DE2843885A1 - Verfahren zum messen der konzentration von natrium in einem strom von quecksilbernatriumamalgam - Google Patents

Verfahren zum messen der konzentration von natrium in einem strom von quecksilbernatriumamalgam

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DE2843885A1
DE2843885A1 DE19782843885 DE2843885A DE2843885A1 DE 2843885 A1 DE2843885 A1 DE 2843885A1 DE 19782843885 DE19782843885 DE 19782843885 DE 2843885 A DE2843885 A DE 2843885A DE 2843885 A1 DE2843885 A1 DE 2843885A1
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amalgam
sodium
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mercury
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Luciano Cavalli
Leonardo Formaro
Marco Fraschini
Artemio Gellera
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/4166Systems measuring a particular property of an electrolyte

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Description

  • Kennwort: "Konzentrationsmessung"
  • Verfahren zum lesen der Konzentration von Natrium in einem Strom von Quecksilbernatriu@amalgam Die Erfindung betrifft das Messen der Konzentration von Matrium in Quecksilbernatriumamalgam.
  • Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einem Verfahren zum kontinuierlichen Messen der Konzentrationswerte von Natrium in einer Strömung von Quecksilbernatriumamalgam, und zwar mittels Erfassens der elektromotorischen Kraft, die zwischen dem genannten Amalgam und einer Bezugselektrode erzeugt wird, wobei. ein flüssiger Elektrolyt zwischen die genannte Bezugselektrode und das genannte Amalgam verbracht wird. Die Bezugselektrode, die elektrolytische Flüssigkeit und das Amalgam bilden eine elektrochemische Zelle, deren elektromotorische Kraft (e.m.k.)eine Itnktion der Konzentration von Natrium im Amalgam zu jenem Zeitpunkt ist, zu welchem die genannte e.m.k. erfaßt wird.
  • Dieses Verfahren ist insbesondere im Falle von elektrolytischen Zellen mit Quecksilberkathoden geeignet, die zur Herstellung von Chlorgas verwendet werden, und bei welchem eine wässrige Lösung von Natriumchlorid einer Elektrolyse unterworfen und ein kontinuzierlicher Strom von Natriumamalgam abgegeben wird, aus solchem anschließend wässriges Natriumhydroxyd durch Abbau des Amalgams mit Wasser erhalten wird.
  • Im Interesse eines genauen Arbeitens der Elektrolysezelle ist die kontinuierliche Bestimmung der Natriumkonzentration im ausSließenden Amalgam und die Modifikation der Betriebsbedingungen der Zelle durch geeignete Kontrollvorrichtungen dann notwendig, wenn der aufgezeichnete Konzentrationswert entscheidend von dem nominal gewählten Wert abweidcht.
  • Der letztgenannte ert wird normalerweise in der Größenordnung von 0,15 bis 0,50 Gew.-% gewählt; der Grund hierfür ist im wesentlichen der, daß Konzentrationen von weniger als 0,15 Gew.-% nicht wirtschaftlich sind, während Werte von über 0,5 Gew.-% das Fließverhalten von Amalgam beeinträchtigen. Der nominale Wert liegt im allgemeinen in der Größenordnung von o, 2 bis O, + Gew.-% Die @findung, die somit ein Verfahren zum Messen der Natriummetallkonze@tration in einem Strom von Quecksilbernatriumamalgam betrifft, ist gekennzeichnet durch uie folgenden Verfahrensschritte: a) Eine wässrige Lösung von Natriumchlorid wird durch eine Leitung aus elektrisch isolierendem Material hindurchgeführt, die mit einer porösen Scheidewand endet oder ein in die Strömung aus Quecksilbernatriumamalgam getauchtes Kapillarrohr aufweist; b) die genannte Lösung wird durch die genannte Leitung in einer derartigen Durchsatzmenge hindurchgeführt, daß die kontinuierliche Erneuerung der Grenzfläche zwischen der Lösung und dem Amalgam sichergestellt ist, und der wenigstens 4 ml pro Stunde und pro cm2 Kontakt fläche zwischen der OberÍ'lache der porösen Scheidewand oder dem Querschnitt der Kapill:irrobröffnung und dem Amalgam ist; c) die elektromotorische Kraft, die zwischen dem genannten Amalgam und einer Kalomel-oder Silber-Silberchlorid-Bezugselektrode, welche innerhalb der genannten Leitung und in Berührung mit der genannten Lösung ist, wird gemessen, @obei di genannte Natriummetallkonzentration eine eindeutige Funktion der genannten elektromotorischen Kraft ist.
  • gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird als Amalgam Natrium beladenes Prozeßamalgam verwendet, das aus einer Quecksilberchloridzelle ausfließt und eine nominale Natriumkonzentration von zwischen G,15 ; bis C, 5 Gew.-,O hat. Die wässrige Lösung von natriumchlorid hat vorzugsweise eine Konzentration von 0,01 M bis zur Sättigung bei Betriebstemperatur. Unter optimalen Bedingungen liegt der nominale Wert der Natriumkonzentration im ausfließenden Amalgam bei 0,2 bis 0,3 Gew.-% und die Konzentration des Katriumchlorid in der wässrigen Lösung ist 1 M.
  • Wie bekannt, wwrd das Amalgam, das aus einer für di> Erzeugung von Chlorgas angewandten Quecksilberchlorzelle abgegeben wird, einer ersten Kammer zugeleitet, in welcher es mit einer kleinen Menge Wasser behandelt wird, um die Chloride und die anderen tierunreinigungen zu entfernen, sodann wird es in ein Gefäßt überführt, wo es eine hydnulische Sperre bildet, und schließlich gelangt es in ein Amalgam-Abbaugerät, in welchem es mit Wasser behandelt wird, um das im Amalgam enthaltene Natrium in das entsprechende Hydroxyd umzuwandeln.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Bestimmung des Natriumgehaltes im Amalgam an jeder Stelle zwischen dem Auslaß aus der vlektrolysezelle und dem Einlaß des Amalgam-Abbaugerätes vorgenommen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese Bestimmung in der Kammer durchgeführt, in welcher Amalgam mit einer kleinen Menge Wasser behandelt wird, und zwar dicht beim Auslauf aus dieser Kammer.
  • Die zuvor erwähnte Leitung besteht im allgemeinen aus einem röhrenförmigen Körper von elektrisch isolierendem Material, wie beispielsweise aus Glas, mit einem offenen Ende und mit einer porösen Scheidewand oder einem Kapillarrohr am anderen Eine. Die Bezugselektrode ist innerhalb des röhrenförmigen Körpers an einer Stelle zwischen den beiden Enden angeordnet und an eine elektrische Leitung angeschlossen, die außerhalb des röhrenförmigen Körpers im Bereich von dessen offenem Ende liegt.
  • Die genannte Elektrode kann aus einem Draht bestehen, der im wesentlichen spiralförmig gedreht ist, und der aus Silber besteht, oder aus dem Silber mittels Elektrolyse angelagert ist.
  • gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht die BezuPselektrode aus einem Silberdraht, dessen eines Ende in Berührung mit festem Silberchlorid in Gestalt von Körnern steht. Diese Körner befinden sich in einem geeigneten Behälter aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise aus Glas. Der Behälter ist von dem röhrenförmigen Körper umschlossen und hat zahlreiche Öffnungen, die den Kontakt der Elektrode mit der Lösung aus Natriunchlorid sicherstellen.
  • Beim Betrieb wird das offene Ende des röhrenförmigen Körpers an ein Gefäß angeschlossen, das die Lösung enthält. Dabei wird das die poröse Scheidewand oder das Kapillarrohr tragende Ende in die Amalgamströmung eingetaucht und der elektrische Terminal der Bezugselektrode an den zugehörigen Eingang von Meßinstrumenten angeschlossen, wie beispielsweise an ein Millivoltmeter und/oder an einen Prozeßrechner.
  • Eine zweite elektrische Leitung dient dazu, den zweiten Eingang der Meßvorrichtung an einen Bereich des Amalgams dicht bei jenem Bereich anzuschließen, in welchem die Lösung fließt.
  • Die zweite elektrische Leitung erstreckt sich entlang der Leitung von einem zweiten Terminal, der außerhalb der Leitung und im Bereich von deren offenem Ende angeordnet ist. Die zweite elektrische Leitung ist gegen die äußere Umgebung isoliert bis zu einem Punkt dicht an der porösen Scheidewand oder dem Kapillarrohr, wo sie aus dem isolierenden Material austaucht und deshalb sich dann in direktem Kontakt mit dem Amalgam befindet, wenn die Scheidewand oder das Kapillarrohr eingetaucht ist in das genannte Amalgam. Der zweite Draht besteht vorzugsweise aus Platin oder aus Eisen.
