DE4316327C1

DE4316327C1 - Electrolytic cell having an electrode element, and use thereof

Info

Publication number: DE4316327C1
Application number: DE19934316327
Authority: DE
Inventors: Peter Patzelt; Michael Zimmermann
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: ZIMMERMANN, MICHAEL, 63150 HEUSENSTAMM, DE PATZELT
Priority date: 1993-05-15
Filing date: 1993-05-15
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2013-05-16

Abstract

An electrode element for electrolytic purposes, in particular for an electrolytic cell for the deposition of metal from liquid containing metal ions has a housing (container) which consists of electrically insulating, electrolyte-resistant material and has one sealed connection port each for the delivery and removal of the electrolyte, the supply of current to the electrode being effected via one of the two connection ports. The electrode is situated in an inner compartment of the housing, which compartment is sealed off by an ion exchanger membrane, and the current lead provided for the supply of current being of rod-like (bar-like) design and forming an angle of approximately 15 DEG with the plane of the plate-like (sheet-like) electrode. The connection port hole which accommodates the current lead is at a corresponding angular offset.

Description

Elektrolysezelle mit einem für elektrolytische Zwecke, insbesondere für die elektrolytische Ab scheidung und/oder Abtrennung von Metallen aus einer Metallionen enthaltenden Flüssigkeit, geeigneten Elektrodenelement, das ein Gehäuse aus elektrisch isolierendem Werkstoff mit je weils wenigstens einer Anschlußöffnung zur Zufuhr eines flüssigen Ionenleiters und einer An schlußöffnung zur Abfuhr dieses Ionenleiters aufweist, wobei im Gehäuse wenigstens ein plat tenförmiges, aktives eine Elektrode bildendes Teil angeordnet ist, an dem der Ionenleiter ent lang strömt, wobei die aktive Fläche der Elektrode auf wenigstens einer Seite von einer Ionen austauscher-Membran abgedeckt ist und wobei die Elektrode über eine Durchführung mit ei nem äußeren Stromzuleiter verbunden ist, sowie die Verwendung der Elektrolysezelle.Electrolytic cell with one for electrolytic purposes, especially for electrolytic Ab separation and / or separation of metals from a liquid containing metal ions, suitable electrode element, each with a housing made of electrically insulating material because at least one connection opening for supplying a liquid ion conductor and an has closing opening for removal of this ion conductor, with at least one plat ten-shaped, active part forming an electrode is arranged, on which the ion conductor ent long flows, the active surface of the electrode on at least one side of an ion exchanger membrane is covered and the electrode via a bushing with egg nem external power supply is connected, and the use of the electrolytic cell.

Aus der EP-A-0 249 319 ist es bekannt, Platin aus wäßrigen Lösungen seiner Chloro-Ver bindungen elektrolytisch abzuscheiden. Anodenraum und Kathodenraum sind dabei durch eine Ionenaustauscher-Membran getrennt, wobei sich im Kathodenraum eine saure Platin-Chloro- Verbindung befindet, während im Anodenraum eine Lösung aus Königswasser vorgesehen ist.From EP-A-0 249 319 it is known to remove platinum from aqueous solutions of its chloro-ver to deposit bonds electrolytically. Anode compartment and cathode compartment are separated by one Ion exchange membrane separated, with an acidic platinum-chloro- Connection is located, while a solution from aqua regia is provided in the anode compartment.

