DE186455C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 12 L GRUPPE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der Darstellung von Natrium-, Magnesium- oder Calcium - Hypochloritlösungen auf elektrolytischem Wege aus ihren entsprechenden Chloriden.

Bei anderen auf der Elektrolyse beruhenden Verfahren zur Darstellung von Hypochloritlösungen wird den an der Anode und Kathode freiwerdenden Produkten Gelegenheit gegeben, sich irn Hauptkörper der der Elektrolyse auszusetzenden Lösung wieder zu vereinigen mit dem Ergebnis, daß eine vollständige Zersetzung des Chlorids im Elektrolyten zur Unmöglichkeit wird; kaum mehr als ein Viertel des in Form von Chlorid anfänglich vorhandenen Chlors wird in das wertvolle Chlor in Form des Hypochlorits umgewandelt.

Nach der Erfindung wird die im Hauptkörper des Elektrolyten stattfindende Wiedervereinigung der an der Anode und Kathode frei gewordenen Produkte verhindert und Vorsorge getroffen, daß diese Wiedervereinigung in einer oder mehreren Kammern oder Zellen vor sich geht, in denen das eine Produkt im Entstehungszustande sich befindet. Auf diese Weise wird der unnütze Verbrauch von nicht umgewandeltem Chlorid vermieden oder wenigstens wesentlich verringert, und die Herstellung einer Flüssigkeit von irgendwelchem gewünschten Gehalt an Hypochlorit kann durch das Einfließenlassen der Flüssigkeit in die Kathodenzelle geregelt werden.
Nach der Erfindung wird je eine besondere poröse Zelle oder eine * geeignete poröse Wand rund um die Anoden- und Kathodenplatten angeordnet, wobei diese Platten in den Hauptkörper des Elektrolyten eingesetzt sind, dessen salzhaltige Bestandteile von Zeit zu Zeit wieder zu erneuern sind. Zwischen der Elektrode und der Innenseite ihrer Zelle wird ein sehr kleiner Zwischenraum gelassen. In die Kathodenzelle wird entweder reines Wasser oder ein Alkali , wie beispielsweise Ätznatron oder Natriumkarbonat, in Lösung enthaltendes Wasser eingeleitet. Aus der Kathodenzelle kann diese Flüssigkeit, die an der Kathode mit Alkali sich angereichert hat, durch eine geeignete Kühlvorrichtung hindurchgeleitet werden, und die Flüssigkeit wird dann in die Anodenzelle übergeleitet, in der sie zwischen der Anode und ihrer Zelle weiterströmen kann. Hier absorbiert die Flüssigkeit das an der Anode frei gewordene Chlorgas unter Zersetzung der Ätzalkalilösung und Bildung eines Hypochlorits, worauf die sich bildende Flüssigkeit zu ihrer weiteren Verwendung abgeleitet wird. Erfinder hat jedoch festgestellt, daß die obengenannte Kühlung der Flüssigkeit bei ihrem Überströmen von der Kathoden- nach der Anodenzelle in Wegfall kommen kann.

Insofern während der Elektrolyse erhebliche Wärmemengen frei werden, kann die Anode oder die Kathode oder können beide hohl ausgeführt sein, zum Zwecke, in ihrem Inneren unter Druck stehende Gase, wie z. B. Ammoniak, expandieren zu lassen.

Die Zeichnungen stellen in Fig. 1, 2 und 3 eine geeignete Ausführungsform der die Erfindung verkörpernden Vorrichtung zum Ar-

beiten mit geringer Spannung und an Parallelschaltung dar.

Fig. I zeigt eine Stirnansicht der Vorrichtung mit weggenommenem Kasten, Fig. 2 eine ähnliche Ansicht rechtwinklig zu Fig. 1. Diese Fig. 2 zeigt in Verbindung mit der in größerem Maßstabe dargestellten Fig. 3 die Anordnung der Wände oder Zellen e e.
Der aus Eisen bestehende Kasten α ist in seinem Inneren mit einem Anstrich aus Pech verkleidet. An den Holz- oder Hartgummistäben b b hängen die Kathoden c c, von denen in dieser Ausführungsform beispielsweise zwei mit einer zwischenliegenden xAnode d verwendet werden. Die aus Eisen, Kupfer oder Zink bestehenden Kothoden c c erhalten je eine poröse Umhüllung oder Zelle e, die durch Bolzen aus Hartgummi und Trennklötzchen in der ersichtlichen Weise an ihnen befestigt sind. Diese Zellen · sind am Bodon sowie an den Seiten geschlossen. Die Drähte ff leiten den Strom von einer jeden Kathode nach dem negativen Pol der Dynamomaschine. Die mittlere Anode d ist aus Graphit und mit den Umhüllungen oder Zellen für die Kathoden ähnlichen Umhüllungen oder Zellen versehen; der Draht g leitet den Strom von dem positiven Pol der Dynamomaschine nach der Anode. Durch das Rohr h wird frisches oder Ätznatron oder Natriumkarbonat in Lösung enthaltendes Wasser in eine jede Kathodenzelle übergeleitet. Die elektrolytische Flüssigkeit füllt den Behälter α aus und nimmt den Raum zwischen den entsprechenden Zellen ein. Das in den Kathodenzellen frei gewordene Natrium bildet eine Ätznatronlösung, die durch die Verbindungsrohre i i in die Räume zwischen der Anode d und ihren Umhüllungen e e überläuft. Das an der Anode frei gewordene Chlorgas verbindet sich in den Räumen oder Zellen der Anode mit der alkalischen Flüssigkeit von der Kathode und bildet eine Hypochloritlösung, die durch ein Saugrohr oder eine Pumpe durch ein Rohrj abgeleitet wird. Eine empfehlenswerte Anordnung der Zellen e e ist aus Fig. 2 und 3 ersichtlich und kennzeichnet sich durch eine äußere Platte k aus Hartgummi oder dergl. mit senkrecht eingeschnittenen Schlitzen (Fig. 2). Neben dieser Platte ist eine Tafel oder Platte aus Asbest oder einer anderen porösen Masse k^l angeordnet. Auf der Innenseite der letzteren ist eine Platte oder Tafel k'² aus Hartgummi angebracht, in der wagerecht verlaufende Schlitze eingeschnitten sind, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet. Das Ganze wird dann durch Bolzen aus Hartgummi (Fig. 1) zusammen- und durch Trennstückchen in geringer Entfernung von der Elektrode gehalten.

