätering, betning, etsning eller anodisering använt kromsyrabad, bringas att cirkulera genom en anodkammare i en elektrodialyscell i beröring med en däri befintlig anod, och en sur katolyt bringas att cirkulera genom cellens katodkammare i beröring med en däri befintlig katod, vilken katodkammare är skild från anodkammaren genom ett katjonpermeablet membran, varvid cellen påtryckes en sådan elektrisk potential, att trevärt krom i kromsyrabadet oxideras till sexvärt krom och att föroreningar i badet, t ex metalljoner andra än krom, bringas att passera genom membranet in i katodkammaren, varvid uppfinningen känne- tecknas av att den genom katodkammaren cirkulerade kato- lyten bildas av en svagt sur vattenlösning av ett vatten- jlösligt, oorganiskt salt.

Lämpliga salter för den vattenhaltiga katolytlösningen M ~ >V->»-~- Lfl 10 15 20 30 0% 8002396-5 3 är natriumsulfat, natriumvätesulfat, natriumkarbonat och kaciumsulfat. En sådan vattenhaltig, svagt sur lösning kan ha en saltkoncentration av ca 60-240 och helst ca 105-135 g/1 blandning.

När sådana saltlösningar användes som katolyt, förmodas att katcden skall drivas vid en potential av ca 12-25 V, lämpligen 14-20 V och företrädesvis 15-18 V och med en strömtäthet i området 2,15-32,3, lämpligen minst 10,75 och företrädesvis ca 16-21,5 A/dmz anodarea.

Det förmodas att det, om katoden drives vid väsentligt högre spänning och/eller strömtäthet, kan under åtminstone vissa förhållanden uppstå en överdriven upphettning av cellen och de däri befintliga lösningarna och kan uppstå en sänkning av effektiviteten hos förfarandet och apparaten för regenerering av använd kromsyralösning.

Den i fig l visade elektrodialyscellen 10 har en ringformig anolytkammare 12 och cylindrisk katolytkammare 14, varvid de båda kamrarna är åtskilda medelst ett ringformigt katjonpermeabelt membran 16. Cellen 10 har en botten 18, en-cylindrisk sidovägg 20 med en anodkammar- inloppsledning 22 och med en anodkammarutloppsledning 24 och ett lock 26, vilket är fastsatt på cellens ovansida medelst lämpliga fästelement.

Katolytkammaren 14 avgränsas genom samverkan av det rörformiga membranet 16 och en nedre ändpropp 28 och en övre monteringsring 30. Eftersom membranet 16 är ganska sprött, är det insatt mellan perforerade ytter- och innerrör 32 resp 34, som vid sina ändar är anslutna till proppen 28 och ringen 30 för att begränsa den ut- sträckning,-i vilken membranet kan förskjutas från sitt normalläge genom differentialtryck och -sugningar i de genom apparaten 10 strömmande lösningar. För att hindra förstöring och korrosion är de perforerade rören 32, 34 framställda av kemiskt inert plastmaterial, t ex klorerad polyvinylklorid. Katolytlösningen injicieras vid den nedre änden av kammaren 14 via en rörformig katod 36, som har öppningar 38 i sin sidovägg nära 10 20 25 30 35 8002396-3 4 nederänden, och katolylösningen utmatas från kammarens övre ände via ringen 30 och en utloppskrök 40, som är _ansluten till ringen 30. Proppen 28 och ringen 30 är företrädesvis framställda av ett inert material, t ex klorerad polyvinylklorid eller polytetrafluoreten.

En perforerad cylindrisk anod 42 är väsentligen koaxiellt insatt i anolytkammaren 12 och är fastsatt vid locket 26 medelst bultar 44, som sträcker sig genom en ringformig platta 46, vilken vilar på lockets 26 ovansida. Företrädesvis är den ringformiga plattan 46 och bultarna 44 framställda av ett sådant material som ikoppar för att ge en elektrisk ledningsbana till anoden 28.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen har utvecklats en för anoden 42 avsedd komposition, som förmodas vara utsatt för ringa, om ens någon, försämring eller upplös- ning genom inverkan av kromsyralösningar och vilken ”följaktligen ger en elektrodialyscell med ökad användbar- ¿ hetstid. Denna anodkomposition omfattar ca 1-20, före- trädesvis ca 1,5 vikt% silver, ca 3-8, företrädesvis ca 5 vikt% antimon, ca 2-6, företrädesvis ca 3 vikt% tenn och resten som huvudbeståndsdel bly. Silverhalten ger korrosionsbeständighet och hindrar snabb förstöring under användningen av anoden, och antimonhalten ökar _anodens styrka och styvhet. Tennhalten befrämjar alstringen av en oxidfilm på anodens yta, vilket ökar hastigheten av oxidationen av det trevärda kromet till sexvärt krom.

