DE53392C - Verfahren nebst Apparat zur Abscheidung von Eisen aus Thonerde-, Erdalkali- und Alkalisalzen auf elektrolytischem Wege - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT. Y3

auf elektrolytischem Wege.

Dem Umstände, .dafs schon die Anwesenheit sehr geringer Eisenmengen in Aluminiumsulfatpräparaten deren Anwendung in der Papierfabrikation und Färberei in vielen Fallen ausschliefst, verdanken wir eine grofse Anzahl von Vorschlägen zur Entfernung des Eisens aus Aluminiumsalzlösungen, die aber bisher ohne nennenswerthen Erfolg geblieben sind.

Das diesem Patent zu Grunde liegende Verfahren besteht principiell darin, dafs eine concentrirte, mechanisch in Bewegung erhaltene Aluminiumsulfatlösung bei gewöhnlicher Temperatur unter Anwendung einer negativen Elektrode aus Quecksilber und einer von ihr durch eine poröse Scheidewand getrennten positiven Elektrode aus Graphitkohle oder Blei bei Anwendung geeigneter elektrischer Verhältnisse der Elektrolyse unterworfen wird.

Die Processe, welche sich bei dieser Elektrolyse abspielen, sind nicht nur elektrischer und chemischer, sondern theilweise auch rein mechanischer Natur.

Der elektrische Strom, dessen Hauptwirkung sich auf die in den Aluminiumsulfatlösungen enthaltene freie' Schwefelsäure erstreckt, vermittelt zunächst die Reduction des in denselben sich befindlichen Ferrisulfats zu Ferrosulfat, um dann aus diesem letzteren das Eisen metallisch zu fällen. Dabei werden auch unter den obwaltenden Stromverhältnissen die etwa in den Laugen enthaltenen Schwermetalle erfahrungsgemäfs gefällt; dagegen entzieht sich das Aluminiumsulfat selbst der Wirkung des Stromes und findet nur in nahezu neutralen Lösungen eine geringe Abscheidung von Thonerdehydrat statt.

Das Quecksilber der negativen Elektrode nimmt das gefällte Eisen auf, verbindet sich mit ihm zu einem Amalgam und entzieht es sofort der lösenden Wirkung des Elektrolyten.

Der Anwendung dieser combinirten Wirkung der elektrolytischen Zersetzung einerseits und der negativen Quecksilberelektroden andererseits, auf welche eine Reihe von Beobachtungen führte, ist die Möglichkeit zu verdanken, besagte Eisenbefreiung mit einem nur geringen Stromaufwand durchzuführen. Durch eine Reihe von . vergleichenden Versuchen wurde festgestellt, dafs die Durchführung des elektrolytischen Processes unter Anwendung von negativen Elektroden aus einem anderen Metall als Quecksilber, wie dies bekanntlich vorgeschlagen wurde, einen so grofsen Stromaufwand erheischen würde, das die praktische Verwerthbarkeit eines solchen Verfahrens in Abrede gestellt werden mufs.

Dem Quecksilber der negativen Elektrode kommen aber noch weitere wichtige Eigenschaften zu; so vor allem seine Fähigkeit, das Ferrisulfat zu Ferrosulfat zu reduciren und somit die erste Phase der Stromwirkung wesentlich' zu unterstützen. Die bei diesem chemischen Procefs in Lösung gegangene äquivalente Quecksilbermenge mufs allerdings durch den Strom wieder gefällt werden, allein es ist der hierzu nöthige Stromaufwand bedeutend geringer als der zur Reduction der Eisenoxyd-

verbindung erforderliche, so dafs der Ueberschufs der Reductionsarbeit des Stromes zu Gute kommt.

In vielen Fällen wurde die interessante Erscheinung einer freiwilligen Ausscheidung des Eisens aus dem Amalgam beobachtet, und zwar in Form eines schwarzen Pulvers, welches, trotz der Anwesenheit einer Eisenoxydverbindung, durch seine besondere Widerstandsfähig-, keit gegen die lösende Wirkung des Bades ausgezeichnet war und daher in keiner Weise einen schädlichen Einflufs üben konnte.

Die Nothwendigkeit der Trennung der Elektrodenabtheilungen durch poröse Scheidewände (Thonzellen, Pergamentpapier oder sonstige Membranen) ist einleuchtend, weil sonst durch den elektrolytisch entwickelten Sauerstoff eine Wiederoxydation des Ferrosulfats eintreten könnte; es bedarf ferner kaum der Erwähnung, dafs beim Reinigungsprocefs den Laugen ein Theil der freien Schwefelsäure entzogen wird und in den Abtheilungen der positiven Elektroden sich ansammelt.

Dem sich an der negativen Elektrode entwickelnden freien Wasserstoff kommt auch eine rein mechanische Wirkung zu, darin bestehend, dafs er das Zusammenballen und die Absonderung in Schlammform der in den Laugen suspendirten und durch Filtration allein von denselben nicht vollkommen zu trennenden feinsten Theilchen von Kieselsäure und sonstigen fremden Körpern zu Stande kommen läfst; dieser Vorgang wird noch durch die Thätigkeit des zur Bewegung der Lauge dienenden Rührwerkes unterstützt. Die aus den Elektrolysoren kommenden Laugen lassen sich von diesem Schlamm, in welchem sich mitunter auch geringe Mengen von Thonerdehydrat vorfinden, mit Leichtigkeit durch Filtration trennen und gelangen alsdann zum Eindampfen.