Weiterhin ist aus der DD-PS 1 39 605 ein Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Pulvern aus Edelmetallen bekannt, die sich für eine weitere pulvermetallurgische Darstellung von Reinstmetall-Halbzeugen eignen. Dabei soll die Aufgabe gelöst werden, auf elektrolytischem Wege Pulver- oder Platin-Metalle und des Goldes aus den Chlor-Komplexen ohne Zusatz von Komplexbildner bei Vermeidung einer Wasserstoff-Entwicklung in einer Korngröße zwischen 0 und 1 mm herzustellen; hierzu werden Lösungen von in Säuren gelösten Edelmetallen, nach dem die überschüssige Säure abgedampft wurde, mit einer Konzentration von 5 bis 50 g/l Platinmetalle, einem pH-Wert zwischen 0,3 bis 1,0 und einer Stromdichte von 10 bis 150 mA/cm² bei einer Temperatur von 20°C und einer Verweilzeit von 5 bis 10 Minuten elektroly tisch behandelt. Die Entfernung des sich bildenden Pulvers erfolgt durch Abstreifen bzw. rhyth mische Bewegung.DD-PS 1 39 605 also describes a process for the electrolytic production of powders known from precious metals, which is suitable for a further powder metallurgical representation of High-purity semi-finished products are suitable. The task is to be solved on electrolytic Ways of powder or platinum metals and gold from the chlorine complexes without the addition of Complexing agent while avoiding hydrogen evolution in a grain size between 0 and manufacture 1 mm; For this purpose, solutions of precious metals dissolved in acids are used where the excess acid was evaporated at a concentration of 5 to 50 g / l Platinum metals, a pH between 0.3 to 1.0 and a current density of 10 to 150 mA / cm² at a temperature of 20 ° C and a residence time of 5 to 10 minutes electroly treated table. The powder that forms is removed by stripping or rhythms mix motion.

Als problematisch erweist sich bei den bekannten Verfahren die anodische Chlorgas-Entwick lung, welche ein erhebliches Gefahrenpotential in sich birgt und kostspielige Schutzmaßnah men erfordert.Anodic chlorine gas development has proven to be problematic in the known processes development, which has a considerable potential for danger and costly protective measures men requires.

Weiterhin beschreibt die DE-OS 36 60 040 eine Elektrodenanordnung in einer Metallrückgewin nungszelle zur Reinigung von industriellen Prozeß-Lösungen und Abwässern, welche zur Halte rung von plattenförmigen Elektroden einen offenen Rahmen aus parallelen Seitenstreifen als Abstandselemente aufweist, der aus elektrisch isolierendem korrosionsbeständigem Kunststoff besteht; beiderseits der Anode sind Kathoden in einem durch den Rahmen vorgegebenen Ab stand angeordnet.Furthermore, DE-OS 36 60 040 describes an electrode arrangement in a metal recovery tion cell for cleaning industrial process solutions and waste water, which are used for holding tion of plate-shaped electrodes as an open frame made of parallel side strips Has spacer elements made of electrically insulating, corrosion-resistant plastic consists; on both sides of the anode are cathodes in a predetermined from the frame stood arranged.

Auch bei dieser Anordnung erweist es sich als problematisch, daß aufgrund fehlender Membra ne mit dem offenen Auftreten von Gasblasen zu rechnen ist, wodurch erhebliche Gefahrenpo tentiale entstehen können.With this arrangement, too, it turns out to be problematic that, due to the lack of a membra ne the occurrence of gas bubbles is to be expected, which means considerable risk potentials can arise.

Aus der DE 40 03 516 A1 ist ein Elektrodenelement für Elektrolysezellen bekannt, das eine in einem U-förmigen Rahmen eingebrachte platten- oder kastenförmige Elektrode aufweist, wobei der Rahmen in einem unterhalb der Elektrode angeordneten Steg Öffnungen zum Austritt eines Ionenleiters in Richtung Elektrode aufweist, während in einem oberen Steg des Rahmens Öff nungen zur Abfuhr des Ionenleiters angeordnet sind. Der Rahmen ist in einer als Tasche aus gebildeten Ionenaustauscher-Membran herausnehmbar gehaltert, wobei diese von einem äu ßeren mit Öffnungen versehenen Schutzkasten umgeben ist; das Elektrodenelement wird als Anode in Metallrückgewinnungszellen oder als Kathode in Oxidationszellen eingesetzt. Auf grund der taschenförmigen Ausgestaltung der Membran ist es möglich, daß im oberen Teil Gasblasen austreten können, welches Gefahrenpotentiale mit sich bringt.From DE 40 03 516 A1 an electrode element for electrolytic cells is known, which has a a plate-shaped or box-shaped electrode introduced into a U-shaped frame, wherein the frame in a web arranged below the electrode openings for the exit of a Ion conductor in the direction of the electrode, while in an upper web of the frame Publ are arranged for removal of the ion conductor. The frame is in a pocket Formed ion exchanger membrane removably supported, this from an external outer protective box with openings is surrounded; the electrode element is called Anode used in metal recovery cells or as a cathode in oxidation cells. On because of the pocket-shaped design of the membrane, it is possible that in the upper part Gas bubbles can escape, which entails potential hazards.

