DE1467234C - Elektrolyseverfahren und Elektrolyse zelle fur die Alkalielektrolyse - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Elektroly- elektrolytischer Prozesse, bei denen die eine Elektrode sieren von Alkalisalzen in einer diaphragmalosen Elek- aus einer über feststehenden geneigten oder vertikalen trolysezelle mit Quecksilberfließkathode sowie eine metallischen Trägerflächen ausgebreiteten Schicht aus Elektrolysezelle zur Durchführung dieses Verfahrens. flüssigem Metall besteht und die flüssige Metallschicht Es ist bekannt, daß bei Quecksilberzellen im all- 5 laufend durch Berieseln der Trägerflächen erneuert gemeinen ein höherer Gehalt an gewissen Verunreini- wird, bekannt, bei dem man die Zuführung des flüssigen gungen in den Alkalihalogenidsolebeschickungen für Metalls zu den Trägerflächen abschnittsweise vordie Zellen zugelassen werden kann als bei Diaphragma- nimmt, wobei die einzelnen Abschnitte der Trägerzellen, insbesondere Sulfatverunreinigungen und Me- flächen gleichzeitig oder in periodischem Wechsel nachtallverunreinigungen wie Kalzium, dennoch ist die io einander berieselt werden.

Toleranz für Verunreinigungen einer Quecksilberzelle Bei diesen bekannten Vorrichtungen oder Verfahren nicht ausreichend hoch, um die Notwendigkeit zur besteht aber jeweils der Nachteil, daß auf dem Amal-Reinigung der Solebeschickung auszuschalten. Wenn garn schwimmende. Festkörperteilchen. von der Isodaher die Alkalihalogenidsole für die gegenwärtig lation der Zellwände oder Graphit von den Anoden verwendeten technischen horizontalen Quecksilber- 15 sowie Kalzium-, Magnesium- oder andere Metallzellen mehr als etwa 100 ppm (Teile je Million) Kai- teilchen, die an der Oberfläche des Amalgams durch ziumionen, 5,0 ppm Magnesiumionen, 10,0 g/l Sulfat- elektrolytische Fällung abgelagert werden, sich in der ionen und 1 ppm Eisen enthält, werden große Mengen Zelle anlagern, so daß sich die Zelle mehr und mehr der sogenannten »Quecksilberbutter« gebildet/Diese verunreinigt.

Quecksilberbutter im Amalgam führt zur Freisetzung ao Ein solcher Nachteil wird jedoch nunmehr bei einem von verhältnismäßig großen Mengen Wasserstoff, was Verfahren der eingangs genannten Art dadurch beeine mögliche Explosionsgefahr beim Betrieb der Zelle seitigt, daß man die Kathodengrundplatte etwa 5 bis darstellt. Soweit die in den Quecksilberzellen verwen- 30° gegen die Horizontale neigt, die Zelle mit einem dete Rohsole beträchtlich größere Mengen an Verun- Elektrolyten bis zu ihrem oberen Rand gefüllt hält und reinigungen, als sie maximal zulässig sind, enthält, ist as die Fließgeschwindigkeit des aus dem Quecksilber es offensichtlich, daß die Behandlung der Sole zur gebildeten Amalgams am Ende der Zelle erhöht und/ Entfernung von zumindest einem Teil dieser Verun- oder das Amalgam auf die Oberfläche eines dort anreinigungen notwendig ist, bevor die Sole in die Zelle gesammelten Amalgamvorrates so auftreffen läßt, daß eingeführt werden kann. dieser verwirbelt wird.

Bei anderen Arbeiten auf diesem Fachgebiet hat man 3° Dies hat den Vorteil, daß sich die Elektrolysezelle versucht, die beim Betrieb von Quecksilberzellen auf- selbsttätig reinigt, ohne daß hierzu eine besondere Betretenden Schwierigkeiten durch die sogenannte »ver- dienungsperson erforderlich ist. Außerdem hat ein tikale« Quecksilberzelle zu überwinden. Derartige solches Verfahren den Vorteil, daß es mit einer hohen Zellen haben den zusätzlichen Vorteil, daß sie, da sie Toleranz gegenüber Verunreinigungen der in der Zelle vertikal sind, beträchtlich weniger Bodenfläche ein- 35 verwendeten Sole, insbesondere von Kalzium-, Magnenehmen als die herkömmlichen horizontalen Queck- sium-, Eisen-, Vanadium-, Titan- und Sulfatverunreinisilberzellen. Da es bei Verwendung solcher Zellen gungen durchgeführt werden kann,
möglich ist, eine größere Zahl von Zellen auf einer Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig gegebenen Fläche einzubauen, wird die Ausnutzung mit einer Elektrolysezelle mit Quecksilberfließkathode eines Quadratmeters Bodenfläche, ausgedrückt in der 4° durchgeführt, die sich dadurch auszeichnet, daß die Gesamtmenge an erzeugtem Ätznatron und Chlor Kathodengrundplatte, über die das sich mit Kathodengegenüber derjenigen bei Verwendung eines horizon- produkt anreichernde Quecksilber fließt, unter einem talen Zellentyps, stark erhöht. Winkel von etwa 5 bis etwa 30° gegen die Horizontale

