DE2011610C3 - Verfahren zur Gewinnung eines Metalls aus einer Spuren des Metallions enthaltenden Lösung mittels Elektrolyse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines Metalls aus einer Spuren des Metallions enthaltenden Lösung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Lösung in einer Elektrolysezelle elektrolysiert, während man diese Lösung durch eine poröse Kathode zur Abscheidung des Metallions in dieser Kathode führt und das Metall von der Kathode gewinnt

Bisher wurden die. verschiedensten Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus Lösungen angewandt Beispielsweise wurden große Mengen an Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Cobalt Blei, Antimon, Wismuth, Indium, Quecksilber und Zinn jedes jähr unter Anwendung von elektrolytischen Refining-Verfahren und Elektrogewinnungsmethoden hergestellt. Die Elektrogewinnung von Kupfer ist typisch für die Gewinnung solcher Metalle. Das Kupfer wird elektrolytisch auf unlöslichen Anoden wie beispielsweise solchen aus Antimon-BIei-Legierungen niedergeschlagen. Jede dieser bekannten Elektrorefining- und Elektrogewinnungsmethoden erfordert die Verwendung von relativ konzentrierten Lösungen des jeweiligen Metalls. Beispielsweise beträgt bei der Elektrogewinnung von Kupfer der Kupfergehalt in der Lösung normalerweise 35 g/l.

Die Erfindung stellt ein elektrolytisches Verfahren zur Gewinnung von Lösungen, die nur Spuren der Metalle enthalten, beispielsweise 1000 bis 10 000 μ/1 bereit, wodurch es ermöglicht wird, das jeweilige Metall aus zuvor nicht verwendbaren Quellen zu gewinnen. Lösungen, die Spuren solcher Metalle enthalten, stehen aus den verschiedensten Quellen zur Verfügung· Beispielsweise stehen beachtliche Mengen wäßriger Lösungen zur Verfügung, die verbrauchte Katalysatoren enthalten, insbesondere palladiumhaltige Lösungen. Zu den weiteren Quellen gehören verbrauchte Galvanisierungsbäder, Abwasser bei der Erzgewinnung, Seewasser (insbesondere in Form konzentrierter entsalzter Solen) und Salzlösungen aus Quecksilberzellen (insbesondere solcher, die dimensionsbeständige Elektroden verwenden wie beispielsweise solche aus Platin oder Rutheniumoxid}.

Die Metallspuren können aus jeder Art von verschiedenen Lösungen entfernt werden. Beispielsweise können derartige Metalle aus konzentrierten oder verdünnten wäßrigen alkalischen Lösungen wie beispielsweise Natriumhydroxid, aus sauren Lösungen wie beispielsweise Salzsäurelösungen oder aus wäßrigen Salzlösungen entfernt werden. Außerdem kann jedes Metall gewonnen werden, das unter den jeweiligen Elektrolyscbedingungen ein weniger kalodisches Abscheidepotential besitzt als das Potential, das an der

Kathode gebildet wurde. Die Metalle können in Spuren vorliegen wie beispielsweise JOOO bis 15 000 μ/l und selten weniger als 200 oder mehr als 50 000 μ/l. Zu diesen Metallen gehören Quecksilber, Kupfer, Eisen, Nickel, Blei, Vanadin, Mangan, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin, Gold und Silber,

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Lösung durch eine Elektrolysezelle geführt, die eine poröse Kathode besitzt, und das Metall scheidet sich in der porösen Kathode ab. Es können verschiedene Verfahren zur Entfernung des Metalls aus der Kathode angewandt werden. Eine der einfachsten Methoden besteht darin, das Metall zu destillieren, was besonders bei der Quecksilbergewinnung bevorzugt wird. Ferner kann das Metall von der Kathode dadurch gewonnen werden, daß man die Kathode verbrennt oder die Kathode selbst auflöst. Dieses Verfahren ist besonders bei seltenen oder wertvollen Metallen wie beispielsweise Gold, Palladium, Ruthenium und Platin anwendbar. Die Metalle können außerdem chloriert werden, indem man Chlor durch die Kathode leitet und als Metailchlorid gewonnen werden. Üblicherweise jedoch wird das Metall aus der Kathode dadurch gewonnen, daß man das Metall als Salz in einer wäßrigen Lösung in konzentrierter Form wieder auflöst and zwar mit Hilfe chemischer Maßnahmen oder durch Umkehren der Zellpolarität. Beispielsweise kann die Konzentration des Metalls um das 20Ofache erhöht werden. Das Metall kann dann aus der konzentrierten Lösung mit Hilfe irgendeines der üblichen Verfahren, wie sie typischerweise bei der Elektroplattierung. Elektrorefining und Elektrogewinnung angewandt werden, gewonnen werden. Wahlweise kann das Metall aus der konzentrierten Lösung mit Hilfe irgendeines anderen üblichen Verfahrens wie Ausfällen oder Ionenaustausch gewonnen werden. Im allgemeinen enthält die ursprüngliche Lösung das gewünschte Metall zusammen mit anderen Metallen. Es kann erwünscht sein, das gewünschte Metall aus der Lösung selektiv zu entfernen. Das Metall kann aus der Lösung dadurch selektiv entfernt werden, daß man das Potential der Kathode kontrolliert und zwar relativ zu einer Standardelektrode, typischerweise einer Kalomel- oder Wasserstoffelektrode. Jedes Metall, dessen Abscheidepotential gleich oder geringer

Tabelle I

ist als dieser Wert, wird sich in der porösen Kathode abscheiden. Metalle, die ein elektropositiveres Abschvidepotential besitzen als das gewünschte Metall, werden in der Lösung bleiben und duroh die Zelle hindurehströmen. Wenn man nur Edelmetalle von der Lösung entfernen will, kann das Potential bei einem Punkt gehalten werden, an dein sich nur Edelmetalle abscheiden und andere elektropositivere Metalle als die Edelmetalle durch die Zelle hindurchströmen. Außerdem kann die Lösung, wenn sie mehrere Metalle enthält, durch eine Reihe von Zellen geführt werden, wobei jede eine Kathode mit einem unterschiedlichen Potential besitzt Dabei wird jede Zelle ein anderes Metall aufnehmen.

In Fig. 1 wird die Zelle 10 gezeigt, die zur Durchführung der Erfindung verwendet werden kann. Diese Zelle besteht aus einem Zellbeliälter oder Körper 11 einer porösen Kathode 12 und einer Anode 13. Die erfindungsgemäße Zelle 10 kann jede beliebige Größe oder Form besitzen. Die abgebiMfia Zelle 10 besitzt einen zylindrischen Zellkörper Ii. Dieser Zellkörper 11 kann aus jedem beliebigen Material konstruiert sein solange die Teile, die mit den Lösungen in Berührung stehen, d.h. die Innenflächen, gegenüber jeglicher korrosiver Wirkung der Lösungen beständig sind. Beispielsweise kann Glas verwendet werden oder aber Stahl, der mit Gummi oder Plastik ausgekleidet ist Der Zellkörper 11 enthält eine zylindrische Seitenwand 14 und ein Paar Endwände 17 und 18, von denen jede eine

Öffnung 21 bzw. 22 zum Einführen oder Entfernen der Lösung aufweist Der Zellkörper 11 enthält außerdem ein Paar Ventile 25 und 26 zur Entfernung der Produktgase aus der Zelle.

