156806. lajstromszámú szabadalom • Eljárás anódikusan keletkező kénsav hidrogéniónjainak a katódtól való távoltartására
3 156806 4 Az alkálifémek szulfátjainak elektrolízisére főleg a viszkózműselyemgyártás fonófürdőjében feldúsuló nátriumszulfátnak kénsavra és lúgra \ aló helyi regenerálása érdekében merül fel gyakorlati igény. Az anódfolyamatban képződő sav katódikushatásfokot csökkentő hatásának korlátozására számos kutató kísérletezett, azon az alapon, hogy az anód-, ill. katódteret diafragmával különítette el egymástól az anolit és a katolit közvetlen keveredésének meggátlása végett. Mivel azonban a hidrogénionok mozgékonysága közismerten igen nagy, a savkoncentráció növekedésével a hidrogénionoknak a diafragmán keresztül a katódtérbe való átvándorlása rohamosan nő, így kielégítő hatásfok csak savra nézve igen híg anolit esetén érhető el. A cella szerkezeti kialakításával, .a katolint hidrosztatikai nyomásának fokozásával is megkísérelték a kutatók fokozni a diafragma hatását, azonban ezek a törekvések sem vezettek eddig megfelelő eredményre. [DRP. 752161, Klasse 121, Gruppe 9, DRP. 753341, Klasse 121, Gruppe 9, DRP. 765387, Klasse 121, Gruppe 9, DRP. 701771, Klasse 121, Gruppe 10, DRP. 659877, Klasse 121, Gruppe 10, DRP. 653833, Klasse 121, Gruppe 10, 594443 sz. angol szabadalom, 228 sz. sváj,ci szabadalom, Klasse 36, Springer, R: Die elektrolytische Abscheidung des Mangans, Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1961) Korábban saját 992584 sz. angol szab. szerinti eljárásunk az anódfolyamatban képződő savnak a katódtértől való távoltartását többlépcsős elektródfolyamat kombinációval oldották meg. Ennék lényege: az anódfolyamat ólomszulfát-képződés, a katódfolyamat fémleválás (pl. Na amalgám-képződés). Az anódikusan képződött ólomszulfát külön térben katódikusan redukálódik, és ennek során keletkezik a kénsav. Ezután a katódikusan redukált ólom. újra visszakerül a semleges fémszulfátot tartalmazó cellába, ahol újra anódfolyamatban Vesz részt. Ily módon az ólom folyamatosan közvetíti, mintegy „elszállítja" a szulfátcsoportokat abból a térből, melynek oldatával a katód közvetlen érintkezésben van. [DRP. 1,141.266, Klasse 121, Gruppe 25 (1963), 3,134.729 sz. USA szabadalom (1964), 3,111.468 sz. USA szabadalom (1963), 938.111 sz. angol szabadalom (1964), 1,303.547 sz. francia szabadalom (1962), 627.670 sz. olasz szabadalom (1961), 992584 sz. angol szabadalom (1965)] , Jelen találmányunk tárgya: eljárás kettős elektrolitos, diafragmával működő, elektrolizáló rendszerben anódikusan keletkező kénsav hidrogénionjainak a katódtói való távoltartására olymódon, hogy az anolitban a kénsav móljait meghaladó számban szulfátionok jelenlétét biztosítjuk, miáltal a hidrogénionok zömeg HSO4 anionokat képezve az anód felé halad. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy ha a keletkező sav olyan oldatban termelődik, mely megfelelő mennyiségű szulfátot is tartalmaz, az oldat szerkezete és disszociációs viszonyai lényegesen eltérővé válnak a bíner víz-,kéfisav rendszer viszonyaitól. A protonok zöme ugyanis ilyen körülmények között nem vízhez kapcsolódik, H3 0 + kation képzésével, hanem HS0 4 ~~ aniont képezve az S04 ionokhoz, A hidrogénionok ka-5 tódhoz való vándorlását tehát találmányunk értelmében úgy akadályozzuk, hogy a hidrogénionok aniont képeznek a találmányunk szerinti körülmények biztosításának következtében és ily módon a katódhoz való vándorlás problémája 10 már fel sem merülhet. Felismerésünket elméleti számításaink, átviteli- és oldatszerkezeti méréseink egyaránt alátámasztották. Találmányunk értelmében az anódikusan ke-15 letkező kénsavat előnyösen oly szulfátsók elektrolízise során termeljük, melyek kationja a hidrogénnél negatívabb normál elektronpotenciállal rendelkezik vizes oldatban. „0 Eljárásunk széleskörű felhasználási területen alkalmazható mindén olyan esetben, ahol anódikusan keletkező kénsav problematikája merül fel. Eljárásunk egyik igen fontos alkalmazási te„ rülete kénsav mellett nátriumszulíátot tartalmazó oldatokból a nátriumszulfát hasznosítása. Ilyen probléma merül fel pl. viszkőzműselyem gyártásánál a kénsav mellett nátriumszulfátot tartalmazó fonófürdő regenerálásánál. Itt nem csupán a regenerálás fontos célkitűzés, hanem a fürdőösszetétei stabilizálása is. A viszkózműse^ lyem gyártásánál használt fonófürdő összetételének optimuma ugyanis általában kevéssé tér el a 135 gr/l kénsav, illetőleg 340 gr/l nátriumszulfát tartalomtól. (Vagyis az oldat kénsavra nézve 35 1,4, nátriumiszulfátra nézve 2,4 mol/1 körüli töménységű.) Ez az érték kevéssé ingadozik a szál minőségétől függően. A találmányunk szerint4 elj al a fürdő 40 összetétel stabilizálásánál, ill. a fonófürdő regenerálásánál lényegében a regenerálandó fonófürdőt elektrolizáló cella terébe víve elektrolízisnek vetjük alá, előnyösen ólomrács anód alkalmazásával. Az eljárás megvalósítása a követ-45 kezőképpen történik: A fonófürdőt a szálképző (ún, kicsapó) térből mechanikai tisztítás (szűrés, ülepítés) után bevezetjük az elektrolizáló cella anódterébe, amit a 50 katódtsrtől diafragma különít el. Az elektrolízis 50—60 C°-on történik. Anódul előnyösen 1% körüli mennyiségű ezüstöt tartalmazó ólomból készült rácsot használunk. A fonöfürdő lényegében nátriumszulfát felesleget tartalmazó nátrium-55 biszulfát (NaHS04 ) oldat, mely első lépésben Na r kationokra és HSQ4 anionokra disszociál, és csak a második, adott esetben erősen visszaszorult disszociációs lépés 65 HSCV + H2 0 = H 3 0+ + S0 4 eredményez hidrogén kationokat. Az anódfolyamat ebben a nagy szulfátionfelesleget tartalmazó oldatban elsődlegesen a követés kezőképpen megy végbe: •9