In diesen Zellen fließt die Quecksilberschicht eine angeordnet ist und daß in dem sich daran anschließenpraktisch vertikale Wand herab. Es ist jedoch im all- 45 den Auslaßende turbulenzerzeugende Prallplatten angemeinen notwendig, ein Diaphragma zwischen die geordnet sind.

strömende Quecksilberschicht und die Anode ein- Vorzugsweise wird hierbei eine solche Elektrolysezuschalten, um so die Trennung der Produkte der zelle verwendet, bei der an Stelle der Prallplatten ein Zelle aufrechtzuerhalten. Bei dieser Arbeitsweise Verdrängungskörper vorgesehen ist, der über dem werden die Nachteile der Diaphragmazellen in die 5" gegenüber der Kathodengrundplatte geneigten Boden Quecksilberzelle eingeführt, ohne daß sich ein ent- angeordnet ist.
sprechender Vorteil ergibt. Solche Elektrolysezellen besitzen den Vorteil, daß

Es ist auch bereits eine elektrolytische Zelle zur sie bei hoher Stromdichte und verhältnismäßig Chloralkalielektrolyse mit beweglicher Quecksilber- niedriger Spannung betrieben werden können, während kathode in einem leicht zur Horizontalen geneigten 55 noch eine hohe Stromausbeute erhalten bleibt.
Trog bekanntgeworden, bei der die an den Deckeln Bei einer solchen Vorrichtung kann ebenfalls vordes Troges aufgehängten Anoden mit diesen der Länge teilhaft die bei der Entleerung von Quecksilber aus der Zelle nach gemäß einer solchen Bahn verschiebbar dieser Zelle durch die Neigung der Zelle hervorsind, daß die Deckel sich allmählich der kathodischeii gerufene kinetische Energie des herabfließenden Qucck-Oberfläche nähern, wobei die Höhe der Deckelstützen 60 silbers verwendet werden, ohne daß ein Spritzen des über der kathodischen Oberfläche sich allmählich ver- Quecksilbers und ein Mitschleppen von Verunreiniringert. Eine solche Anordnung dient jedoch lediglich gungen und Sole auftritt.

dazu, die Abnutzung der Anoden auszugleichen, so Diese EntleerungsvorrichUingen hallen eine katho-

daß der anfängliche Abstand zwischen den anodischen dische Ladung am gesamten Amalgam aufrecht und

Oberflächen und der kathodischen Oberfläche während ^r'5 verhindern die Oxydation von Natrium und Qneck-

(ler gan/.en Lebensdauer der Anoden konstant gehalten silber sowie ein 5>tagnicren der Atnnlgamoberlläche in

wird. (IlT iintludekiimrncr. wodurch chemische oder elektro-

IH)(MiM) InI bereits ein Verfahren /.ur Durchführung ι-|ι·.:»ιί -eh«.; iO'.iklioncn vermieden werden.