Eine Kathode 12 besteht aus einem porösen Elektrodenmaterial und ist innerhalb des Zellkörpers 11 so eingebaut, daß die Lösung nicht um diese Kathode herum sondern durch diese poröse Kathode 12 durchlaufen muß. Zwar kann die Kathode aus unterschiedlichen porösen Materialien mit unterschiedlicher Porosität bestehen, vorzugsweise besteht sie jefi«)ch aus einem elektroleitfähigem kohleartigem Material, beispielsweise Graphit oder Kohle. Typische Beispiele eines solchen porösen Graphits oder einer solchen Kohle werden in Tabelle I wiedergegeben.

	Poröse Kohle	1,025	1,025	Mechanische Eigenschaften	Druck	Biege	%uale	Durch-	M indes t-	Durchschnittsdurch	Wasser*)
	Typ A	1,041	1,041	kg/cm2	festig	festigkeit	Porosi	schniltl.	dufchmesser	lässigkeit
	Typ B	1,057	1,057		keit		tät	Poren	der zurückge		. I/m2/Min.
	Typ C	Poröser Graphit	1,057	Zug				durch	haltenen	Luft**)
	Typ D	festig	56,2	21,1		messer	Teilchen		3,666
	Typ E	keit	63,3	35,2		cm	cm	m3/m2/Min	1,222
Gewicht	Typ F		70,3	42,2					407,4
kg/cm3	Typ G	7,03			48	0,0119	0,0063 ·	3,046
	14,1	28,1	14,1	48	0,0058	0,0023	0,9138	3,666
	21,1	35,2	21,1	48	0,0033	0,0013	-	1,222
		42,2	28,1					407,4
	4,92	35,2	17,6	48	0,0119	0,0063	3,046	1,222
10,5		48	0,0058	0,0023	0,9138
14,1		48	0,0033	0,0019	-
7,73	4R	0,0048	0,0020	-

*) Wasser von 21"C-O,3i atü - Platte 2,54 cm dick

**) Luft von 21'C mit 15% relative Feuchtigkeit - 5,08 cm Wasserdruck - Platte 2,54cm dick. Luflvolumen gemessen bei einem Druck von 760 Millimeter Hg und 21 C

Anstelle der kohleartigen Materialien können auch andere Materialien verwendet werden wie beispielsweise gesintertes Metall oder Schwamm, vorausgesetzt, daß diese Materialien die Bedingungen in der Zelle aushalten ohne sich dabei zu zersetzen und vorausgesetzt, daß diese Materialien sehr kleine Poren oder Kanäle besitzen, beispielsweise im Bereich von 0,012 bis 0,15 cm und vorzugsweise zwischen 0.0025 und O,OI27cm. Beispielsweise können als poröse Kathode Titan- oder Zirkoniumschwamm verwendet werden und ein Metall aus der Platingruppe kann in diesem .Schwamm abgeschieden werden. Das Metall aus der Platingruppe würde die elektroleitfähige Oberfläche liefern, wenn die Polarität der Zelle umgekehrt wird, die Kathode sollte außerdem aus einem Material bestehen, das gegenüber den Bedingungen und Materialien in der Zelle beständig ist und /war den kathodischen bedingungen wahrend des normalen Betriebes ais auch den Bedingungen, die vorliegen, wenn die Zelle nicht in Betrieb ist. l'cncr sollte die Kathode vorzugsweise gegenüber den anodischen Bedingungen beständig sein. die während eines bevorzugten Metallgewinnungsverfahrens, bei dem die Polarität umgekehrt wird, herrschen. Die erforderliche Dicke der Kathode kann in Abhängigkeit verschiedener Faktoren schwanken wie beispielsweise vom Kathodcnmaterial. Porosität der Kathode und Fließgeschwindigkeit der Lösung. |edoch beträgt die Dicke im allgemeinen zwischen 0.63 und 12 cm. Die Kathodendicke kann auch nur 0.16 cm betragen vorausgesetzt, daß sie aus einem Material konstruiert ist. das die erforderliche Festigkeit und Starrheit besitzt.

Die Anode 13 kann aus jedem elektroleitfähigcn beständigen Material bestehen. Vorzugsweise besitzt die Anode eine geringe Überspannung und ist gegenüber Korrosion und/oder Zersetzung beständig, wenn der elektrische Strom unterbrochen wird oder die Polarität umgekehrt wird. Die Anode besteht vorzugsweise aus einem nichtporösen beständigen elcktroleitfähigen kohleartigen Material wie Kohle oder Graphit.

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einem Metall der Platingruppe oder mit einem Metall der Platingruppe beschichtetem Titan bestehen. Der hier verwendete Ausdruck Metalle der Platingruppe umfaßt sämtliche Metalle der Platingruppe, nämlich Ruthenium. Rhodium, Palladium, Osmium. Iridium und Platin. Außerdem können die Oxide der Platinmetalle oder Gemische aus zwei oder mehreren solcher Oxide als Beschichtung für Titanmetall verwendet werden.

Die Kathode i2 enthält einen elektrischen Anschluß 23 und Anode 13 enthält einen elektrischen Anschluß 24. wodurch die Zelle 10 an eine Quelle eines elektrischen Potentials angeschlossen werden kann. Die Zellspannung sollte 5 Volt oder weniger betragen und die Stromdichte sollte unter derjenigen liegen, bei der sich die Lösung selbst schnell zersetzt Auf jeden Fall sollte die Kathode mindestens so kathodisch sein, wie das Abscheidepotential für das gewünschte Metallion unter den jeweiligen Elektrolysebedingungen.

Die Strömungsrichtung durch Zelle 10 kann von der Anode stromaufwärts zur Kathode oder umgekehrt stromabwärts zur Kathode sein. Wenn Zelle 10 mit der Anode stromaufwärts zur Kathode verbunden ist strömt die Lösung durch die Öffnung 22 in die Zelle ein. strömt um die Anode 13 und anschließend durch die poröse Kathode 12. Die Lösung verläßt die Zelle dann durch Öffnung 21. Die Zelle 10 kann mit der Anode 13 stromabwärts zur Kathode verbunden werden, indem man die Lösung durch öffnung 21 in die Zelle einströmen läßt. Die Lösung strömt durcii die poröse Kathode 12. von da aus in Berührung mit Anode 13 und durch Öffnung 22 wieder aus der Zeile heraus.

j Die in Fig. 2 gezeigte Zelle 110 ist eine andere Zellenkonstruktion, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann. Die Zelle 110 enthält einen Zellbehälter 11 f. eine poröse Kathodf 112 und eine Anode 113. Der Zcllbehälter 111

in kann aus jedem Material bestehen, das gegenüber den verwendeten Lösungen beständig ist wie beispielsweise Stahl mit einer Gimimibcschichtimg 109 Sie enthält außerdem eine zylindrische Seitenwand 114 und eine Endwand 117 und einen Deckel 118. Die Seitenwand 114

Γι hai eine Öffnung 121 /um Einführen der Lösung in die Zelle 110 und der Deckel 118 hat eine Öffnung 122 zum Entfernen oder Einführen der Lösung in die Zelle 110.

