Die technische Elektrolyse der Nichtmetalle, Softcover reprint of the original 1st ed. 1954

Wenige Industriezweige haben in relativ kurzer Zeit eine solche Ausdehnung, aber auch eine solche Umstellung erfahren wie die im vorliegenden Bande behandelten, typisch elektrochemischen Verfahren der Elektrolyse von Nichtmetallen in wasseriger Lasung. Bei dieser werden zwar, wie bei der elektrolytischen Metall­ abscheidung, Elemente zunachst in ihrer atomaren Form in Freiheit gesetzt, sie ordnen sich aber nicht gleich in Gitterstrukturen ein, sondern reagieren weiter, zunachst unter Bildung einfacher oder zusammengesetzter Molekiile, je nachdem, ob sie nur miteinander oder mit Bestandteilen del' Lasung zu Molekeln zusammentreten. Dieser ProzeB nimmt eine gewisse, freilich selten meBbare Zeit in Anspruch, wahrend welcher die Elemente als Atome in statu nascendi vorliegen, in dem sie besonders reaktionsfahig sind. Davon Nutzen zu ziehen, um z. B. zu Stoffen zu gelangen, welche auf anderem Wege schwer oder gar nicht gewonnen werden kannen, hat sich bisher allerdings nur in ganz vereinzelten Fallen verwirk­ lichen lassen. Die seinerzeitigen Bemiihungen (z. B. der groBen deutschen Farbenfabriken), durch Heranziehung einer Elektrolyse, bei welcher das betl'effende Element in statu nascendi auf tritt, Reduktionen, Oxydationen oder Halogenierungen organisch-chemi­ scher Karper auf vorteilhaftere Weise auszufiihren, haben durch­ wegs enttauscht. Sehr groBe Bedeutung hat die Elektrolyse der Nichtmetalle bisher bloB auf anorganisch-chemischem Gebiete erlangt. Nichts­ destoweniger hat die organisch-chemische Industrie davon den graBten Nutzen gehabt, weil ihr, besonders im OhIor, ein auBerst wichtigel' Ausgangsstoff zuganglich gemacht worden ist, welcher eben nur auf elektrolytischem Wege wohlfeil genug in groBen Mengen und in reinem Zustande isoliert wird.

Erster Teil. Elektrolyse wässeriger Lösungen von Ätzalkalien, Sauerstoffsäuren und deren Salzen.- I. Elektrolytische Herstellung von Sauerstoff und Wasserstoff.- A. Grundlagen.- 1. Allgemeines.- 2. Zersetzungsspannung und Strom-Potential-Kurven.- 3. Überspannungen des Wasserstoffs und Sauerstoffs an technisch verwendbaren Elektrodenmetallen.- B. Technische Ausführung der Elektrolyse.- 1. Allgemeines.- 2. Elektrolyt und Elektrodenmaterial.- 3. Diaphragmen.- 4. Gas-Flüssigkeits-Trennung und Druckregelung.- 5. Speisewasserzuführung.- 6. Die Zellengefäße.- C. Zellentypen.- 1. Zellen-Konstruktionen mit monopolar geschalteten Elektroden.- a) Zellen ohne poröse Zwischenwände.- b) Zellen mit porösen Zwischenwänden.- ?) Die Knowles-Zelle.- ?) Die Fauser-Zelle.- ?) Die Holmboe-Zelle.- ?) Die Zelle der Electrolabs Co..- ?) Die Trail-Zelle.- 2. Beispiele von Wasserelektrolyseuren mit Bipolarschaltung der Elektroden.- a) Allgemeines.- b) Zellenformen.- ?) Die Zelle O. Schmidts.- ?) Die Pechkranz-Zelle.- ?) Die Bamag-Zelle.- ?) Elektrolyseur der Maschinenfabrik Oerlikon.- ?) Konstruktion der Demag.- c) Vergleich der Unipolar- und der Bipolar-Zellen.