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Die erfindungsgemäße Zelle wirkt gleichzeitig selbst- silberfilmdicke ein Verteilerstück 113, das auf dem reinigend und selbstentleerend in bezug auf die Ver- Querbalken 118 durch eine Schraube 117 einstellbar unreinigungen, die sich gewöhnlich an der Amalgam- ist. In F i g. 6 ist das Verteilerstück als Messerkante 213 oberfläche ansammeln. Ein weiterer Vorteil dieser ausgebildet. Das durch die Leitung 211 in den Sammel-Zelle besteht darin, daß sie sich unter Erhaltung dieser 5 behälter 215 eingeführte Quecksilber strömt daraus oben angegebenen Vorteile leicht zu einer Serien- bzw. über die Messerkante 213, so daß sich auf der Grund-Reihenzelle zusammenbauen läßt. Darüber hinaus platte 1 ein Quecksilberfilm ausbreitet. Bei der in kann bereits mit einer einfachen Zelle eine höhere F i g. 7 gezeigten Anordnung strömt das Quecksilber Amalgamkonzentration erzeugt werden, als sich all- durch eine Leitung 311 in den Sammelbehälter 315 gemein bei gegenwärtig bekannten Zellen zweckmäßig io oberhalb der Quecksilberfläche im Behälter. Ähnlich ist, und dennoch ist ein viel geringerer Quecksilber- wie in F i g. 6 ist zur Verteilung des Quecksilberfilms einsatz erforderlich als bei den gegenwärtig bekannten eine Messerkante 313 am Ende der Kathodengrund-Zellen, platte 1 ausgebildet.

An Hand der Zeichnungen werden beispielsweise Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, ist an dem dem

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher 15 Quecksilberverteiler 10 gegenüberliegenden Ende der

erläutert. Kathodengrundplatte 1 ein Amalgamauslaß 19 vor-

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfin- . gesehen, wo die Neigung des Bodens 3 gegen die Hori-

dungsgemäße Elektrolysezelle; zontale erhöht wird, so daß der Boden 3 gegenüber

F i g. 2 zeigt in einer Teilansicht einen Amalgam- der Kathodengrundplatte 1 um etwa 40° geneigt ist.

auslaß; 20 Dadurch wird die Turbulenz des Amalgams im Amal-

F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie A-A von gamauslaß 19 erhöht.

Fig. 2; Am Ende des Auslasses 19 ist mit Einstellschrauben

Fig.4 ist eine Teilansicht einer anderen Form 27 ein Verdrängungskörper21 befestigt, der sich über

eines Amalgamauslasses; die ganze Zellenbreite'erstreckt und dessen Abstand

F i g. 5 und 7 sind Teilansichten verschiedener »5 von dem Boden 3 einen Durchgang 27a bildet, durch

Quecksilberverteiler; welchen das in den Amalgamauslaß 19 eintretende

F i g. 8 ist ein Längsschnitt durch einen Stapel von Quecksilber in eine Vorratskammer 23 strömt. Die

Elektrolysezeüen gemäß F i g. 1; Kammer 23 erweitert sich bei 23a und hat eine expo-

F i g. 9 ist eine Teildraufsicht auf einen weiteren nierte Oberfläche 23b, wo der Amalgamvorrat in Be-

Amalgamauslaß; 30 rührung mit dem Elektrolyten 31 bleibt. Durch die

F i g. 10 ist eine Seitenansicht längs der Linie B-B durch die erhöhte Neigung bedingte Turbulenz wird von- F i g. 9. ein Teil der kinetischen Energie des Quecksilberin F i g. 1 ist die Kathodengrundplatte 1 der Zelle stromes in eine Umkehrbewegung ohne Spritzen vermit einer Neigung gegen die Horizontale von etwa 15° wandelt, wobei das Amalgam schaumig wird. In dem gezeigt. Auf der Kathodengrundplatte 1 ist ein Abdeck- 35 Schaum werden Teilchen, deren spezifisches Gewicht teil 5 der Zelle mit seinen Flanschen befestigt. An dem geringer ist als das des Amalgams, hochgespült und Abdeckteil 5 sind Anoden 7 über Stützen 9 elektrisch durch den strömenden Elektrolyten 31 gelöst und aus leitend angebracht. Auf dem Abdeckteil 5 befinden der Zelle getragen. Außerdem wird vermieden, daß sich Sammelschienen B+ und B-. Zwischen den der Elektrolyt, im Amalgam eingeschlossen, zum ZerAnoden 7 und der Kathodengrundplatte 1 ist ein Ab- 4° setzer gelangen kann, wo das Natrium im Amalgam stand vorgesehen, der für den Durchtritt eines Queck- in Natriumhydroxyd übergeführt wird. Das Absilberfilms und der Sole ausreicht, ohne daß die führen, des Amalgams erfolgt durch die Leitung 25, Anoden mit dem Ouecksilberfilm in Berührung die zur Aufrechterhaltung des Amalgamspiegels im kommen. Auslaß 19 einen Krümmer 25a hat.

