152376. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektrolízis-termékek előállítására
152376 fragmák meggátolják az anolit és a katolit egymással való keveredését, két félreakció következik be a sóoldat elektrolízise alkalmával. Ezek a következők: cr -Cl2 + e H2 0 + Na+ -* (Na+ + OH") +— H 2 — 2 (1) (2) Az (1) reakció végbemeneteléhez 1,36 V feszültség és ezen felül még a klórnak az anódról való elűzéséhez túlfeszültség szükséges, míg a (2) reakció 0,83 V feszültséget és egy, a hidrogénnek a katódról való elűzéséhez szükséges túlfeszültséget igényel. Az ipari gyakorlatban, a termelés gazdaságossága érdekében, a cellák elektródjaira kapcsolt külső feszültség 3,5 V vagy ennél is magasabb szokott lenni, e feszültség-értéknek a fenti két félreakcióhoz összesen szükséges feszültséggel szembeni többlete főként az említett klór- és hidrogén-túlfeszültség, továbbá az esetleg alkalmazott diafragma, membrán vagy közbenső oldatok (pl. nátriumamalgám) belső ellenállása miatt válik szükségessé. Megjegyzendő, hogy mindkét esetben az oldatban levő ionok elbontásra kerülnek, bár az utóbbi esetben a nátrium, amint elektrolitosan semlegesítődik, reakcióba lép az oldószerként jelenlevő vízzel, hidrogéngázt és nátriumhidroxidot képezve. Az ilyen típusú eljárások esetében a törekvések arra irányulnak, hogy az anódokat és katódokat a lehető legnagyobb mértékben oldhatatlanná tegyék. A jelen találmány szerinti eljárást, amely valamely kémiai terméknek elektrolitos cella segítségével történő* előállítására irányul és amelynek során egy ionizált fémvegyületet elektrolitként folytonosan vezetünk be a cellának az ionvezető részébe, hogy ezáltal az elektrolit koncentrációját állandóan egy megválasztott érték felett tartsuk, az jellemzi, hogy a cellában olyan elektródokat alkalmazunk, amelyeknek legalább az egyike elektrolitosan oldható és így ionokat termel, amelyek az elektrolit ellenkező töltésű ionjaival folytonosan eltávolíthatók termékként az elektród közeléből. A találmány szerinti eljárás egyik előnye, hogy a cella üzemeltetéséhez szükséges elektromos energia csökkenthető, minthogy az elektródok között fenntartandó feszültség az említett kémiai termék képződése következtében csökken. Ha az oldódó elektród anyagát megfelelő módon választjuk meg, akkor mellőzhető is külön elektromos energiaforrásnak a cella üzemeltetése céljából történő alkalmazása. Ilyen esetekben csupán arra van szükség, hogy a két elektródot egymással (rövidre zárva) összekössük, és ezzel már biztosítjuk az elektrolitos reakció végbemenetelét a cellában. A két elektród között egy ionszelektív diafragmát vagy egy perkoláló diafragmát is elhelyezhetünk a cellában, és ezáltal a cellát anódtérre és katódtérre oszthatjuk. A fémvegyületet ebben az esetben a cella említett tereinek 5 egyikébe adagoljuk. Nem lényeges azonban, hogy a cella ilyen diafragmát tartalmazzon, minthogy a képződött kémiai terméket eltávolíthatjuk a cella ionvezető részéről, pl. oly módon is, hogy a !0 cellát a képződő termék azonnali elűzéséhez szükséges mértékben hevítjük. így pl. az alább részletesen ismertetendő példák egyikében a kémiai termék, amelyet a cellában előállítunk, sósav; ebben az esetben a cellát 150 C°-ra he-15 vítjük a sósav kihajtása céljából. Az elektródok egyike vagy mindkettő kívánt esetben gázelektród is lehet; természetesen a gáznak olyannak kell lennie, hogy reakcióba léphessen az elektród felé vándorló ionokkal. 20 A találmány egyik megvalósítási alakja esetében a cellában az anionok számára szelektíven áthatolható diafragmát alkalmazunk, amely egy alumíniumanódot egy katódként szereplő, levegővel átáramoltatható oxigén-gázelektródtól 25 választ el. Az ilyen cellával végzett egyik kísérlet során az anódtér híg alumíniumkloridoldatot tartalmazott, míg a katódtérbe tengervizet tápláltunk be. Az elektródokat rövidre zártuk egymással, amikor is kloridionok vándo-30 roltak a katódtérből az anódtérbe, és az anód oldódása révén az oldatba lépő alumíniumionokkal ezek a kloridionok alumíniumkloridot képeztek, amelyet azután folytonosan eltávolítottunk a cellából. A katódtérben levő tengervíz-35 nek a kloridionoktól való megfosztása magnéziumhidroxid-peroxid komplex képződésére vezetett. Azt tapasztaltuk, hogy a legjobb eredményeket akkor érjük el, ha a katódtérben a pH-érték nem nagyobb 10-nél, előnyösen 0,5 és 10 40 között van. Az ilyen cellával hasznosítható alumíniumvegyületeket és ugyancsak hasznosítható magnéziumvegyületeket termelhetünk egyidejűleg. . A cellában célszerűen két ionszelektív dia-45 fragmát helyezünk el, amelyek egyike kationdiafragmaként, másika pedig anion-diafragmaként szolgál. E két diafragma a cellát katódtérre, közbenső térre (ebbe történik az ionizált fémvegyület beadagolása) és anódtérre osztja 50 fel. Ha az ilyen kétdiafragmás cellát pl. nátriumhidroxidnak sóléből vagy egyéb ionizált fémvegyületként szereplő sóoldatból történő előállítására alkalmazzuk, akkor katódként előnyösen r: oxigén alkalmazható, amely reagál a hozzá vándorló hidrogénionokkal és vizet képez; anódként célszerűen alumíniumot (kereskedelmi tiszta minőségben) használunk, amely a hozzá vándorló kloridionokkal reagálva oldható alu-60 míniumkloridot képez. A hidrogénionoknak a katódon oxigénnel való reakciója és a nátriumionoknak a katód felé való vándorlása következtében a katód közelében nátriumhidroxidoldat képződik. 65 A kation-diafragma arra szolgál, hogy a hid-2