Weiterhin ist aus der DE 29 23 818 A1 ein Elektrodenabteil einer elektrolytischen Zellle vom Fil terpressentyp zur Elektrolyse von Alkalichlorid bekannt, wobei das Elektrodenabteil alternierend als Anoden- und Kathodenabteil ausgebildet sein kann; die Elektrodenabteile weisen einen Rah men mit einem Einlaß für die Elektrolyteinspeisung und einem Auslaß für das Ausströmen der Elektrolyseprodukte auf, wobei kathodische und anodische Elektrodenabteile jeweils durch Ionenaustauscher-Membranen voneinander getrennt sind. Der Einsatz solcher Elektrolysezel len vom Filterpressentyp setzt einen verhältnismäßig hohen Aufwand im Hinblick auf eine Vielzahl hintereinander geschalteter Elektrodenelemente voraus, wobei zur Entnahme von elektrolyti schen Abscheidungen eine komplette Demontage der Gesamtanordnung erforderlich ist, so daß sich auch ein verhältnismäßig hoher Betriebsaufwand ergibt.Furthermore, from DE 29 23 818 A1 an electrode compartment of an electrolytic cell from the fil Terpresstyp known for the electrolysis of alkali chloride, wherein the electrode compartment alternately as Anode and cathode compartment can be formed; the electrode compartments have a frame men with an inlet for the electrolyte feed and an outlet for the outflow of the Electrolysis products, with cathodic and anodic electrode compartments Ion exchange membranes are separated from each other. The use of such electrolysis cell len of the filter press type puts a relatively high effort in terms of a variety successively connected electrode elements, whereby for the removal of electrolytic separations a complete disassembly of the entire arrangement is required, so that there is also a relatively high operating cost.

Aus der US 49 64 965 ist ein kastenförmiges Elektrodengehäuse mit einer Öffnung bekannt, welche durch eine poröse Elektrodenplatte abgedeckt ist und als Anode für die Elektroplattie rung von durchlaufendem Bandmaterial dient; das Bandmaterial befindet sich in einem mit Elektrolytzufuhr versehenen Tank, während das Elektrodengehäuse mit einer Öffnung zur Elek trolytabfuhr versehen ist; aufgrund der offenen Elektrodenkonfiguration ist der Einsatz bei gas erzeugenden Elektrolyseprozessen problematisch, da durch austretende Gasblasen Gefah renpotentiale entstehen können.From US 49 64 965 a box-shaped electrode housing with an opening is known which is covered by a porous electrode plate and as an anode for the electroplate serving of continuous strip material; the tape material is in one with Electrolyte supply tank, while the electrode housing with an opening for elec trolyte removal is provided; due to the open electrode configuration, the gas is used Generating electrolysis processes problematic because Gefah through gas bubbles potential can arise.

Weiterhin ist aus der US 46 05 483 eine Elektrode mit Gehäuse bekannt, wobei das Gehäuse eine mit einer isolierenden Membran abgeschlossene Öffnung aufweist, auf der sich eine leiten de Schicht zur elektrolytischen Beschichtung von gedruckten Leiterplatten befindet. Da sich die als Anode dienende Elektrode auf der Außenseite der isolierenden Membran befindet, handelt es sich bei dieser Elektrodenanordnung um eine offene Bauweise, so daß bei gaserzeugenden Elektrolyseprozessen mit dem Auftreten von Gasblasen zu rechnen ist. Eine Gasabführung über das Gehäuseinnere der Elektrode ist nicht möglich, da dieses unter erhöhtem inneren Luftdruck steht.Furthermore, from US 46 05 483 an electrode with a housing is known, the housing has an opening closed with an insulating membrane, on which one is guided de layer for the electrolytic coating of printed circuit boards. Since the serving as an anode on the outside of the insulating membrane this electrode arrangement is an open construction, so that in gas-generating The occurrence of gas bubbles is to be expected in electrolysis processes. A gas discharge over the inside of the electrode housing is not possible, as this is under increased internal Air pressure is there.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrolysezelle mit einem Elektrodenelement anzugeben, das sowohl als Anode in der Elektrolysezelle, insbesondere in einer Metallrückge winnungszelle als auch als Kathode in einer Oxidationszelle einsetzbar ist, wobei der die Elek trode umgebende Elektrolyt durch eine Ionenaustauscher-Membran von der Gegenelektrode abgetrennt ist und ein geschlossener Elektrodenraum gebildet wird, in welchem Gase aufgefan gen und abgeführt werden, sowie eine Regeneration der Elektrolytflüssigkeit erfolgt. Insbeson dere soll die Elektrolysezelle mit dem Elektrodenelement als Anode bei der Elektrolyse als Re duktions- und Trennungsverfahren bei der Platingruppen-Metallscheidung, insbesondere Pul verabscheidung eingesetzt werden können.The invention has for its object an electrolysis cell with an electrode element specify that both as an anode in the electrolytic cell, especially in a metal back recovery cell as well as a cathode in an oxidation cell, the elec trode surrounding electrolyte through an ion exchange membrane from the counter electrode is separated and a closed electrode space is formed, in which gases are collected gene and be discharged, and there is a regeneration of the electrolyte liquid. In particular the electrolysis cell with the electrode element as the anode in the electrolysis as Re Production and separation processes in platinum group metal separation, especially pul decision can be used.