- 3. Druckelektrolyse.- II. Herstellung „schweren“ Wassers.- III. Elektrolytische Oxydationen und Reduktionen.- A. Allgemeines.- B. Anwendungsbeispiele elektrolytischer Reduktion.- 1. Auf organisch-chemischem Gebiete.- a) Reduktionen in saurer Lösung.- b) Reduktion in alkalischer Lösung.- 2. Kathodische Reduktion anorganischer Körper.- C. Elektrolytische Oxydationen.- a) Allgemeines.- b) Form und Haltbarkeit von Platin- und Platin-Iridium-Elektroden.- 1. Anwendungsbeispiele elektrolytischer Oxydationen in der organischen Chemie.- 2. Elektrolytische Oxydationen anorganischer Verbindungen.- a) Elektrolytische Regenerierung von Chromsäurelösungen.- b) Herstellung von Permanganat.- ?) Die Elektrolyse.- ?) Die Kristallisation.- c) Herstellung von Mangansuperoxyd.- d) Ferrizyankalium.- e) Überschwefelsäure, Persulfate und Wasserstoffsuperoxyd.- ?) Das Perschwefelsäure-Verfahren G. Teichners und der Österreichischen Chemischen Werke in Weißenstein.- ?) Die Herstellung von Persulfaten nach dem Verfahren Pietzsch und Adolph durch Elektrolyse von Sulfaten.- ?) Das Riedel-Löwenstein-Verfahren.- ?) Hydrolyse und Destillation.- ?) Herstellung von 80- bis 99%igem Wasserstoffsuperoxyd.- f) Die Herstellung von Perboraten und Perkarbonaten.- IV. Diverses.- A. Anodische Herstellung von Ozon.- B. Elektrolyse von Natriumsulfat.- C. Elektro-kinetische Prozesse.- D. Entsalzung von Wässern durch die Wirkung des elektrischen Stroms.- Zweiter Teil. Elektrolyse wässeriger Lösungen von Halogenverbindungen.- Allgemeines.- I. Die Herstellung von Chlor und Alkali.- A. Allgemeines.- 1. Bedeutung der Chlor-Industrie.- 2. Grundbedingungen für die Erzielung wirtschaftlicher Stromausbeuten bei der Alkalichlorid-Elektrolyse.- 3. Leitfähigkeit und spezifisches Gewicht von Alkalichlorid-Lösungen bei verschiedenen Konzentrationen und Temperaturen.- 4. Änderung der Spannung mit dem Elektrodenabstand.- 5. Anoden-Materiale.- a) Anoden aus künstlichem Graphit.- b) Elektroden aus Platin, bzw. Platin-Iridium.- c) Elektroden aus künstlichem Magnetit.- 6. Mittel, die Stromausbeute-Verluste einzuschränken und deren Wirkungsgrad.- ?) Unterbrechung der Elektrolyse bei Erreichung einer bestimmten Maximalkonzentration des Alkalis.- ?) Möglichste Steigerung der Chloridkonzentration.- ?) Durchführung der Elektrolyse bei möglichst erhöhter Temperatur.- ?) Teilung der Zelle durch zwei Diaphragmen in drei Kammern.- ?) Hemmung des Andringens der OH?-Ionen an die Anode durch Gegenbewegung des Anolyten durch das Filter-Diaphragma.- ?) Substitution der OH’-Ionen durch trägere Ionen.- ?) Verhinderung der Bildung von OH’-Ionen durch Verwendung von Quecksilberkathoden.- 7. Poröse Diaphragmen und Diaphragmawirkung.- 8. Spannungsverbrauch der Chlorzellen mit Eisenkathoden.- 9. Die momentane und die mittlere Stromausbeute in Abhängigkeit der Ionen-Beweglichkeiten und der Konzentration.- 10. Allgemeine Richtlinien für die technische Ausführung.- B. Zellentypen für die Herstellung von Chlor und Alkali.