CH97423A - Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Zersetzung von Alkalisalzen, unter Benützung von Quecksilberelektroden. - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Zersetzung von Alkalisalzen, unter Benützung von Quecksilberelektroden.

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CH97423A
CH97423A CH97423DA CH97423A CH 97423 A CH97423 A CH 97423A CH 97423D A CH97423D A CH 97423DA CH 97423 A CH97423 A CH 97423A
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    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
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Description


  Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Zersetzung von     Alkalisalzen,    unter  Benützung von Quecksilberelektroden.    Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist  ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elek  trolytischen     Zersetzung    von     Alkalisalzen,    unter  Benützung von in einem     Bade    parallel ge  schalteten     Quecksilberelektroden.    Die Erfin  dung hat     den    Zweck, die bei der Elektrolyse  von     Alkalisalzen    unter Verwendung     voll    der  artig geschalteten Quecksilberelektroden auf  tretende Oxydation des Quecksilbers, sowie  die Bildung von     festetn    Amalgam zu verhin  dern,

   um ein rationelles technisches Arbeiten  möglich zu machen. Dadurch ist man im  stande, die Elektrolyse auch bei höheren  Stromdichten in rationeller Weise technisch  durchzuführen, was von wirtschaftlich hoher  Bedeutung ist. Dieses wird dadurch erreicht,  dass bei dem den Gegenstand der     Erfindung     bildenden Verfahren das elektrische Potential       all    allen Quecksilberelektroden möglichst  gleich gehalten wird.  



  Auf der Zeichnung ist als Ausführungs  beispiel eine Zelle eines zur Ausführung der  Erfindung dienenden Apparates dargestellt.  



       t1.    ist ein rundes metallisches Gefäss, dessen  Boden mit     Ebonit    isoliert ist, während die    äussere runde vertikale Eisenwand     unisoliert     bleibt. Das Gefäss A ist durch die mit Iso  lationsmaterial umkleideten eisernen Trögen  <I>D, D</I> und durch das in ihnen     enthaltene    Queck  silber in zwei Abteilungen     13    (Zersetzungs  kammer) und C (Bildungskammer) getrennt,  wobei die untere Spitze der Tröge     E    in das  Quecksilber des nächsten unten liegenden  Troges eintaucht. In der Zersetzungskammer  befinden sich die Anoden F und die Rühr  einrichtungen G, die an der Achse H be  festigt sind.

   In der Bildungskammer C be  finden sich auf dem Quecksilber der Tröge D  runde Stäbe aus Kohle oder Graphit j, die  mit dem Amalgam eine Lokalbatterie bilden.  Eine Anzahl Stromableiter     g,    die vorzugs  weise aus Kupferbarren hergestellt werden,  woran gestanzte Metallstreifen L, zum Bei  spiel aus Nickel, befestigt sind, und die mit  Ausnahme der Spitzen der Metallstreifen, die  in das Quecksilber tauchen; mit     Ebonit    iso  liert werden, führen den Strom von. den Queck  silberkathoden direkt zum negativen Pol der  Zelle ab und von hier zum positiven Pole der  nächsten Zelle der Serie.

   Eine grössere Anzahl      von Potentialausgleichern     11-T    tauchen in pas  sender Entfernung voneinander in die Queck  silberelektroden zwischen den Stromableitern     Ii#.     Die Stromableiter     1i    sind mit den     äufäei-n     Eisenwänden durch die Widerstände N ver  bunden.

   Der Widerstand N ist als regulier  bar dargestellt; es sind in der Praxis vor  zugsweise einfach kurze Stücke Kabel     voll     wenigen Millimeter Durchmesser, die an zwei  kleine Kupferplatten angelötet sind, um     guten     Kontakt     all    den     Eisenwänden,    sowie an den       Stromableitern    zu     schaffen.        Q    stellt, als Bei  spiel, einen     Wasserverschluss    auf der Decke  der Zelle dar, der so eingerichtet ist, dass  das Chlor die Zelle durch den     Wasserver-          schluss    verlässt, sobald der Druck des Chlors  einen gewissen Wert übersteigt,

   der immer  wesentlich kleiner sein muss, als es dein       Quecksilberverschluss    entspricht. .  



  Wenn das     Quecksilber    nur in einzelnen  Trögen D oxydiert wird und nicht in den  andern, wie dies der Fall ist, wenn das Ver  fahren nach dem gegenwärtigen Patente nicht  angewendet wird, so ist das darauf zurück  zuführen,     dass    die Kontaktwiderstände zwischen  dein Quecksilber in den verschiedenen Trögen  und den nichtisolierten Zähnen der Metall  platte L des Stromableiters     11,    verschieden  gross sind, zum Beispiel je nachdem ob der  Zahm gar nicht oder partiell oder vollständig  amalgamiert ist.

