Предлагаемое изобретение имеет целью дать возможность осуществить, с данной плотностью тока и большой концентрацией его, электролитические процессы, особенно такие, в результате которых получаются легко разлагающиеся продукты, например, изготовлять электролитическим путем надсерную кислоту и персульфаты и другие персоли.
Изобретение состоит по существу в том, что электролит, несущий окончательный продукт, в данном примере - жидкость у анода (анолит), при производстве электролиза в элементах, в которых помещение для анода отделено в ванне диафрагмой от помещения для катодов, пропускается тонким слоем с большей скоростью через ячейку, в то время как выходящий раствор по другую сторону диафрагмы медленно пропускается через элемент в обратном направлении. При этом легко разлагающийся конечный продукт на своем длинном пути подвергается беспрерывному действию тока либо таким образом, что его (анолит) заставляют циркулировать в замкнутом цикле тонким слоем через одну электролитическую ячейку, либо тем, что его пропускают через большое количество расположенных одна за другой ячеек. Большая скорость электролита, несущего конечный продукт электролиза, в связи с холодящим действием, оказываемым на диафрагму, медленно перемещающимся выходящим раствором, препятствует вредному концентрированию теплоты. При таком способе работы можно электролитическим путем добиться хороших результатов и, при неустойчивых конечных продуктах, сравнительно весьма коротким рабочим процессом.
При изготовлении перекиси водорода гидролизом электролитически полученной надсерной кислоты или персульфатов и дестилляции раствора, необходимо, по экономическим соображениям, после отгона перекиси водорода как-нибудь утилизировать оставшуюся кислоту или растворы солей.
Такое возвращение этих растворов для нового электролиза очень удобно осуществляется при данном способе пропусканием анодной жидкости (анолит) после гидролиза и отгона перекиси водорода через катод, раньше чем его прибавляют к свежей анодной жидкости.
Устройство для осуществления данного изобретения имеет то отличие, что отграниченное диафрагмой от катода помещение анода имеет форму узкого кольцевого канала, идущего в направлении силовых линий, причем снабженный отверстием анод расположен близко от диафрагмы или примыкает к ней. Ширина канала может быть снижена до 3 мм и еще больше.
Хорошие результаты получаются, если в среднюю камеру, окруженную со всех сторон диафрагмой, вводят полое тело, заполняющее почти весь объем этой камеры и оставляющее узкий концентрический проход для анодной жидкости (анолита). Одной из лучших форм выполнения данного изобретения является такое устройство, в котором цилиндрическое тело, прорезанное трубкой для подвода анодной жидкости, вставляется в цилиндрическую диафрагму таким образом, что подводящая трубка имеет сообщение с узким кольцевым каналом, образующимся между телом и диафрагмой.
На чертеже фиг. 1 изображает вид сбоку устройства для осуществления способа электролитического получения нестойких продуктов анодного окисления; фиг. 2 - вертикальный разрез его по линии АА (фиг. 1); фиг. 3 - последовательное расположение элементов устройства; фиг. 4 - деталь устройства; фиг. 5 - вид сверху опорной плиты; фиг. 6 - вид анодной полоски.
Наружный сосуд 1 изготовляется из материала, противостоящего действию электролита, например, свинцом или свинцовым сплавом, или же смолистой массой. У верхнего края сосуда 1 находится перелив 2. Сосуд имеет квадратное сечение, но может иметь круглое или овальное сечение. Внутри сосуда находится цилиндрическая диафрагма 3 из тонкого пористого материала, например, неглазурованного фарфора, глины или же искусственной смолы. Диафрагма эта закрыта снизу. Пространство между диафрагмой и стенками сосуда образует камеру для катода, в которую вставляется катод в виде змеевика 14 из свинцовой трубочки. Диафрагма 3 снабжена у своего верхнего края переливом 4, расположенным над верхним краем наружного сосуда 1. В диафрагму вставляется стеклянное полое тело 5, которое почти целиком заполняет ее. Тело это утяжеляется наполнением его какой-нибудь жидкостью. Через дно тела проходит стеклянная трубка 6, подающая анолит и соединенная в точке 7 с анодной камерой. Близко от верхнего края тела 5 находится перелив 13, выступающий над краем диафрагмы 3. Диаметр тела 5 выбирается такой величины, чтобы между ним и диафрагмой оставался узкий промежуток (около 3 мм). Благодаря этому получается узкий кольцевой канал 8, составляющий анодную камеру.
Тело 5 устанавливается на опорной плите 21 (фиг. 5), снабженной соответствующим вырезом.
Опущенный в канал 8 анод, изготовляемый из неразъедаемого, обладающего нужными электролитическими свойствами металла, например, платины, может иметь различные формы. Большей частью он изготовляется, однако, следующим образом.
На полом теле 5 укрепляется свинцовое токоподводящее кольцо 9, снабженное органом 10 для подвода тока. Кольцо 9 опирается на кольцеобразную насадку 11 на теле. 5. По окружности кольца 9 прикреплены полоски 12 из платины достаточной длины, чтобы глубоко проникать внутрь анодной камеры. Изменением длины этих полосок и их числа можно менять величину поверхности анода. Употреблять можно очень тонкие платиновые полоски, которые приклепываются, привариваются или припаиваются к более толстым полоскам других металлов, не разъедаемых электролитом. Так, например, анод из платины и тантала, показанный на фиг. 6, дает при электролитическом изготовлении надсерной кислоты весьма удовлетворительные результаты, хотя тантал и входит в соприкосновение с электролитом (анолитом). Для защиты от разъедания электролизом кольцо 9 покрывается слоем резины, который покрывает также частично и полоски анода.
