199573. lajstromszámú szabadalom • Poliklór-pikolinát anionok elektrokémiai redukciójánál alkalmazható expandált ezüstlemezből készült katód
2 A találmány tárgya poliklór-pikolinát, előnyösen tetraklór-pikolinát anionok elektrokémiai redukciójára alkalmas expandált ezüst lemezből kialakított katód szerelvény. A 4,242,183 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás pentaklór-piridin lépésenként 2,3,5-triklór-piridinné való redukciójára alkalmas igen aktív ezüst katódot ír le. A 4,217,185 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a fenti katód tetraklór-pikolinát-anionok 3,6-diklór-pikolinát anionokká való redukciójára is alkalmas, mely utóbbi anionokat rögtön 3,6-diklór-pikolinsavvá (3,6-D), egy egyre fontosabbá váló herbiciddé alakítják át. A fenti szabadalmi leírások szerint az ezüst katód (melyet aktiválni kell, például anódosan) tömör ezüst vezető vagy ezüstözött vezető lehet. A vezető bármely formára alakítható, például szita, sík, lap, rúd, stb. lehet. Általában előnyös, ha hengeres katódot, például hengeres ezüsthuzalból készült rácsot alkalmazunk. A 4,217,185 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás félüzemi példájában leírt elektród sík, ezüst huzalból készült hálóelektród, melyet a műanyagból készült cella falához csavaroztak. Azt, hogy a sík elektród valódi és tényleges felülete közötti arány minél nagyobb legyen — mely bármely elektród esetén jólismert kivánalom — a huzalból készült hálóformával biztosítják. Azonban az ezüsthuzalból készült hálóelektród igen drága és nagyüzemi gyártásnál elég jelentős beruházást igényelne. így olyan elektródformákat kerestünk, amelyek hasonlóan nagy abszolút felülettel rendelkeznek, de olcsóbbak. Figyelembevettük azt a jólismert tényt, hogy más, az alak által meghatározott faktorok, például az él nagysága és a nyílások mérete, a „szél“-effektusok, stb. erősen befolyásolják az elektród aktivitását, szelektivitását és hatékonyságát. Az olyan elektrokémiai üzemek költségeit, amelyek folyamatos, átáramlásos üzemelésre tervezett sík és keretes cellákat működtetnek, K.B. Keating és V.D. Sutlic lényegesen alacsonyabbra becsülte akkor, ha expandált lemezből készült elektródokat (anódokat és katódokat) alkalmaznak síklapú elektródok helyett. (The cost of electrochemical cells, AIChE Symposium 185, Electroorganic Synthesis Technology, 75. kötet, 76— 88. old. (1979)). Az expandált lemezből készült elektródokat tartalmazó cellák szerintük gazdaságosabban készíthetők és működtethetők. Ez főként annak a ténynek tulajdonítható, hogy az expandált lemezből készült elektródok mindkét oldalukon érintkezhetnek az elektrolittal, így a 70—80%-kal nagyobb tényleges felületük teljes mértékben kihasználható, míg a sík- és keretelrendezésű cellákban a szilárd elektródok csak egy oldalukon érintkezhetnek az elektrolittal. Arra is rámutattak, hogy az expandált lemezből készült 1 2 elektród a turbulenciát növeli, így az elektródon képződő gáz könnyebben lép ki az elektrolitból. A huzalból készült szitaelektródok természetesen a szilárd elektródokhoz képest előnyösebben lennének használhatók ugyanilyen szempontok alapján, de az áruk általában lényegesen magasabb lenne, mint az expandált lemezből készült elektródoké. A háló- és az expandált lemezből készült elektródok egyaránt lyukacsosak, ezért vastagabbnak kell lenniük, mint a tömör elektródoknak azért, hogy az elektród megfelelően alacsony ohmikus ellenállását megtartsák. Azonban ez a költségfaktor nem lényeges, ha a Keating és Sutlic által említett viszonylag olcsó expandált lemezből készült elektród alkalmazható. A számos elektrokémiai cellatípus közül a sík és tank cellákat találtuk a legmegfelelőbbnek 3,6-diklór-pikolinsav -előállítására Az ilyen típusú cellában az általában síkelrendezésű elektród bármilyen fajtájának mindkét oidala az elektrolitba merül, és ezért a lyukacsos elektródok általában nem előnyösebbek ilyen szempontból. Azonban a háló- és expandált lemezből készült elektródok által biztosított nagyobb felület ebben az esetben is igen fontos lehet. Az ezüst expandált lemez könnyen hozzáférhető és körülbelül fele annyiba kerül, mint az ugyanolyan nagyságú és ohmikus ellenállással rendelkező ezüst huzalból készült szitaelektród. Azonban ez is hajlékony, legalább annyira, mint a fémezüstből készített síklap elektród, ezért valamit hozzá kell erősíteni hátulról a hajlás elkerülése érdekében, ha egy nagyüzemi cellába való, megfelelő méretű elektródot készítünk belőle. Ez nem csak azzal a következménnyel jár, hogy a cella térfogatának egy részét ezek a kitámasztó elemek foglalják el, de a támaszték és az elektród érintkezésének helyén az elektród nem érintkezhet az elektrolittal, így a teljes felülete nem használható ki. Ezen kívül egy expandált lemezből készült elektród hasznos felülete mindössze 60%-a az ugyanolyan nagyságú, összehasonlító méretű lyukakkal rendelkező sík szitaelektródénak. Végül az a kérdés is felmerülhet — a nyílások formája közötti különbség és a két formát meghatározó elemek szempontjából —, hogy az expandált lemez (egyszer aktivált) forma katódként is használható lenne-e poliklór-pikolinát anionok redukciójához. Például az expandált lemez használata során az elektromos mező szükségszerűen valamivel kevésbé egységes az elektród/ellenelektród párok esetén, mint amikor háló formájú elektródokat alkalmazunk. Egy gyakorlott elektrokémikus szerint (Kyriacou, D.K.; Basics of electroorganic synthesis, 15. oldal, John Wiley and Sons, N,Y., N.Y., 1981) az, hogy az elektromos mező egyenletesen legyen elosztva a két elektród között, nem csak nagyon kívánatos, de gyakran igen lényeges a meg5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