   Der Unterschied in den  Werten der Kontaktwiderstände in zwei  Trögen kann so gross werden, dass ein Strom       voll    der Quecksilberkathode, wo ein grösserer  Kontaktwiderstand herrscht, zum     Quecksilber     eines benachbarten Troges mit kleinerem Kon  taktwiderstände durch die     kaustische    Lösung  fliesst. So wirkt der erste Trog als Anode,  der zweite als Kathode in der Bildungskammer,  wobei die<I>UH</I>     Jonen    zum ersteren wandern  und das Quecksilber oxydieren, während die  <I>Na</I> oder     KJonen    zum Quecksilber des zweiten  Troges passieren und das Amalgam anreichern.  



  Der Wert dieses     voll    einem Trog zum  andern fliessenden     Ausgleichstromes    hängt  nicht nur ab von dem Widerstände der       kaustischen        Lösung    in der Bildungskammer,    zwischen den beiden Trögen, sondern auch  von dem     Widerstande    der     Soole    an der Chlor  seite.

   Solche     Ausgleichströnie    fliessen haupt  sächlich in der     Bildungskammer        voll    einem       Troge    zum andern, weil der Widerstand der       kaustischen    Lösung     kleiner    ist als der der       Soole;    sie fliessen aber auch, wenn das Ver  fahren gemäss dein vorliegenden Patente nicht  angewendet wird, in den     Zersetzungskammern,     zwischen Trog und Trog.

   Dadurch     wandern     die     Chlorjonen    in den Trog mit dem grösseren       Kontaktwiderstande    und vermindern die     Na-          triunikonzentration    des Amalgams und damit  auch die Ausbeute der Zelle, unter gleich  zeitiger Erleichterung der Oxydation     des     Quecksilbers, während die<I>Na</I> oder     Ii        Jonen     in den Trog mit dem kleineren Kontaktwider  stände passieren und die     Natriumkonzen-          tration    des Amalgams     vergrössern,    eventuell  bis zur Bildung von festem Amalgam.

   Durch  die verschiedenen Kontaktwiderstände an den  Zähnen der Stromableiter in den     verschiedenen     Trögen wird     ausserdem    noch die Stromdichte  zwischen den Anoden und den verschiedenen       Quecksilberkathoden    verschieden. Um allen  diesen Übelständen abzuhelfen, müssen Mittel  verwendet werden,     um    das Potential in allen  Quecksilbertrögen möglichst gleich zu machen.  Solche Mittel können darin bestehen, dar man  I.

   Eine grössere Anzahl Stromableiter     IL     mit gezähnten     Metallstreifeir    L in passen  der Entfernung voneinander verwendet, oder  dass man       II.    Eine grössere Anzahl gezähnter     Metall-          streifen        11T    oder ähnliche Einrichtungen ver  wendet, die zum Ausgleich des Potentials in  allen Quecksilberkathoden in passenden Ent  fernungen voneinander in das Quecksilber der  Quecksilberkathoden eintauchen.

   Der Strom  fliesst dann durch die Potentialausgleicher von  einem Quecksilbertrog zum andern, anstatt  durch die     kaustische    Lösung; oder, wie im  Falle der Zeichnung, dass man       III.    Eine passende Anzahl     voll    Stromab  leitern nach I. mit einer passenden Anzahl  Potentialausgleichern nach     II.    kombiniert.

        Dabei werden     zweckmässigerweise    die  Stromableiter, wie die Potentialausgleicher  vor der Inbetriebsetzung der Zelle oder der  Zellenserie amalgamiert und wenn nötig nach  der Inbetriebsetzung der Zelle oder der Zel  lenserie mittelst kleiner Stromdichten, bei  welchen die Potentialsprünge an den Kontakt  stellen mit dem Quecksilber klein bleiben,  so     da1S    eine Oxydation des Quecksilbers nicht  mehr möglich ist, weiter amalgamiert.  



  Die Ausgleichung der Potentiale der Ka  thoden ist erforderlich, welches Mittel auch  zur Entfernung des     Alkalimetalls    aus dem  Amalgam in der Bildungskammer verwendet  werden möge. .  



  Bei der Benutzung einer     sekundären    Ka  thode, d. h. wenn man den ganzen die Zelle  passierenden Strom oder einen Teil desselben  zur elektrolytischen Entfernung des Alkali  metalls benützt, lässt sich praktisch eine Oxy  dation des Quecksilbers oder dann die Bil  dung festen Amalgams nicht ganz vermeiden.  Letztere lässt sich völlig vermeiden, indem  das     Alkalimetall    durch Lokalwirkung; zum  Beispiel mittelst der oben angeführten     Koh-          lenstäbchen    j, aus dem Amalgam entfernt  wird.

