152376. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektrolízis-termékek előállítására
1? 152376 lő magnéziumhidroxid képződött pelyhes csapadék alakjában, óránként 328 g/m2 sebességgel; ezt a magnéziumihidroxídot a katódtérből a (107) kivezetőnyíláson keresztül távozó tengervíz jórészt magával vitte. Megjegyzendő, hogy a hidroxilionok vándorlási sebessége lényegesen nagyobb a kloridionokénál (a jelen esetben kb. 5-ször akkora). A katódtérből az anionmembránon keresztül az anódtérbe vándorló hidroxilionoknak a kloridionokhoz való aránya azonban ténylegesen megközelítőleg 1 :1000, minthogy a kloridionok átlagos koncentrációja a katódtérben, a cella üzemeltetése során itt fennálló, előnyösen 9,5 és 10 közötti pH-érték esetén, közel 5000-szer olyan nagy, mint a hidroxilionoké. Így az anódtérben főtermékként alumíniumklorid képződik, bár a tengervízben jelenlevő szulfát- és bromidionok lényegileg ugyanolyan arányban vándorolnak az anódtérbe, amint ezt az 1—5. ábrán szemléltetett készülék leírása során említettük. Az anód oldódása során keletkező alumíniumionoknak a katódtérbe való vándorlását az anionmembrán hatásosan gátolja. Az alumíniumelektród az előző példához hasonlóan itt is előnyösen hulladékalumíniumból készülhet; a (101) cella üzemi jellemző adatai nagymértékben függnek a felhasznált alumíniumelektród tisztaságától. A fentiekben egy egymembrános cellát ismertettünk, amellyel nátriumhidroxid helyett elsősorban magnéziumhidroxidot termelhetünk; nyilvánvaló azonban, hogy az 1—5. ábra ismertetése során részletesen leírt cella hasonló módon üzemeltethető nátriumhidroxidnak magnéziumhidroxid helyett történő előállítására. A cella középső (9) terének és a (7) kationmembránnak az eltávolítása a 2. ábrán leírt cellából a (101) cellát eredményezi; a cella ilyen átalakítása azzal a hatással jár, hogy a nátronlúg, amely a háromterű cellának a középső terében képződnék, ebben az esetben reakcióba léphet a tengervízben jelenlevő magnéziumkloriddal, és így nátriumklorid és magnéziumhidroxid keletkezik, amely utóbbi csapadék alakjában leválik. A (135) cella üzemének megkezdésekor a cella anódterébe 5%-os sósavoldatot viszünk be, a katódtérbe pedig 10%-os vas(III)klorid-oldatot; a hidrogénelektródba a (152) vízgázforrásból hidrogént vezetünk. Ha az elektródokat összekötjük egymással, a hidrogén az anódtérben ionizálódik és kloridionok haladnak keresztül az anionmembránon, sósavat képezve az anódtérben. A katódtérben a vas(III)-ionok vas(II)-ionokká redukálódnak,* így tehát itt vas(II)klorid képződik, amely a (135) cellából a (136) cellába áramlik. Amint a cella üzeme megkezdődött, vizet vezetünk a (135) cella anódterén keresztül, oly sebességgel, hogy a katódtérben a pH-érték ne csökkenjen 2 alá. Vas(III)kloridoldatot vezetünk a katódtérbe, olyan sebességgel, hogy a vas(III)-ionok koncentrációja a katódteret elhagyó vas(II)klorid-oldatban kb. 0,1 n vagy ennél kevesebb legyen. A cella üzeme során óránként 620 g vas(III)-ion/m2 redukálódik a katódtérben vas(II)-ionná, és óránként 380 g/m2 hidrogénklorid képződik az anódtérben. Nem lényeges, hogy a (135) cella egyáltalán tartalmazzon membránt. Eljárhatunk pl. oly módon, hogy a (134) éterextraktorból telített vas(III)kloríd-oldatot vezetünk be 150 C°-on a cellába, és a (135) cellát állandóan ezen a hőmérsékleten tartjuk. E felemelt hőmérséklet azzal a hatással jár, hogy a hidrogén ionizálódik az anódnál, és a kloridionokkal sósavat képez, amely sósavgáz alakjában azonnal elhagyja a cellát. Egyidejűleg némi vízgőz is távozik a cellából. A sósavgáz és a vízgőz kb. egyenlő súlyrészekben lép ki a cellából, a hidrogénelektródon nem oldódott hidrogéngázzal együtt. Az aktivált aranykatódon a vas(III)-ionok ebben az esetben valamivel gyorsabban redukálódnak vas(II)-ionokká, mint membrános cella alkalmazása esetén. A (136) cella üzemének megkezdésekor e cella anódterébe 5%-os sósavoldatot, katódterébe pedig a (135) cellából kapott 10%-os vas(II)kloridoldatot viszünk. A hidrogénelektródra a (152) vízgázforrásból hidrogént vezetünk, és a két elektródot a fentebb említett módon kisfeszültségű egyenáramú áramforrásra kapcsoljuk. Oly feszültséget alkalmazunk, amely elegendő ahhoz, hogy a vaskatódon az áramsűrűség 75 és 150 milliamper/cm2 között legyen. Amint a cella üzeme megkezdődött, az anódtéren keresztül vizet áramoltatunk olyan sebeséggel, hogy a katódtérben a pH-értéket éppen 3 alatt tartsuk. A (135) cellából a vas(ll)klorid-oldatot olyan sebességgel vezetjük a (136) cellába, hogy a vas!(II)klorid-oldat koncentrációja a katódtérben állandóan 10% körül maradjon. Ilyen körülmények között a vas leválási potenciáljának a katódtérben fennálló túlfeszültséggel megnövelt értéke 0,65 V és 0,75 V között, a hidrogéné pedig 0,8 V és 0,95 V között van. Így inkább a vas válik le a katódon, bár némi hidrogénfejlődés is bekövetkezik; az így fejlődött hidrogént kívánt esetben visszakeringtethetjük a hidrogénelektródon keresztül. A (136) cella üzemeltetéséhez szükséges elektromos energiaszükséglet 1 kg vasra számítva 1,6—3,1 kW. A (135) és (136) cellák katódjairól távozó elhasznált vízgáz felhasználatlan hidrogént és szénmonoxidot tartalmaz; ezt a gázt felhasználhatjuk az üzemben szükséges hő fejlesztésére, pl. a (112) és (126) bepárlók és (133) és (134) éterextraktorok fűtésére. Attól függően, hogy milyen fajta és milyen minőségű vasat kívánunk a (136) cellában termelni, előnyös lehet hidrogénklorid előállítását és a vas leválasztását oly közegben lefolytatni, amely alkoholt vagy más kellő dielektromos állandójú szerves oldószert tartalmaz. Az ionoknak a vezetőképessége valamely oldatban általában az oldószer dielektromos állandójával változik, és így előnyös nagy dielektromos állandójú oldószert alkalmazunk. Az összes fent ismertetett cellák esetében általában előnyös, ha az elektródokat az elvá-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 9