  • be-Die Kalomelelektrode ist allgemein bekannt und/steht im allgemeinen aus Quecksilber, das sich in Berührung mit einer Paste aus Quecksilber und Quecksilberchlorid befind@t, wobei das letzte mit der elektrolytischen Lösung in Berührung steht. Darüber hinaus befindet sich en ilatindraht an seinem einen Ende mit dem Quecksilber in Berührung. D.'e Silber-Silber-Chlorid-~lektrode kann auf gan einfachs Weise hergestellt werden, beispielsweise aus einem Draht oder einer Folie aus Silber, auf welchem Sllberchlorid mittels Elektrolyse einer wässrigen Lösung von hydrochlorischer Säure gebildet ist.
  • Es sei vermerkt, daß die Bestimmungen des Potentials von Elektroden, die aus einem Amalgam eines Alkalimetalles beruhen, bereits seit einiger Zeit ausgeführt werden. Insbesondere wurden derartige Potentiale verglichen mit einem Bezugswert, beispielsweise Kalomel- oder Silber-Silber-Chlorid wie jene oben beschriebenen.
  • Dabei sind das Amalgam und die zugehörige Elektrode durch eine wässrige Lösung eines Alkalimetallchlorids in einer typischen Ei.nrichtung für eine elektrochemische Zelle verbunden, Diese Verfahren wurden jedoch nicht auf die kontinuierliche Bestimmung des Alkalimetallgehaltes insbesondere Natriums in entsprechenden Amalgamen verendet.
  • Bisher wurden keine Bedingungen gefunden, die zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse über lange Zeitdauern hinweg ermöglichen,wie dies bei Anlagen in wirtschaftlichem Maßstabe notwendig ist. Dabei sei darauf verwiesen, daß chemische Veränderungen an der Grenzschicht zwischen einer elektrolytischen Flüssigkeit und unter dem Amalgam der Bildung von produkten, wie Altallmetalleyeroxyden und Wasserstoff auftreten. Deswegen werden die Werte des Potentials der Elektrode und somt die Werte der elektromagnetischen Kraft der Jeweiligen elektrochemischen Zellen verändert.
  • Durch Arbeiten entsprechend der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile vermieden, die aus den genannten chemischen Veränderungen entstehen. Aus diesem Grunde ist die kontinuierliche Erneuerung der Grenzschicht zwischen dem Amalgam und der elektrolytischen Flüssigkeit mittels kontinuierlichen Flusses des letzteren in dem ersten von Bedeutung Auf diese Weise wird die Konzentration von Natriumchlorid in dem Elektrolyten ein kritischer Faktor und muß während der gesamten Operation streng konstantgehalten werden. Hingegen ist das Konstanthalten der zugeführten Menge von Elektrolyt in das Amalgam nicht entscheidend, solange diese Menge einen Mindestwert nicht überschreitet. Der Mindestwert, der experimentell festgestellt wurde, beträgt 4 ml pro Stunde und pro Jedem cm2 Kontaktfläche zwischen der porösen Scheidewand (oder der öffnung der Kapillarröhre ) und dem Amalgam. Eine besonders geeignete Durchsatzmenge ist 8 ml pro Stunde und pro cm2 der vorgenannten Kontaktfläche.
  • Die obere Grenze der genannten Zufuhrmenge ist nicht entscheidend und bestimmt sich aus wirtschaftlichen Uberlegungen sowie aus der Notwendigkeit, das schließlich erzeugte Natriumhydroxyd nicht durch Ohlorionen zu verunreinigen. Beim Arbeiten unter den genannten Bedinunen wird die kontinuierliche Erneuerung der Grenzschicht, die rür den Erfolg der in Rede stehenden Bestimmung entscheidend ist, erreicht.
  • In diesem Zusammenhang sei darauf verwiesen, daß das Strömen von Amalgam nicht ausreicht, um eine befriedigende Erneuerung der Grenzschicht zu erzielen. Versuche, bei denen lediglich Amalgam strömen gelassen wurde, ohne auch den Elektrolyten in das Amalgam einzuführen, haben unbefriedigende Ergebnisse erbracht.