   Anderseits kann auch das Quecksilber,  soweit die Lokalwirkung mit den genannten       Kohlenstäbchen    in Betracht kommt, nicht oxy  diert werden, weil das Potential zwischen dem       Amalgam    und der Kohle nur zirka 0.75 Volt  ausmacht, welches unter dem Zersetzungs  potential der     kaustischen    Lösung liegt.  



  Nun wird aber das Amalgam an der Ober  fläche, bei     Benutzung    der     genannten    Lokal  wirkung, sehr viel ärmer an     Alkalimetall,    als  man es bei Benutzung einer sekundären Ka  thode     zweckmässigerweise    einstellen würde,  und dieses schafft ganz neue Verhältnisse  beim Arbeiten einer Anlage im technischen  Betriebe.  



  In der Praxis ist es nämlich unmöglich,  eine Zelle einer Serie ganz von allen andern  und von der Umgebung zu isolieren, insbe  sondere wo eine grössere Anzahl Zellen in  einer Serie vorhanden sind und höhere Span  nungen in Betracht kommen. Nicht nur kann  bei mangelhaften Einrichtungen ein Kurz-         schluss    zwischen Zellen stattfinden, sondern  auch im Normalbetrieb gibt es immer elek  trische Verbindungen zwischen den Zellen.

    Wenn nun aus irgend einem Grunde der Kon  taktwiderstand zwischen den Quecksilber  kathoden und dem Stromableiter gross genug  ist im Vergleich zu dem     Widerstande    des       Kurzschlusses    durch die Flüssigkeit und die  Eisenwände der Zelle, so kann Strom von  den Quecksilberkathoden zu den Eisenwänden  durch die     kaustische    Lösung fliessen und dabei  die Quecksilberkathoden oxydieren, weil eben  in Gegenwart der die Lokalwirkung bedingen  den Kohlen- oder Graphitstäben die Konzen  tration des     Natriums    in dem Amalgam an  der Oberfläche sehr klein ist. Der Strom, der  von den     Graphitanoden    zu den Quecksilber  kathoden fliesst, verteilt sich hierbei in zwei  Ströme.

   Der eine fliesst von den Quecksilber  kathoden durch den Stromableiter ab, der  andere zu den Eisenwänden usw. der Zelle  durch die     kaustische    Lösung. Es wird daher  von den Widerständen, die der Strom von  den Quecksilberkathoden auf beiden Wegen  findet, abhängen, welcher Teil des Stromes  durch die Stromableiter und welcher durch  die Eisenwände der Zelle durch die     kaustische     Lösung abfliessen wird. Ist nun der Strom  grösser; als die Menge     Alkalimetall    an der  Oberfläche des Amalgams es erlaubt, so findet  Oxydation statt.

   Bei der Benutzung der Lokal  wirkung ist es daher angezeigt, Mittel zu  verwenden, um entweder den Strom ganz zu  verhindern, von den Quecksilberkathoden zu  den Eisenwänden     derZelle    durch die     kaustische     Lösung zu fliessen, oder um denselben in seiner  Stärke stark zu reduzieren, damit die Span  nung wesentlich unter dem Zersetzungspoten  tial der     kaustischen    Lösung, in Gegenwart  des Amalgams, ist.  



  Das vollständige Verhindern, dass ein  Strom von den - Quecksilberkathoden zu den  Eisenwänden der Zelle oder zu sonstigen  Stellen der Zelle, die als sekundäre Kathoden  wirken könnten, durch die     kaustische    Lösung  fliesst, kann dadurch herbeigeführt werden,  dass diejenigen Teile der Zelle, welche als  sekundäre Kathoden wirken können, wie die      Eisenwände     etc.,    mit     Ebonit    oder anderem pas  sendem Isoliermaterial bekleidet werden.  



  Das Reduzieren des Stromes,     der,    von den       Quecksilberkathoden    zu den Eisenwänden der  Zelle     ete.    durch die     haustische        Lösung    fliesst,  so weit, dass keine Oxydation der Quecksilber  kathoden mehr möglich ist, kann so erreicht       werden,    dass man den Widerstand der     kaus-          tischen    Lösung zwischen den Quecksilber  kathoden und den Eisenwänden der Zelle (die  als sekundäre Kathode wirken) einerseits,

   dem  Widerstand der Kontakte der Stromabnehmer  mit dem     Quecksilber    der     Hg-Kathoden        wider-          seits    anpasst, und zwar:  I. Indem der     Widerstand    zwischen den       Hg-Kathoden    und der     sekundären    Kathode  durch grössere Entfernung derselben vonein  ander gross genug gehalten wird. Diese ist  die     unökonomischste    von allen     11Zethoden,    weil  die Zelle dadurch zu gross und zu teuer wird,  oder  Il.

