183118. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés elektrolitikus anyagátvitelre
1 183 118 2 mutatja. A 2. ábra, ahol az 1. ábrának megfelelő részeket ugyanazokkal a vonatkoztatási számokkal jelöltük, feltünteti a 9 cellafenéken áramló 8 higanykatódot is. Amint a 2. ábrán látható, az 1. ábra szerinti 1 anód nagy A felületein keletkező klórbuborékok két egymással szomszédos 7 terelőlap felfelé összetartó felületeibe ütköznek, így a buborékok sűrűsége az elektrolitban egyre nagyobb lesz a terelőlapok felső szélei felé, annak következtében, hogy a buborékok felfelé áramlásának irányára merőleges metszet egyre keskenyebb lesz. Ennek fordítottja történik az 1. ábra szerinti 1 anód kis B felületein keletkező klórbuborékokkal, amelyek két egymással szomszédos 7 terelőlap felfelé széttartó felületei között emelkednek fel az elektrolitban. Az elektrolitot és az abban diszpergált klórbuborékokat tartalmazó folyadék, amely két felfelé öszszetartó felület, illetve két felfelé széttartó felület között helyezkedik el, különböző sűrűségértékekkel rendelkezik, miáltal felfelé irányuló áramlás jön létre az összetartó felületek közötti folyadékban, és lefelé irányuló áramlás lép fel a széttartói felületek közötti folyadékban. Ez az áramlás, amelyet vázlatosan a 2. ábrán feltüntetett nyilak jelölnek, képes koncentrált sóoldatot szállítani az elektródák közötti rés feletti részből, és egy nagy koncentrációgradiens keletkezése ellen hat az elektródák közötti résben levő sóoldat és az anód-struktúra felett elhelyezkedő sóoldat között, ami a klór-anionok számának az elektrolízis következtében fellépő csökkenése eredményeként jönne létre. A sóoldat viszszafelé áramlása következtében az anionok erőteljesen áramlanak az anód hálós szerkezetén, miáltal jelentősen javul a konvektiv tömeg- (azaz klorid-) szállítás az anódfelülethez. Ez a hatás gyakorlatilag egyenletesen érvényesül az anód egész fellületén, és nem keletkeznek koncentrációgradiensek az anódfelület síkja mentén. A 7 terelölapok effektiv magassága általában 30 és 100 mm között van, és a 7 terelőlapok vagy az 5 elosztórudakhoz, vagy az 1 anódhoz rögzíthetők, vagy esetleg mind a kettőhöz. Ha szükséges vagy lehetséges, kívánatosabb, hogy a 7 terelőlapokat felső vagy alsó széleik mentén rögzítsük, úgyhogy hatásuk tetszőlegesen változtatható legyen hajlásszögük beállításával vagy az 1. ábra szerinti nagy A felület és a kis B felület arányának változtatásával, egy adott elektrolízis-cella követelményeinek megfelelően. A 7 terelőlapok effektiv magassága szintén növelhető, ezek felső széleinek függőleges meghosszabbításával. Bár lényegében sík terelőlapokat ábrázoltunk, a terelőlapok ívelt felületűek is lehetnek, azaz hajlásszögük folytonosan változhat a terelőlap magassága mentén, és így Venturi-típusú változó keresztmetszetű csatorna jön létre a felfelé összetartó terelőlap felületek között felemelkedő folyadék számára, vagy a terelőlapok hajlásszöge lépésenként változhat, tehát törtvonalú terelölapprofil jön létre. Még előnyösebb, ha a terelőlapok hajlásszöge a lyukacsos elektródaszerkezet síkjához képest egyenlő vagy nagyobb, mint 45°, legalább a terelőlapok effektiv magasságának egy jelentős szakaszán. A 3. ábrán a találmány szerinti hidrodinamikus eszköz egy másik előnyös kiviteli alakja látható, ahol a hidrodinamikus eszköz egyesítve van az anód áramelosztó szerkezetével és gyakorlatilag helyettesíti az 1. és 2. ábra szerinti másodlagos 5 elosztórudakat. Egy titánból vagy más fémből készült 10 lemez trapézhullámalakúra van hajlítva. A trapézhullámok alsó és felső alapjai teljes hosszúságukban nyitottak a kicsiny 11 szakaszok kivételével, amelyek az oldalsó végeken és a hullámok egy vagy több pontjában helyezkednek el. Ezek a lemez hajlítása után vagy a lemez hajlítása előtt alakíthatók ki, amikoris az utóbbi esetben a lemezen a hajlítás előtt megfelelő bemetszéseket kell kialakítani. Egy vagy több titánból készült elsődleges 12 elosztórúd van a trapézhullámokhoz hegesztve, és össze van kötve egy vagy több áramvezető 13 oszloppal. Általában a 10 lemezből kialakított trapézhullámok alapjaihoz van forrasztva egy sorozat 14 titánrúd, amelyek egy elektrokatalitikus anyagból álló réteggel vannak bevonva, és a 15 anódot alkotják. Egy titánból vagy más fémből készült expandált lemez, amely hasonló módon egy elektrokatalitikus bevonattal van ellátva, helyettesítheti a 14 titánrudak sorozatát. A 10 lemezből álló trapézhullámok lejtős oldalai ugyanazt a funkciót látják el, mint az 1. és 2, ábra szerinti 7 terelőlapok, valamint az 1. és 2. ábrán feltüntetett másodlagos 5 elosztórudak. A 3. ábra szerinti kialakításnál a terelőlapok hajlásszögének beállítása az anód-struktúra összeszerelése után már nem lehetséges. így a trapézhullámok alakját előzetesen kell meghatározni az adott cella viszonyainak megfelelően. Ezenkívül ebben az esetben a hidrodinamikus eszköz nem készíthető műanyagból. A 3. ábra szerinti kialakítás viszont azzal a további előnnyel jár, hogy nő a hegesztési pontok száma a 10 lemez és a 15 anód lyukacsos szerkezete között, ugyanolyan súlyú titán és ugyanolyan áramvezető fémkeresztmetszet mellett. Ez csökkenti az ohmos feszültségesést a lyukacsos szerkezetű 15 anódban. A 4. ábra egy modern higanykatódú cella keresztmetszetét mutatja nátriumklorid elektrolíziséhez, amely cella fel van szerelve a találmány szerinti hidrodinamikus eszközzel a sóddal cirkuláltatá- ,ához az elektródák közötti hézagban. A cella lényegében egy lapos acélból készült 16 aljat tartalmaz, amely hosszirányban kissé lejtős, és egy áramforrás negatív pólusához csatlakozik. A higany a 17 bemenetén lép be, és egy folytonos, egyenletes folyadékréteget képez a cella alján. A cella falaihoz tömítetten rögzített 18 gumilap az elektrlízis-cella és a 19 anódok sorozatának fedelét képezi, ahol a 19 anódok a 18 gumilap fölött, az ábrán fel nem tüntetett tartókra vannak felfüggesztve, és az áramló higanykatóddal párhuzamosan, attól néhány mm távolságra vannak elhelyezve. A 19 anódok megfelelő módon az áramforrás pozitív pólusára csatlakoznak. A telített sóoldatot a 20 bemenetén át visszük be a cellába, a kimerült sóoldatot pedig a keletkezett klórral együtt a 21 kimeneten át távolijuk el. A cella működése folyamán a klorid-ionok a 19 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