Свинцовая трубочка, служащая катодом в виде охлаждающего змеевика 14, снабженная органом 15, подводящим ток, загибается внизу кверху и выступает над верхним краем сосуда 1 в виде изогнутого колена 16 (фиг. 1). Колено это снабжено резиновой или какой-нибудь другой изолирующей муфтой 18, которой оно соединяется с подводящей трубочкой 17. Верхняя часть змеевика 14 тоже образует колено 19, выступающее над телом 5 и соединенное с переливной трубкой 20, которая своим нижним концом доходит почти до дна тела 5. Трубка 17 предназначается для подвода охлаждающей жидкости в служащий катодом змеевик 14, из которого она через колено 19 и трубку 20 переливается в тело 5, в котором поднимается и выливается через перелив 13 (фиг. 1). Благодаря такому устройству одновременно охлаждается как катодная жидкость (католит) змеевиком 14, так и анодная жидкость наружной стенкой стеклянного тела 5. Анодную жидкость (анолит) можно охлаждать и каким-нибудь другим агентом или можно и вовсе не охлаждать; в обоих случаях охлаждающую жидкость выпускают из свинцовой трубки змеевика 14.
В работе анодная жидкость (анолит) течет по трубке 6 на дно цилиндрической диафрагмы и поднимается по узкому кольцевому каналу 8, соприкасаясь с анодом, и затем вытекает по переливу 4. Катодная жидкость (католит) переливается из катодной камеры через перелив 2. Такая конструкция устройства дает возможность употреблять диафрагмы с очень малым внутренним сопротивлением. Диафрагма может быть очень тонкой, ибо она не несет никакой нагрузки, а подвергается только давлениям, которые друг друга уравновешивают. Можно поэтому снизить потерю напряжения, причиняемую наличием диафрагмы, до 0,5 вольта и даже менее.
Такие устройства можно соединять последовательно в любом количестве, например 20 штук, ибо падение напряжения от устройства к устройству сравнительно невелико. Анодная жидкость подводится к трубке 6 верхнего устройства (фиг. 3), протекает через анодную камеру 8 и переходит по переливу 4 в трубку 6 соседнего устройства. Катодная жидкость также подводится к верхнему устройству и через переливы переходит из одной катодной камеры в другую. Для увеличения емкости рекомендуется несколько рядов таких устройств соединять параллельно. В этом случае рекомендуется в одну катодную ячейку вставить некоторое число анодных диафрагм и окружить общим катодом, имеющим форму змеевика. При этом отдельные аноды связаны электрически друг с другом и с предшествующим устройством, так что получается параллельно-последовательное соединение.
Анодная жидкость при таком устройстве переходит из одной единицы в соответствующую анодную единицу следующего ряда, а катодная жидкость - из одной общей камеры в другую.
1. Способ электролитического получения нестойких продуктов анодного окисления, например персолей, в ваннах типа с диафрагмой, расположенной в непосредственной близости к аноду, отличающийся тем, что анолит пропускают тонким слоем с большой скоростью между столбами охлаждающих и циркулирующих жидкостей, из коих одна жидкость расположена по другую сторону диафрагмы и служит католитом, а другая отделена от анолита непроницаемой для электролита перегородкой.
2. Прием выполнения способа по п. 1, состоящий в том, что анолит заставляют либо совершать замкнутый кругооборот в одном элементе, либо пропускают последовательно через ряд элементов, предпочтительно с большой скоростью.
3. Прием выполнения способа по пп. 1 и 2, состоящий в том, что анолит, после удаления из него вне ванны продуктов электролиза, сперва применяют в качестве католита, а затем добавляют к свежей анодной жидкости.
4. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 3, отличающееся тем, что анодное пространство имеет форму узкого кольцевого канала 8, образованного стенками диафрагмы 3 и полого тела 5, помещенного с небольшим зазором внутри ограниченного диафрагмой пространства.
5. Форма выполнения устройства по п. 4, отличающаяся тем, что подающая анолит трубка 6 помещена внутри полого тела 5 и у его нижнего конца сообщается с кольцевым каналом 8.
6. Форма выполнения устройства по пп. 4 и 5, состоящая в том, что полое тело 5 установлено на опорную плиту 21, снабженную соответствующим вырезом.
7. В устройстве по пп. 4-6 применение полого тела 5 в качестве внутреннего холодильника анодного пространства.
8. В устройстве по пп. 4-7 приспособление для подвески анодов, состоящее в том, что токоподводящее кольцо 9 укреплено на полом теле 5 и целесообразно защищено, как частично и самые аноды, слоем резины.
9. Прием охлаждения устройства по пп. 4-8 с катодом в виде охлаждающего змеевика 14, окружающего анодную камеру, состоящий в том, что охлаждающую жидкость из змеевика пропускают через полое тело 5 при помощи переливной трубки 20, почти доходящей до его дна.
10. Форма выполнения устройства по пп. 4-9, отличающаяся тем, что ряд, анодных ячеек помещен внутри общего катода, имеющего форму змеевика, причем электролит циркулирует независимо через анодные и катодные пространства соседних устройств.
