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Elektrolytische Zelle für Halogenalkali-und-erdalkalielektrolyse naeh dem Amalgam-Verfahren.
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dem Material oberhalb des Quecksilbers anzuordnen, wenn die zu zersetzende Quecksilberober- fläche horizontal liegt. Von der Auswahl des zur Herstellung der Kathode benutzten Metalles hängt ein einwandfreies Arbeiten der neuen Zelle stark ab. Es ist nämlich bereits vorgeschlagen worden, die Zersetzung des Almagams dadurch zu beschleunigen, dass man dabei besonders ausgewählte Stoffe, insbesondere Vanadin, Molybdän oder Wolfram sowie hochwiderstandsfähige Legierungen verwendet. Man war bei diesen bekannten Verfahren stets bestrebt, solche Metalle bzw. Legierungen zu verwenden, welche die Zersetzung der Amalgame möglichst stark beschleunigen.
Dies hat zwar den Vorteil. dass sich solche Verfahren an sich unter Anwendung verhältnismässig geringer Quecksilbermengen kontinuierlich durchführen lassen. Es besteht aber der in der Praxis sehr erhebliche Übelstand, dass infolge der starken Wirkung des benutzten Metalles leicht eine Oxydation des Quecksilbers und damit erhebliche Störungen des Prozesses eintreten können.
Die Erfindung bezweckt, diesen Übelstand zu beseitigen und das Verfahren durchaus betriebssicher zu gestalten. Durch zahlreiche Untersuchungen wurde gefunden, dass die Zerlegungsgeschwindigkeit der Amalgame als Funktion zweier Grössen betrachtet werden kann, nämlich 1. des Abstandes des betreffenden Metalles vom Quecksilber in der Spannungsreihe der Elemente und 2. dem reziproken Werte der Überspannung des Metalles.
Fussend auf diesen Versuchen und Überlegungen wird vorzugsweise ein solches mit dem negativen Pol der Stromquelle verbundenes Metall für die Zerlegung der sich bildenden Amalgame der Alkali-oder Erdalkalimetalle benutzt, dass die Zersetzungsgeschwindigkeit der Amalgame gleich oder noch besser ein wenig geringer ist als ihre Bildungsgeschwindigkeit. Hiedurch wird erreicht, dass eine Oxydation des Quecksilbers bei dem neuen Verfahren gänzlich ausgeschlossen ist und dass damit die Betriebssicherheit gegenüber den bekannten Verfahren erheblich erhöht wird.
Zur Ausführung des neuen Verfahrens kann das der jeweiligen Leistung der Anlage entsprechend ausgewählte Metall über einen passenden Widerstand mit der Quecksilberkathode verbunden werden. Man verwendet das Metall z. B. in Form eines Drahtnetzes, welches auf Graphitfüssen befestigt ist. Das Drahtnetz kann zweckmässig aus Eisendraht bestehen, auf weichem je nach der Leistung der betreffenden Anlage ein entsprechender Metallüberzug galvanisch niedergeschlagen wird, beispielsweise ein solcher aus Cadmium mit oder ohne Anwendung einer oder mehrerer Zwischenschichten.
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Dabei ergibt sich für die Anwendung besonderer Kathoden noch der Vorteil, dass die Quecksilbermenge klein gehalten werden kann. Das wird noch besonders durch die neuartige, konstruktive Anordnung der Zelle unterstützt, so dass der Verbrauch an Quecksilber auf ein Minimum reduziert werden konnte.
Erfindungsgemäss wird nur der dem Boden des Elektolyseurs benachbarte Teil einer senk- rechten Scheidewand, die den Anodenraum vom Kathodenraum trennt, als Diaphragma ausgebildet. Das zweckmässig starre Diaphragma braucht nur sehr geringe Höhe zu haben, z. B. einige Millimeter. Es empfiehlt sich, das Diaphragma, welches zugleich als Träger für den er- heblich grösseren undurchlässigen Teil der Scheidewand dient, als geschlossenen, kreisförmigen Ring oder als Vieleck auszubilden und das Quecksilber auf der Innenseite des Ringes bzw.