  • Die Größe des Flusses des Elektrolyten kann geregelt werden, und zwar sowohl mittels der Flüssigkeitshöhe, die auf der Höhe des Behälters beruht, welche den Elektrolyten aufnimmt, in bezug auf das Niveau des Amalgams, als auch mittels der Größe der Kapillaröffnung oder den Eigenschaften der angewandten porösen Scheidewand. Insbesondere kann der Durchmesser der Kapillaröffnung zweckmäßigerweise Werte in der Größenordnung von 0,3 bis 1,0 mm erreichen. Geeignete poröse Scheidewände bestehen aus gesintertem Glas mit Porendurchmessern von 5 bis 150 Mikron. Hierbei lassen sich beispielsweise jene als P1 bekanntgewordenen (Poren von 5 bis 15 Mikron) und als P4 bekanntgewordenen (Poreion 90 bis 150 Mikron) verwenden.
  • Die Menge des dem Amalgam zugeführten Elektrolyten wird derart gewählt, daß ein vernachlässigbar geringer Anstieg (weniger als 10 ppm) von Oiilorionen im schließlich erzeugten Natriumhydroxyd hervorgerufen wird.
  • Die Temperatur des Amalgams beträgt bei einem praktischen Ausführungsbeispiel etwa 750C, während die Bezugselektrode eine Temperatur hat, die von Umgebungstemperatur bis zu einer Temperatur nahe Jener des Amalgams reicht. Die Temperatur der Bezugselektrode hängt dabei von deren Lage ab.
  • Bei Versuchen und bei Anwendung einer Silber-Silber-Chlorid-Bezugselektrode konnte kein Einfluß dieser Temperaturdifferenzen nachgewiesen werden. Im Falle der Kalomel-Elektrode wird die e.m.k. um etwa 0,24 Millivolt pro jedem Grad Celsius beeinflußt.
  • Im Versuch wurde weiterhin mit den genannten Bezugselektroden bei einer Konzentration von 1 M bis zur Sättigung des Natriumchlorids in der elektrolytischen Flüssigkeit und bei Konzentrationen des Natriums im Amalgam von bis zu 0,6 Gew.-% Werte der e.m.k. von im allgemeinen 1,9 bis 2,2 Volt ermittelt.
  • Die Ergebnisse der e.m.k.-Bestimmungen, in Millivolt, ausgeführt mittels der Anwendung von Amalgamen mit einer bekannten Natriumkonzentration, sind in den Tabellen 1 bis 4 wiedergegeben.
  • Die in Tabelle 1 wiedergegebenen Werte wurden durch Anwendung einer Kalomel-Elektrode, einer Silber-Silber-Chlorid-Elektrode und einer gesättigten Lösung von Natriumchlorid ala Elektrolyt gewonnen, wobei das Amalgam auf eine Temperatur von 75°C gehalten wurde.
  • Der Elektrolyt wurde in das bewegte Amalgam durch eine poröse Scheidewand vom Typ P4 einströmen gelassen.
  • In Tabelle 1 sind die Werte der Natriumkonzentration im Amalgam als Gewichtsprozentsatz (Prozent Na) wiedergegeben, durch eine acidimetrische Methode bestimmt, sowie die Werte der molaren Fraktionen (x Na), multipliziert mit 1000. Die Werte der eOm.k. (mV) im Falle der Kalomel-Elektrode und im Falle der Elektrode aus Silber-Silber-Chlorid sind entsprechend angegeben.
  • Tabelle 1 % Na x Na.1000 mV (Kalomel) (Ag/AgCl) 0,534 44,75 2093 2036 0,405 34,23 2068 2015 0,315 26,85 2051 2001 0,227 19,46 2035 1983 0,147 12,67 2015 1962 0,063 5,45 1988 1931 0,023 2,03 1954 1896 Die Ergebnisse ähnlicher Versuche, bei welchen 1 M wässrigen Natriumchlorids als Elektrolyt verwendet wurde, sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
  • Tabelle 2 ffi Na x Na.1000 mV mV (Kalomel) (Ag/AgC1) 0,520 43,65 2165 2157 0,327 27,85 2137 2127 0,241 20,70 2122 2112 0,140 12,06 2097 2087 0,070 6,13 2073 2061 0,033 2,90 2047 2032 Die Ergebnisse von Versuchen ähnlich den vorausgegangenen, bei welchen als Elektrolyt 1 M wässrige Natriumchloridlösung verwendet wurde, und wobei das Amalgam auf eine Temperatur von 25 0C gehalten wurde, sind in Tabelle 3 wiedergegeben.