DlL* Κίΐίίιυικ: i 12 kiiiü'i uns jcdci'ii geeigneten porftSCPi

Elektrodenmaterial bestehen wie es bezüglich Kathode

in 12 in Zelle 10 besehrieben wurde. Die Kathode 112 der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Rohr mit einer Seitenwand 123 und einer Endwand 124. Ein radial verlaufender Flansch 130 ist am oberen Ende der Kathode 112 angebracht, um diese Kathode im

r> Zellkörper 111 zu tragen. Zum Anschluß der Kathode an die Stromquelle befindet sich eine Schraube 131 am Flansci. 130. Die Kathode 112 ist zweckmäßigerweise gegenüber dem Deckel 118 und dem Behälter 111 abisoliert. Die Abmessungen der Kathode 112 können in

in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der die Lösung behandelt v/erden muß, gewählt werden. Außerdem können eine Vielzahl parallel geschalteter Zellen verwendet werden, wenn große Mengen an Lösung zu behandeln sind. Ebenfalls können zwei oder

r> mehrere Zellen in Serie geschaltet sein, insbesondere in gewissen Situationen, in denen bestimmte Metalle einzeln in jeder dieser Zellen abgeschieden werden sollen. Die Wände 123 und 124 der Kathode 112 sind vorzugsweise so weit vom Zellbehälter 111 entfernt, daß

4Π die Lösung durch den Zwischenraum 125 frei fließen L'nnn

Die Anode 113 kann aus jedem Material sein, das gegenüber der vorherrschenden Bedingung beständig ist. Selbstverständlich muß die Anode 113 die erforderli- > ehe Elektroleitfähigkeit besitzen, und es kann typischerweise undurchlässiger Graphit verwendet werden. Die Anode 113 kann mit dem Deckel 118 beispielsweise durch Schraube 127. verbunden sein und kann gegebenenfalls gegen den Deckel 118 abisoliert sein.

ίο Die Schraube 127 wird außerdem als Anschluß der Anode 113 an eine Stromquelle verwendet Die Anode 113 ist innerhalb der rohrförmigen Kathode 112 konzentrisch angeordnet und ist vorzugsweise von allen Punkten der Kathode 112 so weit entfernt daß die Lösung in dem Zwischenraum 126 unbehindert fließen kann. Ein gewindeförmiger Stopfen 133 ist am Boden der Zelle angebracht, um Flüssigkeit abziehen zu können.

Beim erfindungsgemäßen /erfahren wird die Lösung, die Spuren des Metalls in Form von.Ionen enthält durch eine poröse Kathodenzelle geführt, während die Kathode unter einem ausreichenden elektrischen Potential steht um das Metall abzuscheiden.

Die Fließgeschwindigkeit der Lösung durch die Zelle kann in Abhängigkeit von bestimmten Faktoren wie Dicke der Kathode, Porosität der Kathode und Menge des Metalls, das aus der Lösung zu entfernen ist. schwanken. Es erwies sich als zufriedenstellend, eine

Fließgeschwindigkeit von etwa 5 bis 29 kg/Min, der Lösung pro Quadratmeter der Kathodenstirnfläche stromaufwärts zu verwenden, wenn etwa 4000 μ Quecksilber pro Liter der Salzlösung entfernt werden sollen. Die verwendete Zelle war im wesentlichen wie die Zelle 10 und besaß eine poröse Graphitkathode vom Typ F mit einem Durchmesser von 5 cm und einer Stärke von 3,6 cm. Zum erfindungsgemäßen Verfahren gehört außerdem, die Gewinnung des Metalls aus der Kathode mit Hilfe irgendeines der üblichen Verfahren. Ein höchst bevorzugtes Verfahren zur Gewinnung des Metalls besteht darin, die Kathode so stark zu erhitzen, daß das Metall verdampft und anschließend das Metall zu kondensieren. Dieses Verfahren ist zur Gewinnung von Quecksilber äußerst günstig. Ein anderes bevorzugtes Verfahren besteht darin, die Polarität in der Zelle umzukehren, während Kathode und Anode mit einer elektroleitfähigen Lösung in Berührung stehen. Das Metall geht dadurch wieder in Lösung, jedoch in einer konzentricrteren Form. Eine Lösung kann beispielsweise ein oder mehrere Male im Kreislauf durch die Zelle geführt werden. Ein solches wiederholtes Führen der Lösung durch die Zelle erhöht die Metallionenkonzentration wesentlich. Beispielsweise kann die Metallionenkonzentration mehr als 200- oder 300fach gegenüber der ursprünglichen Lösung erhöht werden.

Die Lösung, in der das Metall wieder in Lösung geht, kann irgendeine konzentrierte oder verdünnte elektroleitfähige Lösung sein, wie wäßrige alkalische Lösungen wie typischerweise Natriumhydroxid, wäßrige saure Lösungen wie typischerweise Salzsäure oder wäßrige Salzlösungen wie typischerweise Natriumchlorid. Die Lösung, in der das Metall wieder in Lösung gehen kann, kann eine andere sein als diejenige, aus der das Metall ursprünglich entfernt worden war. Beispielsweise kann das Metall ursprünglich aus einer Nitratlösung entfernt worden sein, und in einer Chloridlösung als Chlorid wieder in Lösung gegangen sein. Daher kann das Metall in Form seines bevorzugten Salzes gewonnen werden. Gegebenenfalls kann das Elektrodenpotential durch selektive Entfernung bestimmter Metalle aus der porösen Kathode gesteuert werden. Das (vietaii kann aus der konzentrierten Lösung entfernt werden durch übliche Methoden wie beispielsweise Elektroplattieren auf einer festen Kathode. Ein weiteres Verfahren zur Gewinnung des Metalls besteht darin, daß man eine verbrennbare Kathode verwendet, und dieselbe verbrennt, wobei nur das Metall als Rückstand übrigbleibt.

Eine Ausführungsform der Erfindung dient zui Reinigung einer Salzlösung, die durch eine Quecksilberkathodenzelle geführt wurde und betrifft Vorrichtungen, durch die Quecksilber und andere metallische Verunreinigungen schnell und leicht aus der Salzlösung entfernt werden können, wodurch eine Salzlösung gewonnen wird, die in anderen Verfahren eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann eine solche Salzlösung in einer Diaphragmazelle elektrolysiert werden und der dabei entstehende Wasserstoff zur Herstellung von Ammoniak verwendet werden. Die. Salzlösung sollte weniger als 20 Mikron Quecksilber/1 enthalten, «> kann jedoch 50 Mikron pro Liter enthalten. Die Salzlösung sollte möglichst nicht mehr als 100 Mikron Quecksilber/I enthalten.