Vieleckes anzuordnen. Die am besten ebenfalls ringförmige bzw. vieleckige Anode befindet sich auf der Aussenseite des Diaphragmas. Die Höhe des Quecksilbers wird etwas grösser gewählt als die Höhe des Diaphragmas. Vorzugsweise ist auch die Anode etwas höher als das Diaphragma.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen elektrolytischen Zelle dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 2 ist ein Querschnitt der Zelle nach Fig. l,
In den langgestreckten, vierkantigen Behälter a aus Beton, imprägniertem Holz od. dgl. ist ein kleineres, ebenfalls viereckiges Gefäss b eingesetzt. Das Gefäss b dient als Kathodenraum, während der restliche Raum im Elektrolyseur a als Anodenraum benutzt wird. Im Gegensatz zu dem Behälter a, der vorzugsweise aus einem einzigen Baustoff besteht, ist das Gefäss b aus mehreren verschiedenen Teilen zusammengesetzt. Auf eine Bodenplatte c ist das nur einige Millimeter hohe Diaphragma d aufgesetzt, welches seinerseits die erheblich höhere undurchlässige Scheidewand e trägt. Die drei genannten Teile G, d und e sind zweckmässig zu einem gemeinsamen Ganzen miteinander baulich vereinigt.
Auf der Innenseite des Diaphragmas cl ist eine Quecksilbermenge f angeordnet, während auf der Aussenseite des Diaphragmas sich die Anode g befindet. Die Höhen der Quecksilbermenge l'und der Anode g sind etwas grösser als diejenige des Diaphragmas d. Als Stromzuführung für die Queeksilberkathode dient in dem Beispiel ein Gestell h, dessen z. B. aus Graphit bestehende Füsse i auf den Boden'c des Behälters b aufgesetzt sind, und somit in das Quecksilber f eintauchen. Gegebenenfalls kann man statt dessen auch das Quecksilber f bipolar schalten in der Weise, dass eine Kathode, welche lediglich durch Aufhängen befestigt ist oder auf nichtleitenden Klötzen ruht, in einigem Abstand von dem Quecksilber sieh befindet.
In dem Anodenraum A wird in der üblichen Weise die zu elektrolysierende Halogenalkalilösung und in den Kathodenraum. ET am besten reines Wasser eingebracht.
Um nun eine der Leistung der Anlage angepasste Zerlegungsgeschwindigkeit für die sich kathodisch bildenden Amalgame zu erzielen, wird unter Beachtung der oben angegebenen Erwägungen ein geeignetes Metall ausgewählt, z. B. Kadmium. Auf einem Eisendrahtnetz wird galvanisch ein Kadmiumüberzug erzeugt. Das so vorbereitete Drahtnetz h, wie kann auf der Zeichnung angedeutet ist, auf Graphitfüssen i befestigt und auf den Boden des Behälters b aufgesetzt werden. Die Graphitteile g dienen dabei gleichzeitig als Stromzuführungen zu der Quecksilberkathode d.
Man kann gewünschtenfalls die Zerlegungsgeschwindigkeit der Amalgame, die bei Anwendung eines bestimmten Metalles auftritt, noch dadurch erforderlichenfalls verändern, dass der zwischen dem Metallnetz h und der Quecksilberkathode f liegende Widerstand, auf der Zeichnung der Widerstand der Graphitstäbe i geändert wird. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass die Graphitstäbe i mit einem flüssigen Isoliermittel getränkt bzw. bestrichen werden, z. B. mit einem geeigneten Lack. Auch kann der Widerstand gänzlich weggelassen werden, wodurch das Quecksilber dann bipolar geschaltet wird.
Als Diaphragma werden poröse in chemischer Hinsicht genügend widerstandsfähige Platten benutzt, z. B. solche aus Chromoxyd, Aluminiumoxyd, Kieselgur, Hartgummi od. dgl. Auch ist es möglich, ins Quecksilber Verdrängungskörper k zu tun, wodurch eine weitere grosse Ersparnis an Quecksilber erzielt werden kann. Zu diesem Zweck kann z. B. der Boden des Behälters entsprechende Vorsprünge besitzen. Das Quecksilber kann dabei z. B. ringförmig angeordnet werden. Die neue Zelle arbeitet, wie Versuche gezeigt haben, mit guter Wirtschaftlichkeit in einwandfreier Weise, trotzdem nur eine minimale Quecksilbermenge benötigt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
EMI2.1
Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Quecksilber eine Kathode angeordnet ist.