  • Tabelle 5 % Na x Na.1000 mV mV (Kalomel) (Ag/AgC1) 0,593 49,40 2112 2170 0,312 26,70 2178 2135 0,146 12,55 2142 2100 0,059 5,10 2113 2071 Die Versuchsergebnisse, ähnlich den vorausgegangenen, wobei eine 1 M wässrige Natriumchloridlösung als Elektrolyt in das auf 75°C gehaltene Amalgam einfließen gelassen wurde, und zwar durch ein Teflon-Kapillarrohr mit einem Durchmesser an der Auslaßöffnung von 0,47 mm, sind in Tabelle 4 wiedergegeben.
  • Tabelle 4 % Na x Na.1000 mV (Ag/AgC1) 0,589 49,1 2167 0,520 43,65 2157 0,482 59,0 2149,5 0,407 34,48 2139 0,327 27,85 2127 0,242 20,7 2112 0,196 16,8 2101 0,142 12,15 2087 0,127 11,0 2082,5 0,099 8,6 2073 0,085 7,4 2067 0,055 4,9 2051 0,033 2,9 2032 In den Zeichnungen ist im einzelnen folgendes dargestellt: Fig. 1 gibt ein Diagramm wieder das die e.m.k. in Millivolt (aufgetragen in linearem Maßstab auf der Ordinate) als Funktion der Holarfraktion von Natrium im Amalgam (aufgetragen in logarithmischem Maßstab) in den in Tabelle 4 zusammengefaßten Versuchen veranschaulicht.
  • Fig. 2 stellt schematisch das Gerät dar, das bei den Versuchen angewandt wurde, deren Ergebnisse in den Tabellen 1 bis 4 festgehalten sind.
  • Fig. , zeigt eine sonde zur Anwendung bei dem Verfahren gemäß der Errfindung, einschließlich der Bezugselektrode und der Leitung für den ElektrolytenO Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Zwischenteiles der Sonde gemäß Fig. 5.
  • Fig. 5 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Gerätes zum Durchführen der verfahrens gemäß der Erfindung, und zwar bei Anwendung einer wuecksilber-ChlorinzelleO Aus dem Verlauf der Kurve von Fig. 1 läßt sich erkennen, daß es mog-3ich ist, die Konzentration von Natrium im Amalgam mittels der Messung der e.m.k. zu bestimmen, und zwar mit großer Genauigkeit über den gesamten Konzentrationsbereich, der hierbei in Betracht kommt.
  • Die in den Tabellen 1 bis 4 wiedergegebenen Werte wurden durch die Anwendung des in Fig. 2 schematisch dargestellten Gerätes gewonnen.
  • Dabei fließt der Elektrolyt kontinuierlich aus dem Behälter 10 durch die Leitung 11 un<i von diesen in das Amalgam 12 durch die poröse Scheidewand 13. Die Bezugselektrode 14 ist in dem Elektrolyten im Behälter 10 eingetaucht. Die Bezugselektrode besteht aus einem Silberdraht, der von Granulat aus Silberchlorid umgeben ist. Das ganze ist in einem kleinen Glas zylinder eingeschlossen, der zwecks Berührung mit dem Elektrolyten perforiert ist.
  • Das Amalgam 12 wird in den Behälter 15 verbracht, der mit einem Mantel ausgestattet ist, um das Amalgam mittels einer umgewälzten Flüssigkeit, wie dargestellt, auf die gewünschte Temperatur zu bringen.
  • Das Amalgam wird durch einen Magnetrührer 16 der entsprechend gelocht ist, umgerührt.
  • Ein Platindraht 17 ist in das Amalgam eingetaucht, und die Terminalen der Bezugselektrode und des Platindrahtes sind mittels Leitungen 18 und 19 an ein digitales Voltmeter vom Typ ORION Modell 801-A angeschlossen (letzteres in der Figur nicht dargestellt). Die verwendet Kalomel-Elektrode besteht aus Quecksilber und einer quecksilbrigen Chloridpaste, mit einem Platindraht,7ln das Quecksilber eintaucht. Das ganze ist in einem Glasgefäß eingeschlossen, das Löcher aufweist, um den Kontakt mit dem Elektrolyten sicherzustellen. Das anstelle der porösen Scheidewand angewandte Kapillarrohr wurde zuvor beschrieben.
  • Bei den Versuchen betrug die Zufuhrmenge an Elektrolyt etwa 8 ml pro Stunde und pro cm2 Berührungsfläche.