   Indem die Eisenwände der Zelle (die  sekundäre Kathode) durch passende     kurze     Kabel von sehr kleinem     Widerstande    (siehe     iV,          Fig.    2) mit den Stromableitern von den     Queck-          silberkathoden    verbunden werden, damit das       elektrische    Potential zwischen der     sekundären          Kathode    und den     Hg-Kathoden    (die als  Anoden     wirken)    unter dem Zersetzungspoten  tial der     kaustischen    Lösung ist und nur wenig  Strom zwischen beiden fliessen kann.

   Diese  ist die praktischste und billigste Methode.  Die Stromdichte bei     Inbetriebsetzung,    solange  die Stromableiter und die Potentialausgleicher  nicht völlig amalgamiert sind, wird     mau    in  diesem Falle sehr     klein    halten müssen.  



  Während der     Amalgainierungsperiode    darf  der Widerstand     1\'    nicht zu     klein    sein; wenn       grofäe    Stromstärken benutzt werden, da das  Potential der Eisenwände unter demjenigen  der     Hg-Elektrode    fallen     könnte,    und dadurch  eine Oxydation des     Quecksilbers    bewirkt wer  den könnte.

       AIan    kann den zur     Ausgleichung     des     Übergangs        widerstandes    erforderlichen höhe  ren Widerstand auch dauernd eingeschaltet  lassen,     wenn    die ganze Zelle von ihren Funda  menten besonders gut isoliert ist und die  zirkulierenden Lösungen bei jeder Zelle unter-         brochen    werden. Auch hier wird man, um  nicht zu hohe Ausgleichswiderstände     benützen     zu müssen, die Stromableiter und die Poten  tialausgleicher zuerst mit kleinen Stromdichten  amalgamieren.

Claims (1)

  1. PATENTAN SPRüCHE I. Verfahren zur elektrolytischen Zerlegung von Alkalisalzen unter .Anwendung meh rerer in einem Bade parallelgeschalteter Quecksilberelektroden, dadurch gekenn zeichnet, dass das elektrische Potential an allen Quecksilberelektroden praktisch gleich gehalten wird. Il.
    Vorrichtung zur Ausführung des Verfah- i#ens nach Anspruch I, dadurch gekenn- zeichnet, dass zuin Ausgleich des Poten tials der Hg-Katliöden die letzteren durch eine Reihe von metallischen Leitern in passender Entfernung voneinander mitein ander verbunden werden.
    l1NTERANSPRüCFE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel geschal teten Quecksilberelektroden als Anoden in einer Bildungskammer auftreten. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel geschal teten Quecksilberelektroden als Quecksilber- kathoden in einer Zersetzungskammer auf treten. _ 3.
    Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 2, bei welchem also die parallel geschalteten Quecksilberelek troden gleichzeitig als Quecksilberkathoden in einer Zersetzungskammer und als Anoden in einer Bildungskammer auftreten. 4.
    Verfahren nach Patentanspruch I, mit An wendung einer Lokalwirkung zur Zerlegung des Amalgams, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung zwischen den Hg-Ka- thoden und andern Teilen der Zelle, die als sekundäre Kathoden wirken könnten, so weit reduziert wird, dass sie unterhalb dein Zersetzungspotential der kaustischen Lösung, in Gegenwart des Amalgams ge halten wird. 5.
    Verfahren nach Patentansprizeh I, mit An wendung einer Lokalwirkung zur Zerlegung des Amalgams, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom zwischen den Hg-Kathoden und denjenigen Teilen der Zelle, die als sekundäre Kathoden wirken könnten, durch Isolation der letzteren gänzlich verhindert wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, bei wel chem zum Gleichhalten der Potentiale metal lische Potentialausgleicher verwendet wer den, dadurch gekennzeichnet, dass die Po tentialausgleicher beim Inbetriebsetzen der Zelle unter Benutzung von kleinen Strömen zuerst amalgamiert werden, ehe der nor- male $etriehsstrom zur Anwendung gebracht wird. 7.
    Vorrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die potentialaus gleichenden Leiter gleichzeitig die Strom ableiten bilden. B. Vorrichtung nach Patentanspruch II, zur Ausführung eines Verfahrens mit Lokal wirkung, dadurch gekennzeichnet, - dass die Teile der Zelle, die als sekundäre Kathoden wirken könnten,. mit den Stromableitern von den Iig-Kathoden durch Metalleiter elektrisch verbunden sind.
CH97423D 1921-04-02 1921-04-02 Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Zersetzung von Alkalisalzen, unter Benützung von Quecksilberelektroden. CH97423A (de)

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