Fig. 4 zeigt in einem wagerechten Schnitt einen Apparat zum Arbeiten mit höherer Spannung und in Reihenschaltung. In den Kasten α wird die der Elektrolyse zu unterwerfende Salzlösung durch das Rohr / zugeleitet. Diese Lösung fließt im Zickzackwege um die Elektroden m m herum bis zum Abflußrohr/¹, wie durch die Pfeile ersichtlich. In dem Kasten α ist die rechtsseitige Elektrode m mit dem positiven Pol des Stromkreises verbunden und wirkt als Anode an ihrer linken Seitenfläche, während die linksliegende Elektrode m mit dem negativen Pol verbunden ist und als Kathode an ihrer rechten Seitenfläche wirkt. Die. zwischenliegenden Elektroden wirken als Anoden auf ihren linken Seiten und als Kathoden auf der rechten Seite. " Jede Anoden- und Kathodenfläche ist mit einer den im vorhergehenden Beispiel beschriebenen Umhüllungen ähnlichen Umhüllung oder Zelle e ausgestattet und die Anoden - und Kathodenräume einer jeden Elektrode stehen durch die Kanälchen η untereinander in Verbindung, während die benachbarten Räume oder Zellen der nachfolgenden Elektroden durch kurze Überlaufrohre oder Verbindungsrohre ο miteinander verbunden sind. Das frische Wasser oder eine Sodalösung tritt bei ρ in den äußersten Raum oder die Zelle für die Kathode ein, während eine ätznatronhaltige Flüssigkeit durch die Überlaufrohre 0 in den benachbarten Anodenraum hinübertritt, aus dem sie durch eine Öffnung η in den benachharten Kathodenraum hinübertritt, und so fort durch die gesamte Elektrodengruppe hindurch bis zum letzten Überlauf stutzen p^l, wodurch eine abwechselnde Speisung mit Ätznatron in den Kathodenzellen und mit freiem Chlor in den Anodenzellen eintritt und nach Durchlaufen einer jeden Stufe eine Zunahme an Hypochlorit stattfindet.

In den dargestellten Vorrichtungen stellen die Anoden und Kathoden volle Platten dar, sie können aber auch, wie schon angedeutet, hohl ausgebildet und mit irgend einer bekannten Anordnung zum Expandieren von Ammoniak oder einem anderen unter Druck stehenden Gas in ihrer inneren Höhlung verbunden sein. Eine solche Anordnung ist ohne eine weitere Beschreibung von selbst verständlich. Es können überdies in den Anode- und Kathodezellen Hindernisse oder Ableitflächen angebracht sein, welche die Flüssigkeit zwingen, sich im Zickzackwege über die Elektrodenflächen zu ergießen.

Für das Arbeiten mit Reihenschaltung beschränkt sich der Erfinder auf die Art des Umströmens für jdie Produkte der Elektrolyse nicht. So kann beispielsweise jede Kathodenzelle ihren Frischwasserzufluß und

ihren Ätznatronabfluß in einem gemeinsamen Sammelbehälter für sich haben, aus dem die 'alkalische Flüssigkeit durch eine Pumpe derart abgeleitet wird, daß sie aus einer Anodenzelle in die andere überfließen muß, dadurch von Stufe zu Stufe sich anreichernd. Es kann die in der Kathodenzelle oder in den Kathodenzellen erhaltene alkalische Flüssigkeit so verteilt werden, daß sie in eine jede

ίο der Anodenzellen getrennt übergeleitet wird, von denen wieder eine jede ihren besonderen Abfluß erhält. Beim Arbeiten mit Reihenschaltung sind sämtliche Elektroden vorzugsweise aus Graphit gebildet und von der aus Fig. 4 ersichtlichen Anordnung. Es kann auch eine Anzahl von Behältern oder Kasten, von denen ein jeder für das Arbeiten auf Parallelschaltung bestimmt ist, in Hintereinanderschaltung verbunden werden.

