198761. lajstromszámú szabadalom • Aktivált grafitkatódokkal rendelkező amalgámbontó készülék nátrium-metilát vagy -etilát tömény oldatának folyamatos előállítására
1 HU 198761 B 2 A találmány tárgya a forgó tengelyre szerelt, aktivált, korong alakú grafitkatódokkal rendelkező amalgámbontó készülék, amely tömény (mintegy 30%-os) nátrium-nietilét vagy (mintegy 20%-os) -etilét oldat folyamatos előállítására alkalmas. A találmány olyan fűthető készülékre vonatkozik, amelyben az egymással ellenáramban haladó nátriu mamaigám és metilvagy etilalkohol közti, viszonylag lassúnak ismert Na(Hg) + R-OH = R-ONa + 1/2 Hz (ahol R - metil-, vagy etil gyök) reakciót az amalgámmal és az alkoholos oldatfázissal egyaránt érintkező, aktivált, korong alakú, forgó grafitkatódok jelentősen gyorsítják, továbbá amellyel a készülékben lévő oldat és amalgám saját fázisán belüli keveredésének elválasztó falakkal történő megakadályozása útján, tömény alkoholátoldat folyamatosan állítható elő. Ismeretes, hogy a nátriuinamalgám és a víz közti reakció igen hasonló a nátriumamalgám és az alifás alkoholok közti reakcióhoz. Lényeges különbség az, hogy az amalgám és a viz közti reakciónál lényegesen lassabban játszódik le az amalgám - alkohol reakciója s a reakciósebesség az alkohol szénatomszámának növekedtével tovább csökken. Tudott, hogy az amalgám és a viz közti reakció gyorsul, ha a két anyag fázisaival egyaránt érintkezik egy, a villamos áramot jól vezető, nem amalgámozódó szilárd anyag, amelyen a hidrogén leválásának túlfeszültsége csekély. A nátriumaraalgém és a viz közti reakcióban képződő nátrium-hidroxid oldat előállításánál az amalgámbontó kádakba grafittömböket helyeznek el, amelyek egyaránt érintkeznek a kádban ellenáramban haladó amalgám és nátrium-hidroxid oldat fázisaival. így ugyanis egy rövidrezárt galvánelem jön létre, amelynek anódja a nátriumamalgám és a katódja a grafit, a nátrium-hidroxid oldat az elektrolit. Ismereteink szerint a nátrium-hidroxidot eredményező reakció zömmel az amalgám, az oldat és a grafitkatód közős érintkezésének vonala mentén, viszonylag keskeny felületen játszódik le, ugyanis a reakció sebessége az említett vonal hosszával arányos. A leírt elveket alkalmazva a kutatók törekedtek arra, hogy a nátriumamalgám és az alkohol közti reakció meggyorsítása érdekében az amalgámanód, a grafitkatód és az alkoholét oldat elektrolit érintkezése felületén megnöveljék, egyúttal az elektródok közt lévő elektrolit kicserélődését elősegítsék. A 2.438.963 számú USA-beli szabadalom leírásában foglaltak szerint a nátriumamalgám és a metilalkohol közti reakció meggyorsítható akkor, ha a szilárd elektródot -grafitlemezeket- az amalgám és az alkoholos fázis közti határrétegre merőlegesen és periodikusan fel-le mozgatják úgy, hogy az elektród a mozgása közben mindenkor érintkezésben maradjon mind az amalgám, mind az alkoholos oldatfázissal. Ekkor ugyanis, az időlegesen az amalgám fázisába behatoló grafitelektród a felületén vékony s ezérL kis villamos ellenállású folyadékréteget ragad magával, fgy a reakció lejátszódásához szükséges elektrolitot közbezáró anód- és katódfelület nagyobb, mint a mozdulatlan grafitkatód esetében. Az amalgám fázisából felfelé haladó grafitkatód felületén lévő töményebb alkoholátoldat az alkoholos oldatfázisba diffundál, helyét az alkoholban dúsabb oldatréteg foglalja el úgy, hogy az újból lefelé haladó elektród felületén lévő elektrolit ismét résztvehet a kívánt reakció lejátszódásában. A 2.438.936 számú USA-beli szabadalomban leirt megoldás szerint a grafitkatód és a nátriumamalgám anód érintkeztetését lapos, kád alakú készülékben lévő amalgám szintmagasságának periodikus változtatásával érik el. Ugyanebben a szabadalomban javasoltak szerint a grafitból készült keskeny korongokkal vagy grafittüskékkel ellátott hengereket az amalgám és az alkoholos oldat áramlására merőlegesen elhelyezett, számos tengelyre szerelik fel, a tengelyeket az áramló amalgám tartja forgásban. A 2.336.045 és a 2.761.880 USA-beli szabadalmak grafitrögök, vagy grafitrögök és vasforgács rétegét alkalmazzák katódként. Az ismertetett megoldások szerint vagy e réteget árasztják el riátriumamalgámmal és ezen ét alulról felfelé szivattyúzzák át ellenáramban az. alkoholét oldatot, vagy az alkoholét oldattal elárasztott grafitrőg rétegen permeteztetik felülről lefelé irányban, ellenáramban az amalgám cseppjeit. A fentebb leírt megoldások, bár egyértelműen a nátriumamalgám és az alkohol közti reakció gyorsulását eredményezték, jelentős hátrányokkal és nehézségekkel rendelkeznek, igv, annak ellenére, hogy a készülékek az ellenáramú fázis-érintkeztetés elvét alkalmazzák, az előállított nátrium-metilát oldat töménysége csak 5-15%-os, mivel a reakcióban fejlődő hidrogéngáz buborékai a készülékben lévő alkoholátoldat egészét akadálytalanul keverik, ezzel az ellenáram előnyős hatását rontják. - A grafitkatód lemezek fel-le mozgatása, vagy az amalgémréteg szintjének periodikus változtatása bonyolult segédberendezéseket igényel. - A számos, az áramló amalgám által forgatandó tengelyekre szerelt grafitkorong vagy grafittüskés henger mozgatása az amalgám és a grafitkorongok közti kis súrlódás miatt igen bizonytalan. Az amalgám és a grafit jelentős sűrűségkülönbsége folytán a felhajtóerő a két végén csapágyazott tengelyeket meghajlítani igyekszik, ezért a csapágyak könnyen megszorulnak, igy a korongok, a tüskés hengerek forgása leáll, ennek következtében a kívánt reakciót gyorsító hatás, ezzel együtt a készülék termelőkapacitása jelentősen csökken. A készülék javítása hosszadalmas és költséges.- Az ugyancsak hig alkoholátoldatot előállító, grafitrögöket vagy grafitot és vasforgácsot mint 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