Det har upptäckts att anolyt- och katolytlösningarna för att öka den praktiska hastigheten för oxidationen av trevärt krom bör bringas att med en väsentlig flödes- hastighet cirkulera runt och i beröring med anodens resp katodens ytor. Som visas i fig 2 ökas omröringen och cirkulationen av anolytlösningen runt anoden genom snedställning av inloppsledningen 22 relativt anoden 42, så att anolytlösningen har en benägenhet att virvla och röra sig periferiel1t_runt anoden. Pâ liknande sätt ökas katolytlösningens cirkulation över katoden genom 10 15 20 25 30 8002596-3 5 att katolytíösningen inmatas vid katolytkammarens 14 botten och avlägsnas vid överänden av katolytkammaren.

Som ett exempel och sålunda icke såsom en begräns~ ning må nämnas, att förfarandet enligt uppfinningen har med framgång utnyttjats för att regenerera använd kromsyralösning i en elektrodialyscell 10, som har en anod 12, viken består av ca 1,5 vikt% silver, ca 5 vikt% antimon, ca 3 vikt% tenn och resten bly. Cellen var cylindrisk med en höjd av ca 1,22 m och en innerdiameter av ca 4,3 dm. Anoden 42 hade en ytterdiameter av ca 31,3 cm och en väggtjocklek av ca 5,6 mm. Katoden 36 hade en ytterdiameter av ca 25,4 mm och en väggtjocklek av ca 2,4 mm. Membranet 16 hade en diameter av ca 77,4 mm.

Katodlösningen bestOd av en blandning av natriumsulfat och vatten i mängden 120 g/1 natriumsulfat och hade ett pH av ca 3 och bringades att cirkulera genom katolyt- kammaren med en hastighet av ca 75,7 l/min vid en tem- peratur av ca 52°C. Den använda kromsyralösningen bringades att cirkulera genom anolytkammaren 12 med en hastighet av ca 75,7 l/min vid en temperatur av ca 7l°C, varvid en potential av ca 18 V och en strömstyrka av 800 A påtrycktes cellen. Ursprungskompositionen hos den genom cellen matade, använda kromsyralösningen var ca 480 g/1 kromtrioxid, 22,5 g/1 trevärd kromoxid och 20 vol% svavelsyra.

Katolytlösningens flödeshastighet, angiven i liter per minut, var ca 15 ggr-katolytkammarens kapacitet, angiven i liter, och kromsyralösningens flödeshastighet, angiven i liter per minut, var två femtedelar av anolyt- kammarens kapacitet, angiven i liter. Det förmodas att sådana flödeshastigheter i liter per minut bör ligga i omrâdet ca 5-25 resp 0,2~0,4 ggr kapaciteten, angiven i liter, hos katolytkammaren resp anolytkammaren. i, , . ...m-__ ...,~.~.~...................._...._......... p... __.. n... _..

Claims (6)

1. 0 15 20 25 30 8002396-5 PATENTKRAV ' l. Elektrodialysförfarande, vid vilket en kromsyralösning, som utgöres av ett företrädesvis vid elektroplätering, betning, etsning eller anodisering använt kromsyrabad, bringas att cirk- ulera genom en anodkammare i en elektrodialyscell i beröring med en däri befintlig anod, och en sur katolyt bringas att cirkulera genom cellens katodkammare i beröring med en däri befintlig -katod, vilken katodkammare är skild från anodkammaren genom ett katjonpermeabelt membran, varvid cellen påtryckes en sådan el- ektrisk potential, att trevärt krom i kromsyrabadet oxideras till sexvärt krom och att föroreningar i badet, t ex metalljoner andra äm krom, bringas att passera genom membranet in i katodkammaren, k ä n n e t e c k n a t därav, att den genom katodkammaren cirkulerade katolyten bildas_av en svagt sur vattenlösning av ett vattenlösligt, oorganiskt salt.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att katolyten bildas av en vattenlösning av natrium- 'eller kalciumsalter, som valts ur den grupp, som omfattar natriumsulfat, natriumvätesulfat, natriumkarbonat och kalcium- sulfat. U

3. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att katoden utsättes för en strömtäthet av minst l0,75 A/dnz.

4. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att en elektrisk potentialskillnad av 14-20 V påtryckes över anoden och katoden.

5. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att anoden bildas av Ca 1-20 Vikt% Silver, Ca 3-8 Vikt% antimon, ca 2-6 vikt% tenn och resten bly.

6. Eörfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att kromsyralösningen matas genom anodkammaren med en flödeshastighet, angiven i liter per minut, vilken är minst ca hälften av mängden kromsyralösning, angiven i liter , i anod- kammaren.