An einem Ende der Kathodengrundplatte 1 ist ein 45 Die in den Anoden 7 entwickelten Chlorbläschen b Quecksilberverteiler 10 vorgesehen. Dieser Verteiler steigen in vertikaler Richtung auf und kommen mit besteht aus einem Einlaßrohr 11, durch welches dem Abdeckteil 5 in Berührung, an dem entlang sie Quecksilber in einen Sammelbehälter 15 strömt, der durch den Elektrolyten zu dem Gasraum 32 aufsich an einem Ende der Kathodengrundplatte 1 prak- steigen. Der Elektrolyt strömt durch einen Einlaß 30a, tisch über deren gesamte Breite erstreckt. Am oberen 50 der an irgendeiner Stelle der Zelle vorgesehen ist, in Ende des Sammelbehälters 15 ist mit einer Einstell- diese ein, während das Gas durch einen Auslaß 30 abschraube 17 aus nichtleitendem Material ein Verteiler- strömt. Durch die aufsteigenden Chlorblasen wird der stück 13 angebracht. Mit der Einstellschraube 17 Elektrolyt wie siedendes Wasser von seinen Dampfwird die Anpressung in die elastischen Isolierschichten blasen durchmischt. Eine weitere Bewegungskompo-Ia und 13a erhöht oder erniedrigt, wodurch das Ver- 55 nente erhält der Elektrolyt durch den über die Kathoteilerstück 13 zur oberen Kante des Sammelbehälters 15 dengrundplatte 1 abströmenden Quecksilberfilm 15a. hin- oder davon wegbewegt wird. Das Verteilerstück Die Strömung des Elektrolyten ist in F i g. I durch 13, das sich praktisch über die ganze Breite der Pfeile gekennzeichnet, wobei der Elektrolyt am oberen Kathodengrundplatte I erstreckt, bildet mit dieser . Ende der Zelle eine beträchtliche, mit 35 bezeichnete einen Schlitz, durch den das Quecksilber aus dem 60 Tiefe hat. Die Gesamtzirkulation des Elektrolyten Sammelbehälter 15 in Form eines praktisch ebenen wie auch die durch den Spalt zwischen den Anoden 7 Films über der ganzen Grundplattenbreite strömt. und dem strömenden Quecksilberfilm I5a ist sehr Durch Verstellen der Schlitzhöhe durch clic Einstell- groß.

schraube 17 wird die Quecksilbcrlilmdicke verändert. Hei dem in F^: i g. 4 gezeigten Auslaß werden durch

Der in F i g. 5 gezeigte Quecksilbervertciler, bei dem 65 ilen in ihn eintretenden Amalgamstrom, der den

das Quecksilber durch die Leitung 111 in den Sainmel- stärker geneigten Teil 203 der KathodengnmdplaUe 1

behälter 115 und von da aus über die Kathocleiigrund- herankommt, Wirbelströmc ausgebildet, die durch

platte 1 strömt, hat für die Einstellung der Queck- I¹JOiIe gezeigt sind. Die durchwirheltc Oberfläche 223

steht mit dem Elektrolyten 231, der durch um die Kanten der Anoden 227 entweichende Chlorbläschen in Bewegung versetzt wird, in wallendem Kontakt. Das Amalgam wird durch den Auslaß 225 unter Beibehaltung eines ausreichenden Amalgamspiegels entfernt.

Bei dem in den F i g. 2 und 3 gezeigten Amalgamauslaß wird die Neigung der Kathodengrundplatte 1 nicht vergrößert. Die Turbulenzerhöhung des Amalgamstromes wird dadurch erzielt, daß Prallplatten 129 und 131 sich zum Amalgamauslaß 125 hin verengende Kanäle bilden. Durch die durch Pfeile angezeigte Strömung wird die Turbulenz an der exponierten Oberfläche 123 a der Amalgammasse 123 erhöht. Die Anode ist in den F i g. 2 und 3 mit 107 bezeichnet.

Die in den F i g. 9 und 10 gezeigten Auslässe werden vorzugsweise mit dem in den Fi g. 1 und 4 gezeigten ' Aufbau verwendet. Durch die Platten 329 und 331 wird ein sich zum Amalgamauslaß hin verengender Kanal 325 gebildet. Der stärker geneigte Boden der ao Kathodengrundplatte 1 ist mit 303, die obere Biegung der Kathodengrundplatte mit X und die untere mit Y bezeichnet. Diese Anordnung begünstigt das Auftreten der gewünschten Turbulenz.