Wie aus Fig.4 ersichtlich ist wird die Salzlösung in eine Quecksilberkathodenzelle eingespeist, in der die Elektrolyseprodukte Amalgam und verarmte Salzlösungen sind. Das Amalgam wird in einer Vorrichtung zum Bloßlegen unter Bildung von Quecksilber, Wasserstoffgas und Natriumhydroxid behandelt. Das Quecksilber wird in der Quecksilberkathodenzelle im Kreislauf geführt. Die verarmte Salzlösung wird zur Entfernung von freiem Chlor behandelt, mit einem Alkalimetallhalogenid angereichert und dann zur Entfernung der metallischen Verunreinigungen in der porösen Kathodenzelle behandelt. Mindestens ein Teil der gereinigten Salzlösung kann in einer Diaphragmazelle elektrolysiert werden, um Alkalimetallhydroxid oder Natriumhydroxid und Wasserstoff zu bilden. Der Wasserstoff wird unter Bildung von Ammoniak mit Stickstoff umgesetzt oder für andere Zwecke verwendet.

Salzlösungen, die 100 bis 350 g Natriumchlorid pro Liter der Lösung enthalten, werden erfolgreich behandelt. Jedoch können Salzlösungen, die mehr oder weniger Natriumchlorid enthalten, ebenfalls mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gereinigt werden. Die Salzlösung wird selten weniger als 50 g Natriumchlorid pro Liter enthalten. Für praktische Zwecke sollte die Salzlösung vorzugsweise sauer mit einem . pH-Wert von 1 bis 5 sein, obgleich auch Salzlösungen, die alkalisch sind, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigt werden können. Wenn die Salzlösung wesentliche Mengen, d. h. gelöstes Chlor, enthält, sollte die Chlormenge, die vorliegt, vorzugsweise vor der Behandlung in der Zelle verringert werden. Vorzugsweise sollte die Salzlösung weniger als 0,003 g freies Chlor pro Liter enthalten.

Die Salzlösung kann auch 0,01 g freies Chlor pro Liter enthalten, sollte jedoch möglichst nicht 0,1 g freies Chlor pro Liter enthalten. Das Chlor kann dadurch entfernt werden, daß man die Salzlösung durch einen üblichen Dechlorierungsturm führt, worin ein Luftstrom, der durch die Salzlösung geblasen wird, das gelöste Chlorgas davonträgt.

Die Erfindung ist in erster Linie auf die Entfernung metallischer Verunreinigungen, die in einer Salzlösung vorliegen, gerichtet, insbesondere solcher, die in Form von komplexen Anionen wie HgCU vorliegen. Solche Anionen, die negativ geladen sind, neigen dazu, die Kathodenzone üblicher Zellen zu meiden. Die vorliegende Erfindung überwindet dieses Frobiem dadurch, daß die Salzlösung durch eine Kathode mit sehr feinen Löchern oder Poren geführt wird. Die negativ geladenen Anionen werden dadurch in sehr enge Berührung zur negativ geladenen Kathode geführt, wodurch die elektrolytische Abscheidung des Metalls an der Kathode erleichtert wird.

Andere metallische Verunreinigungen wie Eisen werden näher an der Anode abgeschieden, beispielsweise wurde eine wesentliche Menge an der äußeren Fläche der Kathode, die der Anode benachbart ist, beobachtet. Beispielsweise wurde eine poröse Kathode aus einer Zelle geprüft, die 230 Stunden lang in einer Stromab wärts-Anordnung betrieben worden war, indem man die Kathode in 5 gleiche Segmente teilte. Das erste Segment (d.h. das Segment, das sich der Anode am nächsten befand) enthielt 9,1 % der gesamten Quecksilbermenge und 58,7% der gesamten Eisenmenge, die abgeschieden worden war. Das dritte oder mittlere Segment enthielt 413% der gesamten Quecksilbermenge und nur 4,0% der gesamten Eisenmenge.

Die Salzlösung steht mit der Anode in Berührung, wo sich freies Chlor bildet. Man fand jedoch, daß freies Chlor die Abscheidung von Quecksilber hemmt und in einigen Fällen sogar Quecksilberabscheidungen von der Kathode abstreift Aus diesem Grunde sollte im wesentlichen das gesamte freie Chlor aus der Salzlösung

vor der Behandlung in der Zelle entfernt werden. Die Anoden-Stromabwärtsanordnung kann außergewöhnlich niedrige Quecksilbermengen in der Produktsalzlösung verursachen, aufgrund der Tatsache, daß das Quecksilber innerhalb der Kathode abgeschieden wurde und das freie Chlor sich anschließend an der Anode gebildet hatte, wodurch vermieden wurde, daß das freie Chlor die Quecksilberabscheidung störte. Beispielsweise wird freies Chlor dadurch aus der Anode herausgefegt, daß man einen hydraulischen Strom anwandte und dadurch die Rückwanderung des Chlors in die Kathode vermieden wurde.

Der Betrieb der Zelle in der Anoden-Stromaufwärtsanordnung ist ähnlich wie der der Anoden-Stromabwärtsanordnung mit dem Unterschied, daß die Salzlösung erst mit der Anode in Kontakt kommt, wo sich freies Chlor bildet und die Salzlösung danach durch die poröse Kaihode sirömt. Es wurde gefunden, daß, wenn freies Chlor in der Salzlösung bleibt und durch die Kathode strömen mußte, wie es in Zelle 110 der Fall ist, wenn diese in der Anoden-Stromaufwärtsanordnung angeschlossen ist, sehr geringe Quecksilberentfernung erzielt wurde. Andererseits wurde eine zufriedenstellende Quecksilberentfernung mit Zelle 10 mit der Anoden-Stromaufwärtsanordnung erzielt, wenn ein Ventil 25 angebracht war zum Entfernen von freiem Chlor bevor die Salzlösung durch die Kathode strömt. Ein ähnliches Ventil 26 war zum Entfernen von Wasserstoffgas aus der Zelle bei der Stromaufwärtsvorrichtung vorgesehen.

Gegebenenfalls können Vorrichtungen in der Zelle 110 angebracht sein, um das an der Anode sich bildende freie Chlor zu entfernen, so daß das Chlor nicht durch die Kathode strömt.

Die Salzlösung kann mit jeder Fließgeschwindigkeit durch die Zelle strömen. Die bevorzugte Fließgeschwindikgiet für Zelle 10 lag zwischen ca. 4,88 bis 39,0 kg/MinVm² der Kathodenoberfläche und sollte möglicht 48,8 kg/Min./m²der Kathodenoberfläche nicht übersteigen. Die Stirnfläche der Kathode 12 ist die Fläche der Strcrriaiif'.vürtsEeite der Kathode.