Weiterhin soll die Verwendung der Elektrolysezelle zur Erzielung einer niedrigen Ionen-Endkon zentration, insbesondere Metallionen-Endkonzentration angegeben werden. Furthermore, the use of the electrolytic cell to achieve a low ion end con concentration, especially the final metal ion concentration.

Die Aufgabe wird hinsichtlich der Elektrolysezelle dadurch gelöst, daß das Gehäuse auf minde stens einer Seite mindestens eine Öffnung aufweist, die durch die Ionenaustauscher-Membran gas- und flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist und daß die als Durchführung des Stromzuleiters dienende Anschlußöffnung ebenfalls gas- und flüssigkeitsdicht abgedichtet ist.The object is achieved with respect to the electrolytic cell in that the housing on minde least one side has at least one opening through the ion exchanger membrane is sealed gas and liquid tight and that as the implementation of the power supply serving connection opening is also sealed gas and liquid tight.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Elektrolysezelle eine plattenförmige Elektrode auf, die auf ihrer der Ionenaustauscher-Membran abgewandten Seite mit einem stabförmigen Stromzuleiter durch Verschweißung verbunden ist; dabei schließt die Achse des Stromzuleiters mit der Ebene der Elektrode einen Winkel im Bereich von 5 bis 45°, vorzugsweise von 15° ein; die den Stromzuleiter aufnehmende Bohrung der Anschlußöffnung zur Abfuhr des flüssigen Io nenleiters schließt mit der Ebene der Ionenaustauscher-Membran ebenfalls einen Winkel im Bereich von 5 bis 45° vorzugsweise von ca. 15° ein.In a preferred embodiment, the electrolysis cell has a plate-shaped electrode on that on its side facing away from the ion exchanger membrane with a rod-shaped Power supply is connected by welding; the axis of the power supply closes an angle in the range of 5 to 45 °, preferably 15 °, with the plane of the electrode; the hole of the connection opening receiving the current feeder for the removal of the liquid Io nenleiters also closes an angle with the plane of the ion exchange membrane Range from 5 to 45 °, preferably from about 15 °.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Elektrolysezelle sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.Advantageous embodiments of the electrolytic cell are specified in claims 2 to 11.

Die Aufgabe, eine Verwendung der Elektrolysezelle anzugeben, wird durch Merkmale des An spruchs 12 gelöst; eine besonders vorteilhafte Verwendung der Elektrolysezelle ist in Anspruch 13 angegeben.The task of specifying a use of the electrolytic cell is characterized by features of the An Proverb 12 solved; a particularly advantageous use of the electrolytic cell is claimed 13 specified.