Soll die Flüssigkeit bei ihrem Übergang aus der Kathodenzelle in die Anodenzelle gekühlt werden, so kann dies dadurch erfolgen, daß man sie durch einen Röhrenkühler oder eine sonstige Kühlvorrichtung hindurchleitet, ehe sie in den Anodenraum übertritt, statt daß man sie durch Überlauf oder durch sonstige unmittelbare Verbindungen aus dem Kathoden- nach dem Anodenraum überführt, wie dargestellt.

Statt die Flüssigkeit aus der Kathodenzelle oder den Kathodenzellen nach der Anodenzelle oder den Anodenzellen überzuleiten, kann auch das in der Anodenzelle entwickelte Chlorgas mit Hilfe einer kleinen Pumpe nach dem Boden des Kathodenraumes zwecks Bildung des Hypochlorites geleitet werden.

Natürlich können die Elektroden auch wagerecht -angeordnet sein. Im letzteren Falle kann eine Quecksilberkathode zur Verwendung kommen und die Kathodenzelle oder das Diaphragma wegfallen, in diesem Falle verbindet sich das an der Kathode frei gewordene Metall, z. B. das Natrium, in bekannter Weise mit dem Quecksilber und wird dadurch an einer Aufnahme durch den Hauptelektrolyten ganz oder nahezu ganz verhindert, wobei das an der Kathode gebildete Amalgam in einen getrennten Raum übergeführt und in bekannter Weise mit Wasser ausgewaschen wird; die sich ergebende alkalische Lösung wird dann durch eine Pumpe weggeführt und zwischen der Anode bezw. den Anoden und deren poröser Zelle oder Zellen eingeleitet. Die Anode oder Anoden kann bezw. können in bekannter Weise über der Kathode aus Quecksilber aufgehängt werden.

Die verschiedenen abgeänderten Ausführungsformen der Vorrichtung ergeben sich für den Fachmann ohne weiteres aus der vorstehenden Beschreibung. Das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt, wie erwähnt, darin, daß die Wiedervereinigung der an der Anode und Kathode entstehenden Produkte nicht im Hauptkörper des Elektrolyten, sondern, getrennt von diesem, in besonderen, die Elektroden verhältnismäßig eng umschließenden porösen Zellen stattfindet, wodurch der unnütze Verbrauch von Elektrolytsalz erheblich vermindert wird. Dieser Vorteil würde natürlich auch nicht erreicht werden, wenn man analog' bekannten Verfahren vorgehen wollte, nach welchen zwecks Gewinnung von Alkalichlorat, unter Benutzung einer in üblicher Weise in einem Anoden- und einem Kathodenraum geteilten Zelle, das Chlor aus dem Anoden- nach dem Kathodenraum oder umgekehrt die Lauge des Kathodenraumes nach dem Anodenraum geleitet wird. Also auch von derartigen Verfahren ist das vorliegende Verfahren wesentlich verschieden.

Claims (5)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zur Darstellung von Hypochloritlösungen auf elektrolytischem Wege, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode und die Kathode jede für sich durch poröse Wände gegen die Hauptmasse des Elektrolyten abgegrenzt werden, unter Bildung besonderer, verhältnismäßig enger Elektrodenräume, in deren einen — positiven oder negativen — Raum das im anderen Raum entstandene Produkt übergeleitet·wird, zum Zwecke, die BiI-dung von Hypochlorit getrennt von der Hauptmasse des Elektrolyten vor sich · gehen zu lassen.

2. Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser oder eine alkalische Lösung dem Kathodenraume zugeleitet und nach Anreicherung mit Alkali nach dem Anodenraum übergeführt wird.

3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Hauptmasse des Elektrolyten ausgesetzte Quecksilberkathode Verwendung findet, und die durch" Auswaschen des gebildeten Amalgams in einem besonderen Raum gewonnene alkalische Lösung in eine die Anode gemäß Anspruch 1 dicht umschließende und gegen die Hauptmasse des Elektrolyten abschließende poröse Zelle eingebracht wird.

4. Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem kleinen Abstande von den Elektroden (d, c, c) poröse Scheidewände (e) angeordnet sind, und die so gebildeten schmalen Räume durch Rohre oder Leitungen (i)

miteinander in Verbindung stehen und außerdem mit entsprechenden Zu- und Abführungsrohren oder -Kanälen (h, j) versehen sind (Fig. ι und 2).

5. Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von Elektroden (in) versetzt zueinander angeordnet sind und an ihren entsprechenden, voneinander abgekehrten Seiten oder Flächen, die als Anoden und Kathoden wirken, im geringen Abstande davon poröse Scheidewände (e) angeordnet sind' unter Schaffung von schmalen Räumen, die derart durch Rohre und Kanäle (0, n) miteinander verbunden sind, daß sämtliche Anoden- und Kathodenräume nacheinander und im Zickzackwege von zugeleitetem Wasser oder einer alkalischen Flüssigkeit durchströmt werden (Fig. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.