- 1. Diaphragma-Zellen mit ruhendem Elektrolyten. Die Zelle Griesheim-Elektron.- 2. Zellen mit Gegenführung des Elektrolyten.- a) Filterdiaphragma-Zellen vertikaler Bauart.- 1. Die von Hargreaves-Bird geschaffene Grundform.- 2. Ausbildung und Abänderungen dieser Zellen-Type.- ?) DieAllen-Moore-Zelle.- ?) DieDe-Nora-Zelle.- ?) Die Nelson-Zelle.- ?) Die Krebs-Zelle.- ?) Die Gibbs-Zelle.- ?) Die Townsend-Zelle.- ?) Die Giordani-Pomilio-Zelle.- ?) Die Monthey-Zelle.- ?) Die Hooker-Zelle.- b) Zellen mit horizontaler Anordnung.- ?)Die Siemens-Billiter-Zelle.- ?) Horizontale Zellen ohne Diaphragmen.- ?)Zellen mit Gasschirmen.- 3. Das Quecksüber-Verfahren.- a) Allgemeines.- b) Charakteristik der Chloridelektrolyse mit Quecksilber-kathoden.- c) Elektrolyse-Gifte.- d) Methodik der Elektrolyse in Quecksilberzellen.- e) Bauweise der Zellen mit horizontaler Anordnung.- f) Die Laugezelle oder Pile.- g) Die Betriebsführung horizontaler Quecksilberzellen.- h) Reinigung des Wasserstoffs.- i) Quecksilberzellen von vertikaler Anordnung.- C. Hilfsverfahren.- a) Herstellung und Reinigung der Speise-Lösungen.- b) Die Dicklaugen und ihr Reinheitsgrad.- c) Herstellung festen Produktes.- d) Gasanalytisches.- ?) Bestimmung von Cl, CO2 und H2 im Anodengas.- ?) Bestimmung des Quecksilbers in Luft oder Wasserstoff.- D. Kostenvergleich des Betriebes von Diaphragma- und von Quecksilberzellen.- E. Die Weiterbehandlung und die Verflüssigung des Anodengases.- F. Die Herstellung von Chlorprodukten.- 1. Die Fabrikation des Chlorkalks.- a) Der Kammerprozeß.- b) Mechanisch angetriebene, kontinuierlich arbeitende Apparate.- c) Herstellung hochprozentigen haltbaren Produktes.- 2. Salzsäureherstellung aus Chlor und Wasserstoff.- a) Praktische Ausführung für größere Produktion.- b) Ausführungsform für kleine Produktionsmengen.- 3. Die Herstellung von wasserfreien Metallchloriden und von Phosgen.- a) Die Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid.- b) Eisenchlorid.- c) Siliziumchlorid.- d) Zirkonchlorid.- e) Titanchlorid und Zinnchlorür.- f) Phosgen.- 4. Die Herstellung von organischen Chlorverbindungen.- II. Die elektrolytische Chlorher Stellung aus wässerigen Salzsäurelösungen.- III. Die Fabrikation von Chlorsauerstoff Verbindungen.- A. Hypochloritbildung.- 1. Bleichelektrolyseure.- 2. Bleichwirkung.- B. Die Herstellung von Chloraten.- 1. Allgemeines.- 2. Praktische Durchführung.- 3. Zellenformen.- 4. Konstruktionsbeispiele.- ?) Die Zelle von Corbin.- ?) Die Zelle der National Electric Co..- ?) Die Zelle der United Alcali Co..- ?) Die Chloratzelle von Angel.- ?) Die Zelle des Aussiger Vereines.- ?) Die Zelle der Fa. Krebs & Co..- ?) Die Zelle der I. G..- ?) Die Cardox-Zelle.- C. Die Perchlorat-HerStellung.- D. Die Herstellung von Chlordioxyd und von Natriumchlorit.- 1. Die Herstellung von Chlordioxyd.- 2. Die Herstellung von festem Natriumchlorit.- Nachtrag während der Korrektur: Die Verwendung von Ionen-Austauschern für „permselektive“ Diaphragmen.- Namenverzeichnis.