In F i g. 1 sind Kautschukisolierteile 29 gezeigt, die den anodischen Abdeckteil 5 von der kathodischen Kathodengrundplatte 1 isolieren. Außerdem sind die gesamte Innenoberfläche des Abdeckteils sowie die j Selten der Anodenstützen 9 und der Abstandhalter 21 mit einem Isoliermaterial 33 abgedeckt, so daß der Strom lediglich durch die Stirnflächen der Anoden 7 gehen kann. Durch diese Isolierung wird gleichzeitig ein Angriff des Metalls durch den Elektrolyten vermieden. Die Isolierung 33 besteht zweckmäßigerweise aus Kautschuk oder einem sogenannten »Sperrmetall«, beispielsweise Titan. Das Sperrmetall darf sich jedoch nicht so weit erstrecken, daß es mit dem Quecksilber oder dem Amalgam der Kathode in Kontakt kommt.

Bei dem in F i g. 8 gezeigten Stapel von Elektrolyseeinzelzellen gemäß F i g. 1 bildet die Kathodengrundplatte 1 der obersten Zelle das Oberteil oder den Deckel für die nächste Zelle in dem Stapel. Die Anoden für die zweite Zelle in dem Sfapel sind am Boden der Kathodengrundplatte der oberen Zelle im Stapel befestigt und werden von ihm getragen.

Diese Folge wird für die entsprechende Anzahl von Zellen im Stapel wiederholt. Auf dem Abdeckteil 5 der obersten Zelle des Stapels sind positive Sammel-' schienen B+ und an der Kathodengrundplatte 1 der untersten Zelle negative Sammelschienen B— angeordnet, wodurch man eine Reihe von bipolaren Zelleinheiten erhält.

An Hand der nachstehenden Beispiele wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.

55 B e i s ρ i e 1 I

In einer erfindungsgemäßen Elektrolysezelle wird eine gereinigte Natriumchloridsole elektrolysiert und ■ die erzeugte .Wasserstoffmenge bestimmt. Danach werden der Sole mehrmals Verunreinigungen zugesetzt und die kumulierende Wirkung dieser Verunreinigungen, ausgedrückt durch die Wasserstoffproduktion, festgestellt. Der Solezusatz zur Zelle ist derart bemessen, daß man eine Natriumchloridverarmung von 40 bis 50 g/l erhält. Der Quecksilberzusatz in der Zelle beträgt 4 l/Min, pro 30 cm Zellenbreite, also 13,3 1 Hg pro Minuten und Meter Zellenbreite.

Die Natriumkonzentration des erzeugten Amalgams liegt bei 0,2 °/₀. Die Solentemperatur beträgt gleichmäßig über der Zelle zwischen 60 und 65°C. Als Anode wird eine Graphitanode mit 6,35 mm breiten Schlitzen im Abstand von 12,7 mm verwendet, wobei die Schlitze senkrecht zum Quecksilberfluß durch die Zelle liegen. Der Spalt zwischen Anode und Quecksilberfilmkathode beträgt 4,8 mm, die Kathodenstromdichte etwa 0,77 A/ cm*. Die Zelle ist etwa 30° gegen die Horizontale geneigt. Die gereinigte Sole hat folgende Zusammensetzung:

NaCl 310 g/l

Mg 3,1 ppm (Teile je Million)

Ca zu gering für Messung

SO₄ weniger als 3,0 g/l

Ni zu gering für Messung

Cu zu gering für Messung

Fe 0,6 ppm

Die mit dieser Sole erzeugte Wasserstoff menge be-* trägt weniger als 0,5 °/₀ des Volumens des in der Zelle erzeugten Gases. Die erwähnten, der Sole einzeln zu-. gesetzten Verunreinigungen und ihr Einfluß auf die Wasserstoffentwicklung geht aus der nachstehenden Aufstellung hervor:

Verun reinigung	Konzen tration in der Sole
Mg	200 ppm
Ca	200 ppm
Fe	10 ppm
SO4	15 g/l
Ni	10 ppm
Cu	5 ppm

Wirkung

keine Zunahme der H₂-Entwicklung

keine Zunahme der H₂-Entwicklung

H₂-Entwicklung auf etwa l°/₀ gesteigert

keine weitere Zunahme der
!-^-Entwicklung

Diese Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäße Zelle eine außergewöhnlich hohe Toleranz für Verunreinigungen in der Natriumchloridsole hat. Dadurch braucht beim Betrieb der Zelle die Sole keiner weitergehenden Reinigung unterworfen werden, wenn sie wieder in die Zelle eingeführt wird. Gleichzeitig fallen eine Überwachung der Sole und eine Zellenreinigung fort.