Dem Reinigungsverfahren werden am besten Laugen vom spec. Gew. 1,27 bis 1,29 unterworfen; selbstredend können auch verdünntere Laugen angewendet werden, jedoch bietet dies keinerlei Vortheile und erheischt kostspieligere Anlagen.

Eine Erhöhung der elektrischen Leitungsfähigkeit durch Zusatz freier Schwefelsäure ist nur bei solchen Aluminiumsulfatlaugen von Vortheil, welche weniger als 0,2 pCt. freier Schwefelsäure enthalten; entschieden ohne Vortheil wäre die Erhöhung der Leitungsfähigkeit durch Erwärmung der Flüssigkeit, abgesehen von den hierzu erforderlichen Complicationen der Apparate.

Die einfachen elektrolytischen Apparate, in welchen die Ausführung des Verfahrens vorgenommen wird, finden sich in beiliegender Zeichnung abgebildet; in Fig. 1 ist eine obere Ansicht, in Fig. 2 ein Verticalschnitt nach X-X gegeben.

Am Boden des Steinzeugbehälters A befindet sich eine kreisförmige Vertiefung, welche zur Aufnahme des als negative Elektrode dienenden Quecksilbers Q bestimmt ist; zu diesem letzteren wird die Stromzuleitung L (—■) am zweckmäfsigsten durch den Boden . des Behälters geführt und endet dort in eine Platte P aus Eisen oder Platin. Die zur Aufnahme der aus Graphitkohle oder Blei bestehenden positiven Elektroden E₁ IT₂ E₃ . . . dienenden Zellen Z₁ Z₂ Z_s . . . aus locker gebranntem Thon werden von Holzleisten getragen, welch letztere auf den Rändern des Behälters in passenden Vertiefungen ruhen; eine gemeinschaftliche Stromzuleitung L (+) verbindet die positiven Elektroden mit der Hauptleitung.

Die mechanisch betriebene Rührvorrichtung R ist so eingerichtet, dafs durch ihre Thätigkeit sowohl die Flüssigkeit des Elektrolyten in continuirlicher Bewegung und Strömung gegen die Quecksilberelektrode gehalten, als auch die Oberfläche dieser letzteren bewegt wird; letzteres bethätigt die auf dem Quecksilber .schwimmende Holzleiste D, deren unterer Rand mit Einschnitten versehen ist. Die Schnecke des Rührwerkes wird am besten aus hartem, vulcanisirtem Kautschuk, ferner aus weichem, harzfreiem Holz, emaillirtem Eisenblech etc. angefertigt.

Die Entfernung der gereinigten Laugen geschieht bei H; bei C wird das Quecksilber behufs Reinigung abgelassen.

An Stelle der Steinzeugbehälter können auch solche aus Holz treten. Dabei mufs möglichst harzfreies Holz verwendet werden, und giebt man den Apparaten am besten eine cylindrischeForm; die porösen Thonzellen werden alsdann ringförmig an der Peripherie des Bottichs aufgestellt, im übrigen bleibt die geschilderte Einrichtung beibehalten.

Das vom Quecksilber aufgenommene Eisenamalgam läfst sich von demselben mittelst Filtration durch weiches Leder mit gröfster Leichtigkeit trennen; eine weitere Reinigung des Quecksilbers wird nach den bekannten Methoden auf trockenem oder auf nassem Wege ausgeführt.

Bei der Reinigung eisenhaltiger Alaunlösungen ist die Ausführung nur insofern verschieden , als man zur Vermeidung der Ausfällung von Thonerdehydrat die Laugen mit Schwefelsäure ansäuern mufs. Die Verarbeitung sonstiger eisenhaltiger Lösungen ist, unter Einhaltung geeigneter elektrischer Verhältnisse, mit Rücksicht auf die Leitungsfähigkeit, Concentration und sonstige Momente durchzuführen; kleine Laboratoriumsversuche geben hierüber in kurzer Zeit die nöthigen Aufschlüsse. Selbstverständ-

Claims (2)

1. lieh mufs bei der Reinigung von Chloriden, Nitraten etc. zur Entfernung der dabei in den Abtheilungen der positiven Elektroden gebildeten Zersetzungsproducte in geeigneter Weise Sorge getragen werden.

   Paτεnt-AnSprüche:

   i. Bei dem Verfahren der Abscheidung von Eisen aus Salzlösungen auf elektrolytischem Wege die Anwendung von Quecksilber als negative Elektrode behufs Amalgamation des abgeschiedenen Eisens und behufs gleichzeitiger Reduction der Ferrisalze zu Ferrosalzen.
2. 2. Zur Ausführung des vorstehend genannten Verfahrens ein Apparat, bestehend aus einem Behälter A aus Steinzeug, Holz oder dergleichen, den in porösen Thonzellen oder anderen Membranen Z-. Z₁.

   eingeschlossenen positiven ElektrodenE₁E₂E₃... aus Graphit u. dergl., der durch eine auf dem Boden des Behälters ausgebreitete Quecksilberschicht Q gebildeten negativen Elektrode und der Rührvorrichtung R D.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.