-
Elektrolyse von Alkalisulfatlösung Das Patent 743 833 betrifft ein
Verfahren zur stetigen Elektrolyse von Natriumsulfatlösung. Bei diesem Verfahren
durchfließt die Alkalisulfatlösung im Gegenstrom eine Anzahl von Zellen, bei denen
einerseits die Anodenräume und andererseits die Kathodenräume hintereinander angeordnet
sind, und die Ausgangslösung wird dem Kathodenraum der einen und dem Anodenraum
der anderen Endzelle zugeführt. Das Verfahren dient dazu, aus Natriumsulfatlösung
Alkalihydroxyd und Säure zu gewinnen.
-
Ein solches Verfahren ist jedoch beispielsweise ungeeignet, wenn es
sich darum handelt, aus dem in der Viskosekunstfaserindustrie durch Einspinnen der
alkalischen Viskose in die bisulfathaltigen Fällbäder gebildeten Natriumsulfat Schwefelsäure
und Alkalilauge zurückzugewinnen und eine Regenerierung des gebrauchten Fällbades
vorzunehmen.
Es ist unzweckmäßig, das in dem Fällbad gebildete Natriumsulfat
durch Eindampfen und Kristallisieren auszuscheiden und dann vor d°r Elektrolyse
wieder in wäßrige Lösung zu bringen. Der Nachteil einer solchen Arbeitsweise liegt
darin, daß für die Auflösung des Natriumsulfats große Wassermengen benötigt werden
und bei Zugabe der durch die Elektrolyse daraus erhaltenen verdünnten Schwefelsäure
zumSpinnbad zusätzlich in den gesamten Spinnbadkreislauf des Kunstfaserbetriebes
eingeführt und zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Spinnkonzentration durch
nachherige Verdampfung aus dem Spinnbadsystem wieder entfernt werden müssen.
-
Es wurde nun gefunden, daß man eine stark schwefelsaure Alkalisulfatlösung
durch stetig durchgeführte Elektrolyse von Alkalisulfatlösung erhalten kann, wenn
man dem Anodenraum der Elektrolysierzelle bereits Schwefelsäure enthaltende All.:alisulfatlösung,
dem Kathodenraum dagegen neutralisierte Alkalisulfatlösung zuführt. Besonders vorteilhaft
ist das Verfahren, wenn es sich um die Regenerierung saurer Alkalisulfatlösungen
handelt, wie sie beispielsweise in der Viskosekunstfaserindustrie anfallen.
-
Um in guter Ausbeute Schwefelsäure aus sauren Alkalisulfatlösungen
zurückzubilden, ist es nur notwendig, daß eine ausreichende Elektrodenoberfläche
zur Verfügung steht. Dies kann durch Hintereinanderschalten mehrerer Zellen wie
bei dem Verfahren nach Patent 743 833 geschehen. Es ist aber auch möglich, eine
einzige Zelle zu verwenden, bei der man dem Kathoden- und dem Anodenraum eine möglichst
langgestreckte Form gibt. Es können aber auch Einzelzellen verwendet werden, bei
denen die Elektrodenräume keine langgestreckte Form aufweisen, wenn man durch geeignete
Gestaltung der Elektroden für eine große, wirksame Elektrodenoberfläche sorgt, z.
B. indem durch geeignete Anordnung der Zu- und Abläufe der Elektrolyt so geführt
wird, daß er möglichst die gesamte Oberfläche der Elektroden bestreicht.
-
Die säurehaltigen Sulfatlösungen werden dem Anodenraum zugeführt,
während dem Kathodenraum Neutralsalzlösungen geeigneter Konzentration zugeleitet
werden. Durch Abtrennung des Anoden- und Kathodenraumes durch geeignete Diaphragmen
wird dafür gesorgt, daß Diffusionserscheinungen nicht in größerem Maße zu störender
Neutralisation führen. Am besten «-erden im Kathodenraum All.:alisalzlösungen eingesetzt,
da in diesem Fall gleichzeitig Ätzalkali gewonnen werden kann.
-
Es ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, den Anolyt je
Zelleneinheit um etwa 5 % Schwefelsäure anzureichern, so daß beispielsweise bei
einem Anfangsgehalt von 110/a Säure eine saure Alkalisulfatlösung mit 16% Schwefelsäure
abgezogen werden kann. Im Katholyt, der als reine Glaubersalzlösung.den Elektrolysierzellen
zufließt, wird Ätznatron gebildet und in einer Konzentration von 4 bis 5 0/0 \ a
O H abgezogen.
-
Besonders günstig liegen bei dem Verfahren die Stromausbeuten, die
bis zu 8o 0/a betragen. Ein besonderer Vorteil ist, daß die Elektrolyse auch in
einer einzigen Zelle durchgeführt werden kann. Damit verbunden ist eine Erhöhung
der Betriebssicherheit und Verbilligung der gesamten Anlagekosten. Der Hauptvorteil
des Verfahrens besteht darin, daß nur beim Katholyt ein Eindampfen erforderlich
ist und der Anolyt direkt wieder Verwendung findet, beispielsweise dem Spinnbadkreislauf
des Kunstfaserbetriebes zugeführt werden kann.
-
Durch die Verwendung der gebrauchten Spinnbäder als Anolyt sind auch
die für die Elektrolyse einzusetzenden, Glaubersalzmengen viel geringer und liegen
bei etwa 2 t Glaubersalz je Tonne erzeugter Schwefelsäure gegenüber 5 t bei dem
Verfahren nach Patent 743 833. Der erzielte elektrolytische Umsatz kann dementsprechend
wesentlich erhöht werden und liegt bei 7o bis 7 5 % gegenüber 3o bis 5o %. Ausführungsbeispiel
In einer Elektrolysierzelle, wie sie im Patent 7._j.3 833 beschrieben ist, wird
in den Anodenraum gebrauchtes Spinnbad der Viskosekunstfaserindustrie aus dem Spinnbadrücklauf,
das i i % Schwefelsäure und 36% Natriumsulfat enthält, eingeführt. Der Kathodenzulauf
besteht aus einer 35%igen Natriumsulfatlösung. Für Anolyt und Katholyt wird die
gleiche Durchflußgeschwindigkeit eingestellt. Im kontinuierlichen Betrieb werden
bei einer Stromdichte von etwa 3,o Amp./dm2 und 5 bis 6 V Klemmenspannung anodisch
Abzüge mit 16% Schwefelsäure und 32'10 Natriumsulfat erhalten, d. h. es wird eine
schwefelsaure Natriumsulfatlösung erhalten, die in ihrer Konzentration dem ursprünglich
im Faserbetrieb eingesetzten Spinnbad entspricht. Die kathodisch erhaltenen Abzüge
enthalten 4 bis 5010 Ätznatron und 32% Natriumsulfat. -Sie werden durch Eindampfen
auf eine Konzentration von 5o % NaOH gebracht, wobei das unzersetzte Glaubersalz
auskristallisiert und abgetrennt wird. Es kann im Kreislauf wieder dem Elektrolyseprozeß
zugeführt werden. Die erhaltene Natronlauge ist direkt im Viskosebetrieb
wieder
einsetzbar, z. B. bei .der Alkalisierung des Zellstoffes. Die Stromausbeute beträgt
8o 1/o. Als Elektrodenmaterial wird für die Kathoden in der Regel Eisen oder Vq:A
verwendet, während die Anoden aus Blei bestehen können.