Wenn die Zelle für eine wesentliche Zeil in Betrieb ist, kann sie zur Entfernung der Verunreinigungen bis zu einem zufriedenstellenden Grad abgeschaltet werden. Beispielsweise kann elementares Quecksilber, das an der Kathode abgeschieden worden ist, in die Produktsalzlösung hinein abzubrechen beginnen. Ferner kann die Zelle zur Entfernung der Metallionen aus der Lösung abgeschaltet werden. Wenn dies passiert, sollte die Kathode gereinigt oder regeneriert werden. Außerdem kann Metallmenge, die auf oder in der Kathode abgeschieden worden ist, ausreichen, um einen übermäßigen Rückdruck zu verursachen und dadurch die Reinigung und Regenerierung erforderlich machen. Jedes der üblichen Regenerierungsverfahren kann angewendet werden. Die einfachste Methode besteht darin, das elektrische Potential unterhalb des Abscheidepotentials zu verringern, und zwar des Potentials der jeweiligen zu entfernenden Verunreinigungen, und das Durchleiten der entchlorten Salzlösung durch die Zelle fortzusetzen, wobei verursacht wird, daß die metallischen Verunreinigungen wieder in Lösung gehen. Ein anderes Verfahren besteht darin, das elektrische Potential umzukehren und entchlorte Salzlösung weiter durch die Zelle zu führen. In diesem Falle kann das gleiche elektrische Potential aufrechterhaften werden, das während des normalen Betriebes der Zelle angewandt worden war. Die in der porösen Elektrode

(d. h. nun die Anode) vorliegenden metallischen Abscheidungen werden in großen Mengen in die Salzlösung freigesetzt. Ein bevorzugtes Verfahren zum Regenerieren, das hochwirksam ist zum Entfernen von Quecksilber aus der Kathode, besteht darin, daß man eine Salzlösung, die wesentliche Mengen an freiem Chlor enthält, wie beispielsweise 0,05 bis 0,1 g Chlor/l jedoch vorzugsweise mit Chlor gesättigt ist, durch die Zelle führt. Die Wirkung dieses Regenerierungsverfahrens wird weiter dadurch gesteigert, daß man das elektrische Potential umkehrt. Es erwies sich, daß Salzlösung, die direkt aus der Quecksilberzelle entnommen worden war, ohne durch den Dechlorierungsturm geführt worden zu sein, 0,25 g Chlor/l enthielt und sich für diesen Zweck als höchst zufriedenstellend erwiev. Die Temperatur der Salzlösung sollte vorzugsweise zwischen 4 und 82⁰C und am günstigsten zwischen 21 üiiu tv/ *_ liegen, Gi/giCiCii uHuCTC ■ CiTipCrutüPvM ebenfalls angewendet werden können. Dieses Verfahren ist höchst wirkungsvoll zum Entfernen von Quecksilber aus der porösen Elektrode. Man fand jedoch, daß dieses Verfahren Eisen nicht vollständig aus der Elektrode entfernt, insbesondere wenn beachtliche Eisenmengen in der Kathode vorliegen.

Das Eisen kann nach den obenstehenden Verfahren zufriedenstellend entfernt werden, wenn man mit Säure ausspült. Die Säure kann irgendeine anorganische Säure: sein, wobei Salzsäure vorgezogen wird. Die Säure kann durch die Zelle entweder unter normalem oder umgekehrtem Potential zirkulieren. Eine höchst zufriedenstellende Ausführungsform der Erfindung wendet die umgekehrte Polarität an und läßt eine mit Chlor gesättigte Salzlösung durch die Zelle zirkulieren und anschließend eine Salzsäure mit einer Konzentration von 6—8% HCl ebenfalls durch die Zelle zirkulieren. Die Dauer der Säuredurchspülung ist abhängig von der zu entfernenden Eisenmenge. Im Anschluß an einen normalen Zellenbetrieb liefert ein einstündiges Durchspülen zufriedenstellende Ergebnisse.

Das während der Regenerierung in die Salzlösung frpigpspt7tp Quecksilber kann dadurch gewonnen werden, daß man die Regenerierungssalzlösung einem Salzlösungsstrom zusetzt, der als Beschickung für die Quecksilberzelle dient. Eine wesentliche Quecksilbermenge in der Regenerationssalzlösung scheidet sich an der Quecksilberkathode ab.

Beispiel 1

Aus einer Salzlösung, die Spuren an Quecksilberionen enthielt, wurde Quecksilber dadurch entfernt, daß man die Saiziösung durch eine Zelle, die im wesentlichen der Zelle 10 entsprach, führte. Die Kathode war eine poröse Graphitkathode vom Typ E und war etwa 3,6 cm dick und besaß einen Durchmesser von 5 cm. Die Anode bestand aus undurchlässigem Graphit vom Typ HB 1-17 und war stromabwärts im Abstand von ca. 0,95 cm von der Kathode angebracht Die Stromdichte betrug ca. 297 A/m² der Stirnfläche der Kathode. Die Fließgeschwindigkeit betrug ca. 15,6 kg/Min/m² der Stirnfläche der Kathode. Die Temperatur der Zelle wurde zwischen 24 und 27° C gehalten. Die Zelle wurde 231 Stunden lang betrieben unter Verwendung einer Salzlösung die 320 g Natriumchlorid pro Liter und 3300 μ Quecksilber pro Liter der Lösung enthielt Die Produktsalzlösung enthielt 273 μ Quecksilber pro Liter der Lösung. Die Gesamtmenge an Salzlösung, die durch die Zelle strömte betrug 476 kg. Man ermittelte, daß 1,206 g Quecksilbermetall aus der Salzlösung entfernt worden

waren. Die Kathode wurde der Zelle entnommen und 1 Stunde lang auf 430⁰C in einem abgeschlossenen System unter einem Gesamtdruck von 51 mm Hg erhitzt, wobei das Quecksilber verdampft wurde. Der Quecksilberdampf wurde kondensiert und 1,205 g gewonnen.

Beispiel 2

Aus einer Natriumhydroxidlösung wurden Metalle gewonnen und in konzentrierter Form in einer anderen Natriumhydroxidlösung abgeschieden. Die Zelle war im wesentlichen wie die Zelle 10 konstruiert. Die Kathode bestand aus porösem Graphit vom Typ G und hatte eine Stärke von 2,54 cm und einen Durchmesser von 5,08 cm. Die Anode bestand aus einem Nickelnetz und war etwa

Tabelle II

0,95 cm stromabwärts der Kathode angebracht. Die Stromdichte betrug etwa 297 A/m², der im Stromabwärtssystem sich befindenden Kathodenstimflächc. Die Natriumhydroxidbeschickungslösung enthielt 50% Natriumhydroxid und wurde durch die Zelle mit einer Fließgeschwindigkeit von 32 g/Min, geführt. An der Kathode wurden während eines 66stündigen Betriebes der Zelle Metalle abgeschieden, zu denen Eisen, Nickel, Kupfer und Blei gehörten. Die Zellpolarität wurde umgekehrt und die Natriumhydroxidlösung wurde eine Stunde lang durch die Zelle geführt. Während der Umkehrung der Polarität erhöhte sich die Stromdichte auf ca. 510 A/m² der in einem Stromabwärtssystem sich befindenden Kathodenstirnfläche. Die Ergebnisse waren folgende:

Meiall

Konzentration der Beschickungs -lösung

(g/l)

Gesamtgewicht der Beschickungslösung

(g)

Konzentration der Regenerationslösung

(g/l)

Gesamtgewicht der Regenerationslösung

(g)

Eisen
Nickel
Kupfer
Blei

0,0025
0,00015
0,00015
0,0013

Beispiel 3

0,191
0,012
0,012
0,110

0,107
0,0021
0,0133
0,0645

0,184
0,006
0,023
0,080

Aus einer Natriumhydroxidlösung wurden Metalle gewonnen und dann in hochkonzentrierter Form in einer 5%igen Salzsäurelösung abgeschieden. Die Zelle war im wesentlichen wie Zelle 10 konstruiert mit dem Unterschied, daß die Kathode aus Graphit vom Typ E bestand und etwa 3,6 cm dick war. Die Anode bestand aus einem Nickelnetz und war stromaufwärts der Kathode angeordnet. Durch die Zelle wurde 74 Stunden lang bei 77° C eine Natriumhydroxidlösung geführt. Die Stromdichte betrug etwa 297 A/m² der in einem Stromaufwärtssystem sich befindenden Kathodenstirnfläche. Die Fließgeschwindigkeit betrug etwa 15,6 kg/ MinVm² der sich in einem Stromaufwärtssystem befindenden Kathodenstirnfläche. Die Beschickungslö-

sung enthielt etwa 50% Natriumhydroxid und außerdem etwa 2600 μ Eisen, 1050 μ Nickel, 100 μ Kupfer und 1400 μ Blei pro Liter der Lösung. Die Zelle wurde unter einem elektrischen Potential gehalten, während sie zur Entfernung von Natriumhydroxid entleert und mit Wasser gewaschen wurde. Die Polarität wurde umgekehrt und die Zelle umgehend mit 450 ml einer 5%igen Salzsäurelösung gefüllt. Es wurde eine Stromdichte von etwa 297 A/m2 der sich im Stromaufwärtssystem befindenden Kathodenstirnfläche 25 Minuten lang aufrechterhalten. Die Zelle wurde entleert und mit 450 ml einer 5%igen Salzsäurelösung durchspült. Danach wurde die Zelle mit 450 ml einer Steigen Salzsäurelösung gefüllt und die gleiche Stromdichte wurde 35 Minuten lang aufrechterhalten. Nachstehende Tabelle zeigt die erhaltenen Ergebnisse:

Tabelle III	In die Lösung	In HCI abgeschiedene	In die Lösung abge
Metall	abgeschiedene Menge	Menge während der	schiedene %uale Menge
	während 1 Std. 25 Min.	nächsten 35 Min.	während 1 Std. 25 Min.
	(g)	(g)
	0,28	0,014	95
Eisen	0,035	0,0089	80
Nickel	0,0027	0,00027	91
Kupfer	0,067	0,010	87
Blei

Beispiel 4

Unter Verwendung einer Zelle, die im wescn-'ichen wie Zelle 10 konstruiert war, wurde Palladium aus einer Lösung gewonnen. Die Kathode bestand aus porösem Graphit vom Typ E und war 3,6 cm dick und hatte eir.en Durchmesser von 5 cm. Die Anode bestand aus undurchlässigem Graphit, die 035 cm stromabwärts der Kathode angeordnet war. Die Zellspannung betrug 135 Volt und die Kathodenstromdichte betrug ett'i 297 A/m² der in einem Stromabwärtssystem sich befindenden Kathodenstirnfläche. Die Beschickungsgeschwindigkeit der Lösung betrug 8 kg/Minim² der in einem Stromabwärtssystem sich befindenden Kathodenstirnfläche. Die Lösung enthielt etwa 192 g Natriumnitrit, 106 g Natriumcarbonat, 43 g Natriumnitrat und 43 g Natriumsulfat pro Liter. Ferner enthielt die Lösung 22 000 μ Palladium pro Liter. Die Zelle wurde 30 Stunden lang betrieben. Es wurde eine Gesamtmenge

von etwa über 0,1 g Palladium aus der Lösung entfernt Das Palladium wurde aus der Kathode dadurch entfernt, daß man eine Stunde lang UIOmI einer 5%igen Salzsäurelösung durch die Zelle zirkulieren Keß, während die ZeJIe mit umgekehrter Polarität betrieben wurde mit einer Stromdichte von etwa 297 A/m² der sich in einem Stromabwärtssystem befindenden Kathodenstirnfläche. Die Salzsäuregewinnungslösung enthielt 1110 μ Palladium pro Liter.

Beispiel 5

Unter Verwendung einer Zelle, die mit der im Beispiel 4 beschriebenen identisch war, wurde aus einer 20%igen Salzsäurelösung Kupfer gewonnen. Die Zellspannung betrag 2ß Volt und die Stromdichte etwa 297 A/m² der in einem Stromabwärtssystem sich befindenden Kathodenstimfläche. Die Lösung wurde durch die Zelle mit einer Geschwindigkeit von 6,1 kg/MinVm² der Kathodenstirnfläche geführt Die Zelle wurde 47 Stunden lang betrieben. Die in die Zelle einströmende Lösung enthielt 2800 μ Kupfer pro Liter. Die aus der Zelle ausströmende Lösung enthielt weniger als 100 μ Kupfer pro Liter. Das Kupfer wurde aus der Kathode entfernt und in 970 ml einer 10%igen Salzsäurelösung dadurch abgeschieden, daß man die Polarität umkehrte und soviel Spannung

Tabelle IV

anlegte, daß eine Stromdichte von etwa 297 A/m² der Kathodenstimfläcbe vorlag. Die Gewinnungslösung nahm 90 000 ^. Kupfer pro Liter der Lösung auf» D. h, daß etwa 0,89 g Kupfer aus der ursprünglichen Lösung entfernt worden waren und 0,875 g von der Kathode in die Gewinnungslösung gelangt waren.

Beispiel 6 Nachstehend wird die Wirkung der Erfindung bei der

Entfernung von Quecksilber aus einer Salzlösung erläutert Die Zelltemperatur betrug etwa 24° C Die Zelle wurde 148 Stunden betrieben, wobei die Anode stromabwärts der Kathode angeordnet war. Die Kathode wurde dadurch regeneriert, daß das elektrische Potential umgekehrt wurde, wobei eine Salzlösung, die wesentliche Mengen freies Chlor enthielt, vier Stunden lang durch die Zelle strömte und danach eine Stunde lang eine 5%ige Salzsäurelösung durch die Zelle geführt wurde. Danach wurde die Zelle 70 Stunden lang normal betrieben unter Verwendung einer Stromaufwärtsanordnung.

Nachstehende Tabelle zeigt die Wirkung der Zelle nach dem Betrieb während unterschiedlicher Zeitabschnitte. Die Zelle entfernte durchschnittlich mehr als 99% Quecksilber.