  • Die in Fig. 5 wiedergegebene Sonde umfaßt einen zylindrischen Körper 20 aus Glas oder aus anderem isolierendem Material, der an seinem oberen Ende 21 offen ist und der an seinem unteren Ende eine poröse Scheidewand 22 aufweist.
  • Im Inneren, an einer Stelle zwischen den beiden Enden befindet sich die Bezugselektrode 23. Diese besteht im dargestellten Ausfüingsbeispiel aus einer Silberspirale, auf welcher Silberchlorid abgelagert ist.
  • Der Zwischenbereich des Körpers 20 ist von einer scheide 24 aus plastischem Material umgeben, beispielsweise aus Polypropylen.
  • Aus dem unteren Teil ragt ein eiserner Ring 25 hervor, der zur Berührung mit Amalgam bestimmt ist und der derart gestaltet ist, daß sein oberer Teil dichtend in den Ringraum zwischen der Scheide 24 und dem Körper 20 hineinragt0 In diesem Ringraum befindet sich die elektrische Leitung 26, die den Ring 25 an die Endklemme 28 anschließt. Eine Leitung 27 verbindet die Bezugselektrode 25 mit der Endklemme 29.
  • Die Sonde hat zweckmäßigerweise Abmessungen in der Größenordnung von 2 bis 5 cm Durchmessern und von 20 bis 50 cm Länge. Dabei. hängt die Länge im wesentlichen von der Art des Gerätes ab, mit welchem die Sonde zusammen eingesetzt werden soll.
  • Figur 4 stellt eine besondere Ausführungsform der Erfindung dar, bei welcher die Bezugselektrode aus einem Silberdraht 22 besteht, der seinerseits in Kontakt mit Körnern aus Silberchlorid 3) ist.
  • Die Bezugselektrode befindet sich in einem Behälter 30, der im wesentlichen aus dem gleichen Material wie der Körper der Sonde ist und der eine Öffnung 31 zur Berührung der Elektrode mit den Elektrolyten aufweist.
  • Um eine Entfernung der Körner durch den Elektrolyten zu vermeiden, wird zweckmäßigerweise Glaswolle 34 und 35 eingeführt.
  • Die Sonde ist zweckmäßigerweise in ihrem oberen Teil mit Mitteln zu deren Befestigung an den Wänden der Kammer ausgestattet, in welcher sie eingesetzt werden soll. Beim Gebrauch wird die Probe in das Amalgam eingetaucht, und zwar bis zu einer Tiefe in der Größenordnung von 2 bis 3 cm. Der obere Teil ist dabei an eine Röhre angeschlossen, die den Elektrolyten aufnimmt.
  • Figur 5 zeigt ein Gerät zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Anwendung der Sonde gemäß Fig. 3 oder gemäß Fig. 4.
  • Dabei erkennt man eine Elektrolysezelle 36, in welcher Chlor und ein Quecksilber-Natrium-Amalgam erzeugt werden. Das von Zelle 36 gelieferte Amalgam fließt in Kammer 37, um mit einer kleinen Menge Wasser ausgewaschen zu werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung sind in der Figur die Wascheinrichtungen nicht gezeigt.
  • Das Amalgam fließt sodann durch die Leitung 38 zur Kammer 39, wo es eine hydraulische Sperre bildet, und von dort zum Amalgam-Abdurch baugerat (nlcht dargestellt), und zwar/die Leitung 40 hindurch, während eine wässrige Lösung durch Leitung 41 abgegeben wird.
  • Die Sonde 42 wird in die Kammer 37 eingeführt und in das Amalgam an einer Stelle eingetaucht, die sich dicht beim Ausgang aus dieser Kammer befindet. Das obere Ende der Sonde ist über die Leitung 43 an den Behälter 44 für den Elektrolyten angeschlossen.
  • Man erkennt aus der Figur weiterhin elektrische Leitungen 45 und 46, die die Terminale der Sonde mit einem Millivoltmeter 47 verbinden. Die Leitungen 48 und 49 dienen dem Anschluß an den Prozeßrechner, der dazu bestimmt ist, die Arbeit der Zelle 56 zu überwachen.
  • Mit Einrichtungen gemäß jener in Fig. 5 dargestellten wurden Untersuchungen ausgeführt an einer hochtechnischen Zelle mit einer Quecksilterkathode für die Herstellung von Chlorin. Die dabei verwendete Sonde kann insbesondere jene in Fig. 4 beschriebene sein, mit einer porösen Scheidewand vom Typ 4p und mit einer Oberfläche von 1 cm2.
