155966. lajstromszámú szabadalom • Folyékony fémkatódos klóralkáli elektrolizáló cella

155966 katód közös térben van elhelyezve, és áram hatására nátrium kationok és klorid anionok veszítik el töltésüket. A higanykatódon a hidrogénleválás túlfeszültsége miatt a nátrium válik ki, amely higannyal érintkezve .niátriumamalgámot alkot, a grafit anódon pedig klórgáz keletkezik a következő elektród reakciók szerint: 2 <Na+-f2 e -2 Na Katód reakció 2 Cr -*Cl2+'2e Anód reakció 2 Na+

+2e -*2 Na 2 H+ +2 e +H2 reakciót a reakció helyettesíti 10 15 így tehát a higanykatódos klóralkáli elektrolizáló cella primer részén az előbbi reakció egyenletek szerint klórgázt, nátriumamalgámot és híg NaCl oldatot kapunk. A nátriumamalgámot a secunder cellába (bontó) vezetve lágyvízzel megbontjuk, amikor is hidrogén gázt, tiszta higanyt és nátronlúgot „ kapunk. A diafragmás eljárástól eltérően a higanykatódos elektrolízisnél tiszta nátronlúgot kapunk, amely nem tartalmaz nátriumhipokloritot és felorátot. Az oldat NaOH-tartalma max. 700 g/l, így közvetlenül bepárlás nélkül is felhasználható. Az elektrolízis során az anód aktivitásának inhomogén volta miatt szénszemcsék peregnek le az anódról és hullanak rá az amalgám felületére. Ez káros mellékreakciókat eredményez. A szénszemcséken hidrogén leválás történik. Ez a hidrogén jut bele a klórgázba, miközben a hidrogén leválással equivalens áramhatásfok romlás áll elő, mert a szénen a hidrogén leválás túlfeszültsége a higanyhoz képest elhanyagolhatóan kicsi. Egyben az elektrolit egy nátriumamalgérn-szén elektródpárt zár, amely mint galvánelem is működik. A szénen ebben az esetben is hidrogén fejlődik, vagyis a SO 35 40 45 és ebből következik egyrészt az áramhatásfok romlás, másrészt a klórgázban a hidrogén olyan mértékben megnövekedhet, hogy cella-, vagy vezeték-, robbanás következhet be. Találmányunk a folyékony fémkatódos klóralkáli eleMrolizáló cellák tökéletesebb megöl- 5

_ dását adja, azonban ismertetését példaképp a higanykatódos rendszerekre vonatkozólag mutatjuk be. Találmányunk egyesíti magában a szilárd katóddal és diafragmával működő cellák és a folyékony fémkatóddal működő cellák előnyeit, mert a folyékony fémkatódos cellákban előállítható termék minőséget és mennyiséget biztosítja a termék nagyfokú tisztasága mellett. Javítja az áramhatásfokot és megszünteti a po robbanásveszélyt. Találmányunk higanykatódos elektrolizálók említett káros mellékreakcióinak keletkezési lehetőségét csökkenti az anód és katód tér. diafragmával való elválasztásával. így folyékony fig 55 fémkatódú diafragmás cellát , alakítunk ki, amelynél az anód és katódteret diafragmával választjuk el, azonban mind az anód, mind a katód teret elektrolittal töltjük fel. A primer cellában keletkezett termék, klórgáz, nátriumamalgám és híg NaCl-oldat. A nátriumamalgám bontása a továbbiakban megegyezik a már ismertekkel. Az anód és katód teret szétválasztó diafragmát, amely az áram útjában lényeges ellenállást nem képez, ráteríthetjük az amalgám felületére, vagy pedig felette kifeszíthetjük. A diafragma anyaga olyan legyen, amelyet jól nedvesít a klóralkáli elektrolízis elektrolitja, de nem nedvesíti az amalgám, enyhe savaknak és enyhe lúgnak egyformán ellenáll (pl. azbeszt szövet). A diafragma szövésének olyan sűrűnek kell lennie, hogy a szénszemcsék ne tudjanak átjutni rajta, ugyan úgy ne juthasson át a higany sem az anódhoz. A találmány minden régebbi és új típusú folyékony fémkatódos klóralkáli elektrolizáló cellánál előnyösen alkalmazható, így az anódokat elhelyezhetjük a diafragmára, vagy fölé, külön alátámasztva, vagy anélkül. A rajz a találmány egy kiviteli példáját ismerteti, ahol a

z 1. ábra a klóralkáli elektrolizáló cella keresztmetszetét, a 2. ábra felülnézetbe mutatja a cella belső részét. A 3. ábra a cella egy részletét mutatja kinyitva, ahol a diafragma egy elrendezési példája látható. Az 1 cella tetszés szerint lehet vas, vagy szigetelt fenekű. A 2 folyékony fémpatak egyenletes elosztásban alkotja a katódot. A 3 diafragma két részre osztja a cellateret úm. katód térre és anód térre. Az anód térben van elhelyezve a 4 anód. Az anódáram bevezetése a 6 anódrúdon történik. Az anód és a katód között áramlik az 5 elektrolit. Az elektrolit biztosítja a diafragma sóoldattal való ellátását. A cella 7 fedéllel van lezárva. A találmány alkalmazása révén elérhető előnyök az alábbiakból származnak: A pólus távolság a diafragma vastagságának mértékére csökkenthető. A cellák üzemi hőmérséklete viszonylag alacsonyabb lesz, emiatt emelhető az áramsűrűség, vagyis a terhelés.. Megszűnik a rövidrezárási veszély. A hidrogén leválási veszélye csökken. Magasabb nátrium koncentráció engedhető meg az amalgámban. (Kevesebb a cellába töltendő higanymennyiség). A klórgáz tisztasága nagymértékben növekszik, ezért a cseppfolyósítás egyszerűbb, legtöbb esetben el is hagyható. Megszűnik a robbanásveszély. Kisebb a fajlagos grafit-fogyasztás, az oxigén-kiválás csökkenése miatt, ugyanis a katód 2