Anordnung von der Anode stromabwärts zur Kathode (Beschickung enthaltend 5870 μ/l. Hg

Betriebsstunden 19 40 56 64 80 100 140 Produkt (μ/l. Hg) 2 6 6 8 5 5 6 Anordnung stromaufwärts zur Kathode (Beschickung enthaltend 4900 μ/l. Hg) Betriebsstunden 8 24 32 40 48 56 64 Produkt (μ/l. Hg) 59 54 48 20 8 39 28

148 6

70 29

Beispiel 7

Nachstehend wird die Wirkung von Chlor beim Entfernen von Quecksilber erläutert In diesem Beispiel wurde Zelle 10 mit einer Anode, die sich stromabwärts zur Kathode befand, betrieben. Wie aus Tabelle V ersichtlich ist, wurde die Zelle 10 20 Stunden lang unter Verwendung einer undurchlässigen Graphitanode vom Typ HB 1 -17 betrieben. Die Graphitanode wurde dann 2 Stunden lang durch eine Platinanode ersetzt. Die Beschickungssalzlösung enthielt weniger als 0,003 g freies Chlor und 4050 μ Quecksilber pro Liter der Lösung. Die Produktsalzlösung enthielt weniger als 100 μ Quecksilber pro Liter. Die Zelle wurde weitere 2 Stunden betrieben unter Verwendung einer Beschik kungssalzlösung, die eine große Menge an freiem Chlor enthielt Die Produktsalzlösung enthielt 180 000 μ Quecksilber pro Liter.

Die Kathode wurde regeneriert und die Zelle 23 Stunden lang unter Verwendung einer IBeschickungs salzlösung, die eine große Menge an freiem Chlor enthielt, betrieben. Die Produktsalzlösung enthielt 700 μ Quecksilber pro Liter. Die Zelle wurde weitere 23 Stunden betrieben unter Behandlung einer Salzlösung, die einen geringen Gehalt an freiem Chlor besaß, und

so der Quecksilbergehalt der Produktsalzlösung betrug 250 μ pro Liter. Das gelöste Chlorgas hemmt offensichtlich die Quecksilberabscheidung und/oder streift das Quecksilber von der Kathode ab.

Tabelle V	Anoden material	pH Be schickung	Produkt	g/i Cl2 in der Be schickung	Zelltempera tur ("Q	Zell- spannung	Betriebs stunden	Analyse der Salzlösung Bc- Produkt Schickung	92
Ver such	Graphit	1,7	6,95	0,003	60-71°	3,0	20	4050	80
1	Platin	-	-	0,003	60°	3,5	2	4050	180000
2	Platin	-	-	0,1	54-60°	-	2	4050	700
3	Graphit	1,7	3,85	0,1	71°	2,6	23	5145	240
4	Graphit	1,7	7,4	0,003	71°	3,0	23	5145

Beispiel 8

Im nachfolgenden wird die Wirkung der Stromdichte, der Fließgeschwindigkeit der Salzlösung und der Temperatur auf den Grad der Quecksilbergewinnung erläutert Die Zelle wurde etwa 400 Stunden betrieben mit einer Anode, die sich stromabwärts zur Kathode befand. Die Stromdichte schwankte zwischen etwa 49,5 und etwa 297 A/m² der Kathodenstirnfläche. Die Fließgeschwindigkeit der Salzlösung schwankte zwischen etwa 3,27 und 253 kg/Mia/m² der Kathodenstirn- fläche. Die Temperatur der Salzlösung schwankte zwischen 373° C und 77° C Die Wirkung der schwankenden Stromdichte und der Fließgeschwindigkeit der Salzlösung war innerhalb der festgestellten Bereiche kein statistisch wesentlicher Faktor. Die Temperaturveränderung jedoch hatte einen sehr materiellen Effekt wie aus Fig.3 ersichtlich ist Bei niederen Temperaturen war die Quecksilberentfeniung viel wirksamer. Beispielsweise, wenn die Zelle bei 37,8° C betrieben wurde, enthielt die Produktsaizlösung etwas Ober 60 μ Quecksilber pro Liter, während, wenn die Zelle bei 7 TC betrieben wurde, die Produktsalzlösung etwa 290 μ Quecksilber pro Liter, enthielt

Die Zelle wurde 24 Stunden betrieben, wobei die Anode stromabwärts der Kathode angeordnet war. Die Zelltemperatur wurde auf 71°C gehalten. Die Beschikkungssalzlösung enthielt 4400 μ Quecksilber pro Liter und die Produktsalzlösung 44 μ Quecksilber pro Liter. Die Zelle wurde weitere 2S Stunden bei 26,7°C betrieben. Die Beschickungssalzlösung enthielt 4400 μ μ Quecksilber pro Liter und das Produkt 36 μ Quecksilber pro Liter. Beim Betreiben der Zelle mit einer Anode stromaufwärts zur Kathode hatte die Temperatur nur eine geringe Einwirkung, wenn Oberhaupt, auf die Ausbeute.

Salzlösungen mit geringen Quecksilbermengen können unter Verwendung der Zelle entweder mit einer Anodenanordnung stromaufwärts oder stromabwärts zur Kathode hergestellt werden. Die Stromaufwärtsanordnung der Anode Hefen die besten Ergebnisse, erfordert jedoch eine niedrigere Temperatur wie beispielsweise 24° C, um derartige Ergebnisse zu erzielen. Die Stromaufwärtsanordnung der Anode ist andererseits offensichtlich temperaturunabhängig zumindest innerhalb eines Bereiches von etwa 26,7 bis 7f^eC.

Beispiel 9

Nachstehend wird erläutert, daß sowohl neutrale als auch alkalische Salzlesung mit Hilfe der Erfindung behandelt werden kann. Durch die Zelle, wie sie so vorstehend beschrieben wurde, wurde eine Salzlösung geführt, mit dem Unterschied, daß der pH-Wert wie in nachstehender Tabelle wiedergegeben wird, eingestellt wurde.

Es wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erzielt ohne Rücksicht darauf, ob die Salzlösung sauer, basisch oder neutral war.

60

65

Tabelle Vl	Dauer des Versuchs (Std.)	Analyse Beschickung μ/l. Hg pH	10,7 7,0 3,0	Produkt μ/l. Hg	PH
Ver such	63 44 46	5575 5480 5480		24 22 24	10,7 8,0 7,6
1 2 3

Die in den Beispielen 10 und ? I verwendete Zelle ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und war im wesentlichen genau so wie die vorstehend beschriebene Zelle 110 konstruiert Die Zelle enthielt eine Kathode mit einem Außendurchmesser von etwa 16,8 cm und eine Gesamtlänge von 91,4 cm, Die Wandstärke betrug etwa 3,6 cm und der Innendurchmesser etwa 9,5 cm, Die äußere Stirnfläche betrug 0,474 m² und die innere Stirnfläche 0,269 m². Die Kathode bestand aus dem vorstehend beschriebenen porösen Graphit vom Typ E. Die Anode bestand aus einem undurchlässigen Graphitstab mit einem Durchmesser von etwa 33 cm und einer Länge von etwa 85 cm. Die undurchlässige Graphitanode bestand aus dem Graphittyp HB 1-17. Der Zellkörper war ein mit Gummi ausgekleidetes Stahlrohr mit einem Innendurchmesser von etwa 203 cm.