  • Eine 1 M wässrige Lösung von Natriumchlorid wurde durch die poröse Scheidewand mit einer Durchsatzmenge von etwa 8 ml/Stunde hindurchgesetzt. Die Durchschnittstemperatur des Amalgams betrug dabei 75 C.
  • Die in Tabelle 5 wiedergegebenen Ergebnisse wurden täglich gemessen, und zwar im Verlaufe eines Monats. Sie enthalten insbesondere die Werte der e.m.k. in Millivolt, die entsprechenden Werte der Natriumkonzentration im Amalgam, bestimmt gemäß der Eichkurve von Fig. 2 und dieselben Werte der Konzentration, bestimmt mit einer acidimetrischen Methode.
  • Tabelle 5 mV % Na (Gewicht) % Na (Gewicht) elektrochemische acidimetrische Messung Messung 2110 0,235 0,228 2103 0,204 0,197 2130 0,338 0,330 2124 0,305 0,300 2102 0,200 0,190 2105 0,213 0,205 2102 0,200 0,195 2103 0,204 o,200 2106,5 0,219 0,210 2080 0,114 0,106 2080 0,114 0,103 2112 0,245 0,235 2117 0,269 0,260 2114 0,254 0,247 2117 o,269 0,263 2123 0,300 0,290 2132 0,350 0,340 2147 0,447 0,435 2112 0,245 0,234 2117 o,269 0,257 2112 0,245 0,2)0 2090 0,151 0,148 2110,5 0,237 0,225 2119 0,279 0,270 2123 0,300 0,289 2120 0,284 0,272 2116 0,264 0,253 2123 0,)00 0,287 2118,5 0,277 0,257 2138 0,386 0,366 2140 0,398 0,372 L e e r s e i t e

Claims (9)

  1. Kennwort: "Konzentrationsmessung" Patentansprüche 1. Verfahren zum Messen der Natriummetallkonzentratio in e einer Strömung auo Quecksilber-Natrium-Amalgam, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: a) Eine wässrige Lösung von Natriumchlorid wird durch eine Leitung aus elektrisch isolierendem Material hindurchgeführt, die mit einer porösen Scheidewand endet oder ein in die Strömung aus Quecksilbernatriumamalgam getauchtes Kapillarrohr aufweist; b) die genannte Lösung wird durch die genannte Leitung in einer derartigen Durchsatzmenge hin.durchgeführt, daß die kontinuierliche Erneuerung der Grenzfläche zwischen der Lösung und dem Amalgam sichergestellt ist und der wenigstens 4 ml pro Stunde und pro cm2 Kontakt flache zwischen der Oberfläche der porösen Scheidewand oder dem Querschnitt der Kapillarrohröffnung und dem Amalgam ist; c) die elektromotorische Kraft, die zwischen dem genannten Amalgam und einer Kalomel- oder Silber-Silberchlorid-Bezugselektrode, welche innerhalb der genannten Leitung und in Berührung mit der genannten Lösung ist, wird gemessen, wobei die genannte atriummetallkonzentration eine eindeutige Funktion der genannten elektromotorischen Kraft ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration von Natriumchlorid in der genannten Lösung von 0.01 M bis zum Sättigungswert bei der Betriebstemperatur liegt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Quecksilber-0Jatrium-Amalgam das Prozeßamalgam aus einer Quecksilber-Chlorin-Zelle ist.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Amalgam eine Nominalkonzentration von Natrium in der Größenordnung von 0,15 bis 0,50 Gew.-aufweist.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Amalgam eine Nominalkonzentration von Natrium in der Größenordnung von 0,2 bis 0,3 Gew.- aufweist.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration von Natrium-chlorid in der genannten Lösung im wesentlichen 1 M ist.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Lösung mit einer Menge in der Größenordnung von 8 ml pro Stunde und pro cm2 der genannten Berührungsfläche strömt.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Kapillarrohröffnung einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,3 bis 1 mm hat und daß die poröse Scheidewand Poren mit einer Größe von 3 bis 150 Mikron aufweist.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte poröse Scheidewand eine Oberfläche von 1 cm2 aufweist.
DE19782843885 1978-05-31 1978-10-07 Verfahren zum messen der konzentration von natrium in einem strom von quecksilbernatriumamalgam Ceased DE2843885A1 (de)

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