152376. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektrolízis-termékek előállítására
11 A fenti anyagok közül a magnézium és kisebb mértékben a kalcium is lecsapódik hidroxid alakjában, itt sem okoznak azonban ezek a csapadékok tapasztalataink szerint számottevő mértékű ellenállást a membránokban. 5 .: Ha-..tiszta alumíniumanód helyett 4% rezet tartalmazó alumíniumötvözetet alkalmaztunk anpdként, a középső cellatéren keresztül pedig telített nátriumklorid-oldatot keringtettünk, az anód óránként 79,6 g/m2 sebességgel oldódott. 10 Amint az anód oldatba ment, a benne jelenlevő réz kivált a felületen, minthogy az anód a rézhez viszonyítva elektropozitívabb, így azután a réz. az anódiszapban gyűlt össze (óránként 3,2 g/m2 mennyiségben). Az anódtérből távozó fo- 15 lyadékban óránként 657 g/m2 AlCl 3 -6H a O jelent meg, míg a katódtérből származó folyadékból óránként 332 g/ma nátriumhidroxid volt kinyerhető. A fent leírt cella szerkezete különféleképpen 20 módosítható, a cellából kinyerni kívánt különböző végtermékeknek megfelelően. Ha az alumíniumanód helyett lágyacélanódot alkalmazunk, az anódtérbe 10%-os vas(II)kloridoldatot viszünk be, és a középső téren keresztül 25 telített nátriumklorid-oldatot keringtetünk, akkor az anód óránként 210 g/m2 sebességgel oldódik; az anódtérből távozó folyadékból 673 g/m2 FeCl 2 -4H 2 0, a katódtérből távozó folyadékból pedig óránként 256 g/m2 nátriumhid- 30 roxid nyerhető ki. így olyan területeken, ahol alumínium helyett előnyösebb acélanódot alkalmazni, ezzel az eljárással szintén termelhető nátronlúg. Megjegyzendő, hogy az ilyen típusú cellákban 35 sokféle egyéb anód is alkalmazható; így pl. rézanódokkal a reakció sebessége az alumíniumanód esetében elérhető reakciósebességnek kb. 20%-a, sárgaréz anód esetében pedig kb. 25%-a. Különböző fajta katódokat is alkalmazhatunk 40 a találmány szerinti eljárásban. Így pl. dolgoztunk olyan katóddal, amelyet oly módon állítottunk elő, hogy egy vasból készült szitaszövetet vasoxidhidrát és vaspor keverékéből készült péppel vontunk be (a vasport az ellenállás csök- 45 kerítése céljából alkalmaztuk), majd megszáradni hagytuk, és az így kapott vékony száraz réteggel bevont szitaszövetet merítettük be nátriumhidroxid-oldatba a katódtérben. Alumíniumanód alkalmazása esetén ez a katódmassza 50 részben vas(II)hidroxiddá redukálódott, és a katódtérben nátriumhidroxid képződött olyan reakciósebességgel, amely az oxigénkatód alkalmazása esetén elért reakciósebesség kb. 20%ának felelt meg. Ha kátédként réz(II)hidroxidot 55 alkalmaztunk, ez kezdetben réz(I) oxiddá redukálódott, és a cella olyan reakciósebességgel termelt nátriumhidroxidot, amely az oxigénelektród alkalmazása esetén elérhető sebesség kb. 80%-ának felelt meg; ha azonban ezt a 60 reakciót addig hagytuk tovább folyni, míg a hidroxid/oxid-komplex rézzé redukálódott, a reakciósebesség kb. 50%-kal csökkent. Sokféle más oxid és hidroxid is alkalmazható katódként a találmány szerinti eljárásban. 65 12 Az anód, amint fentebb már említettük, nemfémes anyagból is lehet. Ha egy platinakorommal bevont platinafóliáből álló hidrogénanód felületén hidrogént buborékoltatunk, és ezt az elektródot 10%-os sósavoldatba merítjük, a fentebb említett reakció oly sebességgel megy végbe, hogy a termelt nátriumhidroxid menynyisége az alumíniumanód esetében termelt mennyisége kb. 20%-ának felel meg. Ha azonban az elektródok rövidrezárását megszüntettük, és 0,8 V külső feszültséget kapcsoltunk az anódra és katódra, akkor a nátriumhidroxid termelésének' a sebessége kb. olyan szintre emelkedett, mint alumíniumanód esetében. Ez utóbbi esetben a termelt nátriumhidroxid 1 kgjára számítva 527 W elektromos energiára van szükség. Ha oly elektródokat alkalmazunk, amelyek nem termelnek oldható ionokat (mint az eddig ismeretes eljárások esetében), akkor ugyanilyen mennyiségű nátriumhidroxid termelésére kb. 2,2 kW elektromos energiára lenne szükség. A hidrogénelektród aktiválására platinát alkalmazhatunk, gazdaságossági szempontból azonban nikkelborid alkalmazása előnyösebb lehet. Hidrogén helyett anódként különféle szénhidrogének, mint metán, propán stb. is alkalmazhatók; ilyen esetekben rendszerint kb. 1 V külső feszültség alkalmazásával különböző mennyiségű sósav, szén és klórozott szénhidrogének termelhetők az oldódó anód segítségével. Ezekben az utóbb említett esetekben a külső feszültség alkalmazása csupán a reakció meggyorsítását célozza. A reakciósebesség azonban más módszerekkel is növelhető, mint 1. az ioncserélő membránok egyikének teljes eltávolítása, amikor is kétrészes cellát kapunk; 2. az egyik ioncserélő membránnak perkoláló diafragmával való kicserélése és/vagy 3. az anódfelület kémiai aktiválása. Az 1. módszer alkalmazható pl. olyan esetekben, amikor ólomanódot használunk, és telített sóoldatot keringtetünk az anódtéren keresztül, mimellett az anódteret egy kationmembránnal választjuk el a katódtértől. Ebben az esetben a cellában az alábbi reakció megy végbe: Pb + 2NaCl + H2 0 = —O a .-* PbCl 2 + NaOH 2 csaknem kétszer akkora sebességgel, mint olyan esetekben, amikor az ólomanódot a fentebb leírt háromrészes cellában alkalmazzuk. És, bár az ólomklorid a telített sóoldatban mérsékelten oldódik, ez esetben az ólomklorid PbCl4 2 ~ alakban van jelen, úgyhogy, az ólom gyakorlatilag egyáltalán nem vándorol át a katódtérbe. A 2. módszer olyan esetekben valósul meg, amikor azbesztpapír-diafragmát alkalmazunk az anionmembrán helyett, egyébként változatlanul a 2. ábrának megfelelő szerkezetű cellában. Ebben az esetben a középső térben a sóoldat elvezetőnyílását lezárjuk, és a sóoldatot perkolálni hagyjuk az azbesztdiafragmán keresztül olyan sebességgel, amely elegendő a katód felé 6