Beispiel 10

Fig.4 zeigt die Wirkung unterschiedlicher Fließgeschwindigkeiten der Salzlösung auf den Grad der Quecksilberentfernung durch die rohrförmige Zelle. Die Zelle wurde mit einer Anode, die stromabwärts zur Kathode angeordnet war, und bei etwa 26,7° C betrieben. Die Fließgeschwindigkeiten, die angewendet wurden, betrugen etwa 3,78; 7,56 und 1134 l/Min. Die Salzlösung hatte eine Dichte von etwa 1,1 kg/1. Um eine Salzlösung herzustellen, die weniger als 30 μ Quecksilber pro Liier der Lösung enthielt, war es erforderlich, den Betrieb nach 24 Stunden zu beenden, wenn eine Fließgeschwindigkeit von 1134 l/Min, angewendet wurde, während niedrige Ergebnisse bei 5 Tagen erzielt wurden, wenn eine Fließgeschwindigkeit von etwa 3,78 l/Min, angewendet wurde.

Beispiel 11

Nachstehend wird die Regenerierung einer Zelle nach einer bestimmten Betriebsdauer erläutert

Die Zelle wurde so lange betrieben bis wesentliche Mengen an Quecksilber in die Produktsalzlösung hineinzubrechen begannen. Das Zellpotential von 4 Volt wurde umgekehrt und eine Salzlösung, die weniger als 0,003 g/l Chlor enthielt, wurde mit einer Fließgeschwindigkeit von etwa 3,4 l/Min, durch die Zelle geführt Die Salzlösung hatte eine Temperatur von 35° C und wurde 4 Stunden lang durch die Zelle geführt Die Zelle wurde wieder unter normalen Bedingungen betrieben, wobei sie zufriedenstellend arbeitete. Die Besphickungssalzlösung enthielt eine durchschnittliche Menge von etwa 3500 μ Quecksilber pro Liter und die Produktsalzlösung enthielt eine durchschnittliche Menge von 79 μ das Quecksilber in die Produktsalzlösung wieder hineinzubrechen.

Die Zelle wurde wieder regeneriert nachdem das Quecksilber begann abzubrechen. Diesmal bestand die Regenerierung darin, daß man das Potential umkehrte und eine mit freiem Chlor gesättigte Salzlösung durch die Zelle mit einer Fließgeschwindigkeit von etwa 3,41/Min. zirkulieren ließ. Diese Salzlösung wurde direkt aus einer QuecksilberzeÜe entnommen ohne Entchlorie rung. Jedoch wurde die Salzlösung wieder mit Natriumchlorid gesättigt. Die Salzlösung hatte eine Temperatur von 35° C und wurde 2Vj Stunden durch die Zelle geführt Die Untersuchung der porösen Kathode nach der Regenerierung zeigte an, daß das Quecksilber in zufriedenstellender Weise entfernt worden war, daß jedoch die Entfernung des Eisens unvollständig war. Die Zelle wurde wieder normal betrieben, wobei Ouecksil-

20 Π 610

ber zufriedenstellend aus der Salzlösung entfernt wurde. Pie Zelle wurde 70 Stunden betrieben und der Betrieb wurde abgebrochen, obgleich noch kein Quecksilber begonnen hatte abzubröseln. Pie Produktsalzlösung enthielt eine durchschnittliche Menge von 37 μ Quecksilber pro Liter.

Nach dem Abbröseln des Quecksilbers wurde eine Zelle dadurch regeneriert, daß der Strom umgekehrt wurde und eine mit Chlor gesättigte Salzlösung 4 Stunden lang durch die Zelle geführt wurde. Pie

Salzlösung hatte eine Temperatur von 25,6"C. Eine saure Lösung, die zwischen 6 und 8% HCI enthielt, wurde eine Stunde lang durch die Zelle geföhrt. Pie Untersuchung der Kathode zeigte an, daß sowohl Quecksilber als auch Eisen auf zufriedenstellende Weise entfernt worden waren. Anschließend wurde die Zelle 225 Stunden mit zufriedenstellendem Ergebnis betrieben. Pie Produktsalzlösung enthielt eine durchschnittliche Menge von 19 μ Quecksilber pro Liter.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Gewinnung eines Metalls aus einer Spuren des Metallions enthaltenden Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung in einer Elektrolysezelle elektrolysiert, während man diese Lösung durch eine poröse Kathode zur Abscheidung des Metallions in dieser Kathode führt und das Metall von der Kathode gewinnt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß man das Potential der Elektrolysezelle umkehrt und die Lösung durch die Zelle führt, wobei sich das Metall als Salz in konzentrierterer Form wieder auflöst.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß man das Salz aus der Lösung entfernt und zu Metall reduziert

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet da& man die Gewinnungslösung minde- stens zweimal durch eine das Metall enthaltende poröse Kathode führt

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß man das Metall aus der porösen Kathode verdampft

6. Verfahren nach Anspruch· 1, dadurch gekennzeichnet daß man eine Kathode aus kohleartigem Material verwendet und zur Gewinnung des Metalls das kohleartige Material verbrennt

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dall man eine Lösung verwendet, die mindestens .zwei Arten von M^tallionen enthält und die Metallionen selektiv tus dieser Lösung entfernt

8. Verfahren nach Anspruch *, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung verwendet, die j5 zwischen 1000 bis 15 000 μ Spuren Metall pro Liter enthält

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Kathode verwendet, die aus einem porösen Material wie Graphit oder Kohle besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine poröse Kathode verwendet, deren Poren einen Durchmesser zwischen 0,00127 und 0,1524 em aufweisen.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine poröse Graphitkathode verwendet, die eine Porosität von 48%, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von etwa 0,0ü58cm, eine Wasserdurchlässigkeit von etwa 126l/m²/Min. unter einem Druck von 0,35 atü aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösung eine wäßrige Lösung eines Alkalimetallchlorids verwendet und freies Chlor aus der wäßrigen Lösung abstreift bevor man dieselbe durch die Elektrolysezelle führt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Anode stromabwärts von der Kathode anordnet. MJ

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Temperatur von etwa 15 bis etwa 38°C anwendet.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Anode stromaufwärts (,5 von der Kathode anordnet, und das an der Anode sich bildende freie Chlor aus der Salzlösung entfernt bevor dieselbe durch die Kathode geführt wird.

16_r Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung verwendet, die mindestens eines der Verunreinigungen wie Quecksilber, Kupfer, Eisen, Nickel, Blei, Vanadin oder Mangan enthält,

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die Salzlösung durch eine erste Elektrolysezelle führt, die im wesentlichen sämtliche Eisenverunreinigungen entfernt, und dann zur Entfernung von Quecksilber durch eine zweite Elektrolysezelle führt

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Salzlösung verwendet, worin die Verunreinigung in Form eines Komplexions vorliegt