Beispiel II .

Bei dem durchgeführten kontinuierlichen Versuch beträgt der Durchsatz an Natriumchloridsole 0,6 l/Min, und die Soletemperatur in der Zelle 71°C_; Der Quecksilberdurchsatz liegt bei 4 l/Min, pro 30 cm Zellenbreite, und die Natriumkonzentration des erzeugten Amalgams beträgt etwa 0,2 °/i.'j Die Versuchsdauer liegt bei 5 Tagen. Verwendet wird eine Graphitanode mit 6,35 mm Schlitzen im Abstand von 6,35 mm, die senkrecht zum Quecksilberfluß liegen. Der Spalt zwischen Graphitanode und fließender Quecksilberkathode beträgt 4,8 mm, die Kathodenstromdichte 0,77 A/cm². Die Zelle ist während des Versuchs um

30" gegen die Horizontale geneigt. Die verwendete Sole hat folgende Zusammensetzung:

■ NaCI 300g/l

Mg 95 ppm

Ca .. - 1500 ppm

SO₄ 3,5 g/l

Fe, 0,25 ppm

Das in der Zelle gebildete Gas hat folgende Analyscmvcrtc:

Cl₂ 99,1%

H₂ 0,28%

Luft Rest

Die Analysenwerte ergeben sich aus dem Mittel von insgesamt fiinfundvierzig während des 5tägigen Versuchs entnommenen Proben. Die Stromausbeute der Zelle während des Versuchs liegt bei 99,5%. das erzeugte Ätznatron hat Kunslseidequalität. Der Versuch zeigt, daß die vorstehend erwähnte Toleranz für die Soleveriinreinigungen und auch über eine lange Lleklrolysendaueraufrechterhaltcn bleibt, wobei gleichzeili™ eine hohe Stromausbeute erzielt wird.

Zeit 1Μ1Ί1 Yei siichtivginn (Sl linden)	Amalgani- konzcntration (".,,Na)	im Zdk-ngas
3,0 4.0 6.5	0.221 0.305 0.540	0.29 ~ 0.39 0,82

Der beschriebene Versuch wird so lange f01 tgcsetzt.

Beispiel IV

Beispiel III

Zur Untersuchung der Nalriumanreicherung im Amalgam wird das in der Zelle erzeugte Amalgam ohne Zersetzung in die Zelle zurückgeführt. Die Zelle hat eine Länge von 30 cm und eine Breite von 30 cm. der Amalgamauslaß entspricht dem der F i g. 2 und 3. Die Zelle wird bei einer Neigung von 30° gegen die Horizontale betrieben, der Durchsatz von Quecksilber und Amalgam beträgt 7.51^fMin. Als Natriumchloridsole wird die im Beispiel I beschriebene gereinigle Sole vcrwendet, deren Temperatur in der Zelle 65 bis 68"C beträgt. Die Anoden haben 6.35 mm Schlitze im Absland von 6.35 mm. wobei die "Schlitze senkrecht zur OuccKsilborstiömung liegen. Der Spalt zwischen Anode und Kathode beträgt 4.7 mm. die Kathodenstromdichte 0,775 A'cm² bei einer Stromausbeiite während des ganzen Versuchs von mehr als 98%. Die Analysenweite der regelmäßig entnommenen Proben von Amalgam und erzeugtem Zellcngas sind nachstehend auiseführt:

Die Elektrolysezelle ist ähnlich wie die im Beispiel III beschriebene, die Zeilenbreite beträgt 30 cm, jedoch die Länge 1,8 m. In einem 4 Tage dauernden Versuch wird die durch die Zelle geleitete Natriumcliloridsole 113ma! mit unreinem Steinsalz, wie es aus dem Bergwerk kommt, ohne Entchlorung, pH-Einstellung oder Reinigung wieder gesättigt. Die anfängliche Zellenncigung beträgt 5° gegen die Horizontale, wird jedoch im Laufe des Versuchs auf 15° erhöht. Die Sole hat einen Natritimchloridgehalt von 300 g/l und ursprünglich folgende Verunreinigungen:

