201014. lajstromszámú szabadalom • Nikkelötvözetből álló anódot és ezüst katódot tartalmazó elektrolitikus cella
HU 201014 B A találmány nikkelötvözetből készült anódot és ezüst katódot tartalmazó elektrolitikus cellára vonatkozik, amely előnyösen alkalmazható 3,6-dikloi -pikolinsav elektrokémiai úton történő előállítá-Sáf 4. A szer.es klórvegyületekben a klór hidrogénnel való helyettesítése elektrokémiai redukció útján ismert és igen fontos folyamat. így például ismert a különböző herbicidek, inszekticidek előállításánál alkalmazott 2,3,5,6-tetraklór-piridin előállítása elektrokémiai redukció útján pentaklór piridinből és 2,3,5,6-tetraklór-piridinből. Hasonlóképpen ismert folyamat a 3,6-diklór-pikolinsav előállítása tetraklór-pikolinsavból vagy 3,5,6-triklór-pikolinsavból. Az elektrokémiai folyamatok gazdaságossága nagymértékben függ az alkalmazott elektrokémiai celláktól, amelyek energia-hasznosítása, elfogadható ára, hosszú élettartama, valamint szelektivitása a kívánt reakció irányában jelentős hatással van a folyamatra. A szerves klórvegyületek redukáláshoz (a klór-hidrogénre való kicseréléséhez) alkalmas cellák minimálisan a következőket tartalmazzák: katód, amelyen az elektrokémiai deklórozás végbemegy, anód, amelyen a víz oxigénné alakul, valamint egy elektrolit, amely kiinduláskor tartalmazza a redukálni kívánt szerves klórvegyületet. A szerves klórvegyületek elektrokémiai redukálásához jelenleg alkalmazott cellákról azonban ismert, hogy az anódjuk nem kielégítő. A grafit anódok minősége igen függ a felhasznált grafit típusától, hajlamosak a törésre, aktivitásukat könnyen elvesztik és szelektivitásuk sem kielégítő. Hátrányuk továbbá, hogy nehézfém nyomokat tartalmaznak, amelyek átmosódnak az elektrolitbe és dezaktiválják a katódot. A grafit-anódot tartalmazó elektrokémiai cellák ily módon igen rövid működési idejűek. A rozsdamentes acélból készült anódok hátránya, hogy igen könnyen korrodeálnak, és ez a korrózió nemcsak az anódra káros, hanem nehézfém ionokkal szemmyezi az elektrolitot és így dezaktiválja a katódot is. íly módon az ilyen cellák élettartama is igen rövid. A fentiek miatt tehát, igen fontos feladat az elektrokémiai szerves klórvegyületek redukciójához megfelelő anód kifejlesztése. A megfelelő anódnak például a következő követelményeknek kell eleget tennie: 1) nem lehet törékeny, méretállandó kell, hogy legyen, 2) korrózióval szemben ellenálló kell, hogy legyen a) vizes, kloridiont tartalmazó alkálikus közegben, b) koncentrált sósavban, c) katódos és anódos potenciál-változások között, 3) ne szennyezze nehézfém-ionokkal az elektrolitot és a katódot, 4) oxigénképzésre alkalmas legyen vizes, klórionokat tartalmazó oldatban, 5) alkalmas katóddal együtt képes legyen szerves klórvegyületekben a klór szelektív módon, hidrogénnel való kicserélésére. A találmány tárgya elektrokémiai cella, amely 1 egy vagy több anódot és egy vagy több ezüstkatódot tartalmaz és alkalmas 3,6-diklór-pikolinsav tetraklór-pikolinsavból vagy 3,5,6-triklór-pikolinsavból reduktív úton váló előállítására, és amely cella anódjának felülete 40-70 tömeg% nikkelt, 5-30 tömegé brómot, 3-25 tömeg% molibdént és adott esetben 5-15 tömeg% egy vagy több valamely következő fémet tartalmazó ötvözettel van bevonva: vas, wolfram, mangán, kobalt. A találmány szerinti elektrokémiai cellában alkalmazott nikkelötvözetből készült anód csökkenti a korróziót, és a szennyeződési és törékenységi problémákat, amelyek az előzőek értelmében a cellák rövid élettartamához vezettek. A találmány szerinti cellában alkalmazott anód nem törékeny, méretállandó, korrózióálló kloridiont tartalmazó alkalikus vizes közegben, koncentrált sósavban és változó anódos és katódos potenciálértékek mellett egyaránt, nem szennyezi sem az elektrolitot sem a katódot nehézfém-ionokkal, kloridiont tartalmazó vizes oldatokból oxigén fejlesztésre képes, továbbá megfelelő katóddal alkalmas szerves klórvegyületekben a klór hidrogénre való szelektív cseréjére. Ilyen nikkel ötvözetek például a következők: Hastalloy C-276 (Cabot Corp.), Inconel 718 és Nimonic 115 (INCO Companies), Ildimet 200, 500 és 700 (Special Metals Corporation), Rene’ 41 (Teledyne Corp.) és Waspaloy (United Technologies Corp.). Előnyösen azok az anódok, amelyek felületén 50-651% nikkelt, 12-20 t% krómot és 4-201% molibdént tartalmazó ötvözet van. Különösen előnyös a Hastalloy C-276 ötvözet, amely 551% nikkelt, 161% krómot, 16 tK% molibdént, 5 t% vasat, 4 t% wolframot, 2,5 t% kobaltot és 11% mangánt tartalmaz. A találmány szerinti elektrokémiai cellában bármely, az alkalmazott közeggel kompatibilis katód felhasználható és amely a találmány szerinti nikkelötvözetű anóddal képes szerves klórvegyületekben a klór elektrokémiai úton hidrogénre való kicserélésére. Előnyösen alkalmazható például a 4.242.183. számú egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett ezüstkatód és különösen előnyös a 4460441. számú egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett expandált ezüstkatód. Mindkét katód esetében a felületen mikrokristályos réteg van, amely kolloidális hidratált ezüstoxidból képződik vizes bázikus közegben. Felhasználásnál a találmány szerinti cellák vizes alkálikus elektrolitot tartalmaznak. Az oldatot kompatibilis, olatban hidroxilionok képzésére képes vegyületek, így például alkálifém-, alkáli földfém- vagy tetraalkil-ammónium-hidroxid adagolásával lúgosítjuk meg. Mivel a klorid-ion a reduktív deklórozási folyamatban melléktermékként képződik, a klorid-ion általában jelen van, de klorid-vegyületek, így például nátrium-, kálium- vagy tetraalkil-ammónium-klorid adagolására is igen gyakran sor kerül. Más kompatibilis vízoldható sók szintén alkalmazhatók. Kompatibilis, vízben oldható szerves oldószerek is alkalmazhatók társoldószerként a víz mellett. Az elektrokémiai folyamatban alkalmazott ionos szerves klórvegyületek, valamint ezek reakciótermékei, szintén komponensei az elektrolitnak. A nemionos szerves klórvegyülete-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
