Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1962, H. 15 - Elektrolytisk regenerering av järn(III)klorid-etslösningar för koppar, av Gösta Wranglén
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
taget kopparfri FeCL-lösning. Störande
strömningar i katodrummet bör tydligen undvikas.
En långsam vätgasutveckling kan underlätta
uppströmningen i katodfilmen. Den får
emellertid inte bli för livlig, eftersom katodfilmen
då blandas med elektrolytens huvudmassa.
Genom lämplig anordning av ett skibord kan
yt-lösningen i katodrummet dras av och tillföras
anodrummet. Där oxideras Fe2+ till Fe3+, dels
direkt vid anoden, dels indirekt av utvecklad
klor. övre delen av anoden isoleras lämpligen,
varigenom man får en viss lösningsvolym i
vilken klorgasblåsor från anodens nedre delar
absorberas och oxiderar järnet. I anodrummet
är en omröring av elektrolyten gynnsam.
Som elektrodmaterial ägnar sig grafit bäst för
såväl anod som katod. Elektrodplattorna eller
i varje fall deras övre delar bör vara
impregnerade med paraffin för att
elektrodkontakterna inte skall angripas av elektrolyten. Den
utfällda kopparn erhålles icke som ett
sammanhängande skikt vid denna process utan som ett
dendritiskt pulver6.
Orsaken härtill är dels att
aktiveringspolarisationen vid metallutfällning är låg i
kloridlös-ningar och tendensen till dendritbildning
därigenom avsevärt mycket större än i t.ex.
sulfatlösningar, dels att utfällningen på katodens
övre del sker vid gränsströmtätheten ur en
lösning med mycket låg Cir+-jonkoncentration10.
Pulvret faller delvis till bottnen av sig självt,
men resten måste då och då skrapas av, vilket
på grafitkatoder går mycket lätt, särskilt 0111
de är paraffinimpregnerade.
Pulvret får samlas i ett därför avpassat rum
under katoden och tas upp periodiskt på
katodens baksida. Den tillrinnande elektrolyten
får passera genom det med kopparpulver
fyllda utrymmet under katoden. Därvid sker
reaktion (1) fullständigare än som kan tillåtas
under etsningen. Härigenom ersattes sålunda
FeCl3 med CuCl2 och reaktion (2) med
reaktion (3) vid katoden. Detta är gynnsamt för
förloppet i katodrummet. Då nämligen
densitetsändringen är avsevärt större vid utfällning
av koppar än vid reduktion av järn,
underlättas därigenom den fria konvektion i
katodfilmen, som är en väsentlig förutsättning för
processens genomförande.
Vid etsprocessen förloras något järnklorid
samt förbrukas syra genom upplösning av
yt-oxider på kopparn. Därjämte förloras syra vid
elektrolysen genom vätgasutveckling vid
katoden. Dessa förluster täckes genom tillsats av
FeCl2 och HCl till ingående elektrolyt.
Strömtätheten vid processen bestämmes av
förhållanden vid katoden. För att störande
vätgasutveckling på katoden skall undvikas får
den katodiska strömtätheten icke väsentligt
överskrida gränsströmtätheten för
kopparut-fällning, vilken är ca 5 A/dm2. Härigenom kan
man uppnå ett katodiskt strömutbyte på ca
70 % och ett anodiskt på ca 80 %. Det större
anodiska strömutbytet kompenseras i viss
utsträckning av FeCl2-tillsatsen som kräver extra
oxidationsmedel.
Som diafragmamaterial kan porösa keramiska
eller högpolymera material komma i fråga.
Bland de senare märks porös ebonit, PVC etc.,
avsedda för separatorer i ackumulatorbatterier
(Tekn. T. 1953 s. 567; 1954 s. 30). Tjockare
och finporigare material ger större motstånd
mot diffusion och genomströmning men
medför en högre cellspänning. Separatormaterialen
måste dock användas i flerdubbla skikt för att
ge tillräckligt diffusionsskydd.
Med den angivna elektrolyscellen kan
emellertid en fullständig regenerering icke nås. Den
utgående katolyten blir visserligen praktiskt
taget kopparfri, men anolyten visar sig även
med tämligen effektiva keramiska diafragmor
innehålla 20—30 % av kopparn i etslösningen.
Detta beror tydligen på att koppar passerar
genom diafragmat, särskilt dess nedre del, där
kopparkoncentrationen är hög. Kopparn
överförs genom såväl diffusion och jonvandring
som strömning.
1 koncentrerade kloridlösningar föreligger
kopparn huvudsakligen komplexbunden som
anjonen CuCl,". Genom att dessutom
kloridjo-ner är komplexbundna som Fe(H20)4Cl2+ blir
överföringstalet för de kopparhaltiga
anjoner-na betydande, uppskattningsvis 0,10—0,15.
Vidare strömmar elektrolyt genom diafragmat
från katod- till anodrum på grund av att
densiteten är i genomsnitt högre i katolyten än i
anolyten (för in- och utgående elektrolyt 1,40
respektive 1,30 kg/dm3).
Diffusionen och genomströmningen men
däremot icke den elektrolytiska överföringen kan
minskas med ett tätare diafragma.
Kopparöverföringen kan också minskas, om man
nedbringar katodrummets volym genom att göra
avståndet mellan katod och diafragma litet.
Härigenom blir nämligen den genomsnittliga
kopparkoncentrationen i katodrummet lägre.
Emellertid riskeras då en igensättning av diafragmat
genom från katoden utväxande
koppardendri-ter.
Avståndet katod-diafragma bör i själva
verket uppgå till ca 20 mm för att periodisk
avskrapning av det utfällda kopparpulvret skall
underlättas.
Genom diafragmat sker också en icke
önskvärd diffusion och elektrolytisk överföring av
Fes* från anod- till katodrum. Denna synes
dock på grund av strömningen i motsatt
riktning vara av underordnad betydelse.
Trots att en enkeldiafragmacell sålunda icke
medger en fullständig avkoppring av
etslösningen, kan den dock vara tillfyllest för
mindre anläggningar och om man nöjer sig med en
partiell regenerering.
I dnbbeldiafragmacell
Den icke önskvärda överföringen av koppar
genom diafragmat kan helt elimineras, om
detta görs dubbelt, inneslutande ett diafragmarum,
till vilket utgående katolyt, dvs. praktiskt
taget ren FeCl3-lösning, tillföres, fig. 2. En del
av FeCL-lösningen får strömma genom
diafragmorna ut i katod- och anodrum med lagom
402 TEKNISK TIDSKRIFT 1962 H. 1 <5
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