'-Ca" .., ... 1,25 g/l

Mg⁺+.., 0,03 g/l

SO₄ '. 2,4 g/l

Fe 0,001 g/l

Unfösliche Verunreinigungen 2,75 g/l

Während des Versuchs wird der Sole festes Natriumchlorid mit den obigen Verunreinigungen auf der Basis von 300 g/l Sole zugeführt, wobei folgende Betriebsbedingungen der Zelle vorliegen: '

Kathodenstromdichte 0,775 A/cm²

Zclllcmperatur ." 71°C ± 3°C

Solecrschöpfung 60 g/l

Hg-Iluß ..' 3000 ml/Min.

Na-Gchalt im Amalgam 0,15 %

Unter diesen Bedingungen zeigt die Analyse der Beschickungsolcn nach verschieden häufiger Wiedersättigung folgende Werte:

Anzahl der Wiedi-i Sättigung	pH-Wert	NaCI	Gr; Mg)H	mim je Li Ca' '·	lci Fe
0	.	293	0,030	1,25
3,5	4.5	305	0.111	0,97	0,005
19	3,8	279	0,169	0,97
24	3.8	313	0,218	1,25	0,005
41	3.9	297	—	1,33
70	4.2	266	0.274	1,45
100	4.1	293	0,370	1,47	0,004
113	5.0	298	0.543	1,79

bis sich 0.7% Natrium im Amalgam befinden. Zu diesem Zeitpunkt liegt der Wasseistoffprozentsatz im Zellengas noch unter 1 % und die Stromausbeutc noch über 98%. Dies zeigt, daß der Zcllcnbetrieb auch durch einen hohen Natriumprozentsatz im Amalgam nicht nachteilig beeinflußt wird. Die maximale Natriumkonzcnlration im Amalgam liegt etwas unter 0.9%, da dabei das Amalgam sich nach Abkühlen auf Zimmertemperatur verfestigt."

Der SO₄-Gchalt blieb im wesentlichen unverändert, d. 1). bei etwa 2.6 g/l.

Der Wasserst ofigchalt des Zcllengases nach 100- bis 112maligem Wiedersättigen beträgt etwa 0,7%, die Stromausbeiite der Zelle während dieses Versuches durchschnittlich 97,5%.

Die Hauptverunrcinigungen in der Sole erreichen mit Ausnahme von Mg'~ den Sättigungspunkt. Trotz dieser Talsache arbeitete die Zelle weiterhin unter geringer WasscrstofTentwicklung und mit hoher Stromausbeiite. Dies zeigt, daß ein Zellenbetrieb auch bei vinei Sole möglich ist, die mit Ca''- und SO,, -Verunreinigungen gesättigt ist.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Flcktrolysieren von Alkalisalzen in einer diaphragmalosen Elektrolysezelle mit Quecksilbeiilicßkathodc, dadurch gekcnnz c i c h η e t , daß man die Kaihodengrimdplatte etwa 5 bis etwa 30° gegen die Horizontale neigt, die Zelle mit einem Elektrolylcn' bis zu ihiem

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   oberen Rand gefüllt hält und die Fließgeschwindigkeit des aus dem Quecksilber gebildeten Amalgams am Ende der Zelle erhöht und/oder das Amalgam auf die Oberfläche eines dort angesammelten Amalgam Vorrats so auf treffen läßt, daß dieser verwirbelt wird.

   ?.. Elektrolysezelle mit Quecksilberfließkathode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathqdengrundpla'te (1), über die das sich mit Kathodenprodukt anreichernde Quecksilber fließt, unter einem Winkel von etwa 5 bis etwa 30° gegen die Horizontale angeordnet ist und daß in dem sich daran anschließenden Auslaßende turbulenzerzeugendePrallplatten (129,131) angeordnet sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Prallplatte (129,

   131) ein Verdrängungskörper (21) vorgesehen ist, der über dem gegenüber der Kathodengrundplaite (1) geneigten Boden (3) angeordnet ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatten (129, 131) einen gegen das Auslaßende hin konvergierenden Kanal bilden.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des Hodens (3) gegenüber der Kathodengrundplatte (1) etwa 40° beträgt.

   6. Stapel von Elektrolysezellen gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte jeder Zelle so ausgebildet ist, daß sie den Oberteil der darunter angeordneten Zelle bildet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen