156806. lajstromszámú szabadalom • Eljárás anódikusan keletkező kénsav hidrogéniónjainak a katódtól való távoltartására
156806 2S04 - + H20 = 2HSC3- -I- 0,5O2 + 2s Az oldat tehát elsősorban nem hidrogén kationokban dúsul az anódioiyamat következtében, hanem — ellentétben az elterjedt felfogással — biszulfát anionokban, és ezáltal lényegesen csökken a sav katód térbe való migrációjának veszélye. A folyamat mechanizmusa kifelé úgy jelentkezik, mintha igen nagy mértékben lecsökkenne a hidrogénionok átviteli száma. Valójában azonban — találmányunk értelmében — az történik, hogy a szulfátionokhoz kapcsolódó protonok a negatív töltés túlsúlya következtében az anód felé vándorolnak. Az oldat az anódtérből újra visszakerül a kicsapókádba, ahol az alkalizált ceHulózxantogenat —SNa csoportjai a biszulfátionokkal —SN csoportokká alakulnak (ez a szálképzés alapfolyamata): HSO4- + —SNa = Na+ + SO4- + —SH; ill. NaHSO,, + —SNa = Na2S0 4 + —SH nagy hőfokfüggése, a tisztítás azonban szintén gyakorlatban is megoldott művelet, és nem tárgya a jelen találmánynak. A katódfolyamatban keletkezett nátriumamal-5 gám a cellából eltávozik, az amalgámbontóba kerül, ott a szokásos és ismert módon elbontják, melynek során lúg keletkezik s ez közvetlenül felhasználható a cellulóz alkalizálására. A higany a bontóból visszaáramlik a cellába. 10 15 20 Az anódioiyamat a kénsavat csak részben regenerálja, mivel a szálhoz tapadó elektrolittal jelentős szulfátveszteség áll elő. A kénsav ennek megfelelő hányadát a találmány szerinti eljárás használata esetén továbbra is tömény kénsavnak a fürdőbe való adagolásával kell pótolni. (Jelenleg1 az egész kénsavszükségletet tömény kénsav bevezetésével fedezik.) A találmány szerinti eljárás „tömény" kénsavat termei, ti. az elektródfolyamatok vizet nem visznek be a rendszerbe, sőt kénsav mólonként egy mol víz elbontásával járnak. Ez igen fontos körülmény a műszálgyártás kedvezőtlen vízmérlege szempontjából: 1 to vágott műszálra kereken 6 to vizet kell elpárologtatni. Ezt a kedvezőtlen vízmérleget a találmány szerinti eljárás nem rontja tovább, (ellentétben számos más javaslatba hozott módszerrel), sőt kismértékben még javítja is azt. A szálképződés alapfolyamatában nátriumszulfátra folyamatosan dúsul. A szállal el nem vitt nátriumionok egy része az elektrolízis során a diafragmán keresztül az anolit ból átvándorol a katolitba, a térerősség hatására. Mivel azonban az áram vezetésében más ionok (szulfát, biszulfát és kismértékben hidrogén) is résztveszmek, ez az ionátvitel nem fedezi a katódfolyamat nátriumigényét. Emiatt a fonófürdőből kell eltávolítani a gyakorlatban is használatos, így a jelen találmány tárgyát nem képező, ismert módszerek valamelyikével. Ezek bármelyikének az a lényege, hogy az oldat résztvesz egy másik körfolyamatban is, melynek során az oldat egy részét bevezetik a kristályosítóba, ott hűtéssel kinyerik a só egy részét dekahidrát formájában, miajd a sóban elszegényedett savban viszont a dekahidráttal elvitt víz miatt dúsult oldatot újra visszavezetik a szálképző kádba. Ismert eljárások (pl. a gyakorlatban is elterjedt Lurgi-Maurer módszer) felhasználásával a kristályosítást össze lehet kapcsolni a só tisztításával és kalcinálásával is. Ez elengedhetetlen követelmény a higanykatód szennyezésekre érzékeny volta miatt. A só tisztítását nagyban megkönnyíti az oldhatóság A találmányunk szerinti eljárás foganatosításakor előnyösen 1—1,8 mól kénsav mellett 2— 2,8 mól nátriumszulfátot tartalmazó fonófürdőt vetünk alá elektrolízisnak, előnyösen 2500—3500 A/m2 áramisűrűséggel, 5—6 V cellafeszültség mel. lett. Az áramhatásfok ebben az.esetben 96%. A .katolit a sóoldó tér és a katódtér között cirkulációban van. N Találmányunk másik fontos alkalmazási területe kénsavas pácolás esetén a pácoldatban keletkező vasszulfát regenerálása. Ezen eljárásnál nem csupán a veszendőbe menő vas- és szulfát visszanyerése a cél, hanem komoly problémát okoz a vasgálioot tartalmazó szennyvíz elhelyezése. Az eddig ismert eljárásoknál a sav hidrogénionjait a katódtérbe való átvándorlástól anionszelektív membrán alkalmazásával tartották vissza, miközben' a katódtérben vasgálic oldat cirkulált s ebből a katódon vas vált le. A katódterméket mint elektrolit vasat értékesítették, a katolit sótartalmát pedig a pácoldatból kristályosítás útján elkülönített sóval pótolták. Ezen eljárások fő hátránya: az anionszelektív membrán csak részben szelektív, a szelektivitás csökken az anolit savtartalmának növekedésével, a membrán élettartalma és mechanikai szilárdsága korlátozott, az ellenállás nagy és ez határt szab az áramsűrűség (= termelékenység) növelésének. Jelen találmányunk tárgya a fenti problémák megoldásával és találmányunk lényegének alkalmazásával: eljárás vastárgyak kénsavas párolásánál nyert oldat regenerálása is oly módon, hogy az anódtérben szulfátsó, előnyösen ammónium-, vagy alkáliszulfát jelenlétében biztosítjuk a savkoncentrációt meghaladó mennyiségben. A találmány szerinti eljárásnál tetszőleges diaíragmát felhasználhatunk az anód- és katódtér elválasztására, nem kell a szelektivitás igényét támasztanunk. Ezt az teszi lehetővé, hogy az anolit szulfátsót, előnyösen ammóniumszulfátot tartalmaz oly töménységben, hogy az oldat sókoncsntrációja meghaladja a savkoncentrációt, ez utóbbi maximuma esetén is. Ennek következtében az anolit lényegében (pl. ammónium) biszulfát oldat, s az anódioiyamat a fentiekben megadottal azonos lesz. A biszulfátoldatot az anódtérből a pácolótérbe vezetjük, ahol a vasoxid a felületről leoldódik pl. a köv. folyamatban: FeO + 2(NH4 )HS0 4 = FeS0 4 + (NHI{) 2 S0 4 + + H2 0 fia A pácoló térben nyert oldat közvetlenül beve-25 30 35 40 45 50 55 60