Als vorteilhaft erweist sich neben der hohen Sicherheit gegen Chlorgas-Explosionen die einfa che Wartung der Elektrolysezelle bzw. des Elektrodenelements, wobei insbesondere sowohl die Ionenaustauscher-Membran als auch die Elektrode selbst auf einfache Weise durch Austausch regenerierbar sind.In addition to the high level of security against chlorine gas explosions, the simple che maintenance of the electrolytic cell or the electrode element, in particular both Ion exchange membrane as well as the electrode itself in a simple way by exchange are regenerable.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß aufgrund der vollständigen Abdichtung der Stromzu leitung zur Elektrode die Fläche der Membran weitgehend ausgenutzt werden kann, d. h. daß für den Ionenaustausch praktisch die gesamte Ionenaustauscherfläche der Membran des Elek trodenelements zur Verfügung steht.Another advantage is that due to the complete sealing of the electricity line to the electrode the surface of the membrane can be largely used, d. H. that practically the entire ion exchange surface of the membrane of the Elek Trodenelements is available.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Fig. 1a, 1b, 1c, 2a, 2b, 3a und 3b näher erläutert.The subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1a, 1b, 1c, 2a, 2b, 3a and 3b.

Dabei zeigt Fig. 1a das Elektrodenelement für die Elektrolysezelle mit seinen wesentlichen Einzelteilen vor der Zusammensetzung.Here, FIG 1a shows. The electrode element for electrolytic cell with its essential component parts of the composition.

Fig. 1b das weitgehend zusammengesetzte Elektrodenelement; FIG. 1b, the largely composite electrode member;

Fig. 1c das mit Membran abgeschlossene Elektrodenelement; FIG. 1c, the electrode element completed with membrane;

die Fig. 2a und 2 jeweils eine Draufsicht sowie einen Querschnitt des Gehäuses des Elek trodenelements entlang der Linie A-B sowie der einzubringenden Elektrode; Figures 2a and 2 are respectively a plan view and a cross-section of the housing of Elek trodenelements along the line AB and the electrode to be introduced.

Fig. 3a zeigt schematisch in einer perspektivischen teilweise aufgebrochenen Anordnung die Verwendung des Elektrodenelements als Anode in einer Elektrolysezelle, insbesondere einer elektrolytischen Metallgewinnungsanlage, Fig. 3a shows schematically in a perspective partially broken arrangement, the use of the electrode member as an anode in an electrolytic cell, in particular an electrolytic metal recovery unit,

Fig. 3b zeigt einen Querschnitt dieser Anlage. Fig. 3b shows a cross section of this system.

Der zugehörige Tank ist zwecks besserer Übersicht nur teilweise bzw. aufgebrochen dargestellt.The associated tank is only partially or broken open for a better overview shown.

Gemäß Fig. 1a besteht das aus einem säurebeständigen elektrisch isolierendem Werkstoff gebildete Gehäuse 1 aus einem quaderförmigen Gehäuseteil, welches im Bereich seiner Front fläche eine im wesentlichen hohlzylindrische Ausnehmung als Innenraum 2 des Elektrodenele ments aufweist; die in der Figur nicht dargestellte rückwartige breitseitige Fläche ist völlig geschlossen. In den Innenraum 2 ist eine flächenhafte Elektrode 3 einsetzbar, deren stabförmiger Stromzuleiter 4 in einem Winkel von ca. 15° auf die Rückseite der Elektrode 3 aufgeschweißt ist, so daß eine elektrisch und mechanisch feste Verbindung zwischen der flächenhaft ausgebildeten Elektrode 3 und dem Stromzuleiter 4 besteht, welche darüberhinaus säurefest ist. Das Gehäuse 1 weist zur Durchfüh rung des Stromableiters und zur Entnahme des durch den Innenraum 2 geführten Elektrolyt-Gas-Gemischs eine vom Innenraum 2 zur Oberseite 5 des Gehäuses führende Bohrung 6 auf, welche gegenüber der Frontplatte 8 um ca. 15° abge winkelt und hier symbolisch durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Im Bereich der Oberseite 5 ist die Bohrung 6 mit einem abdichtbaren Stutzen 7 verbunden, welcher sowohl zur abdichtbaren Stromzufuhr mittels Stromzuleiter 4 als auch zur Abfuhr des Elektrolyt-Gasgemischs aus dem Innenraum des Gehäu ses 1 vorgesehen ist.According to FIG. 1a, the housing 1 formed from an acid-resistant, electrically insulating material consists of a cuboid housing part, which in the area of its front surface has a substantially hollow cylindrical recess as the interior 2 of the electrode element; the rear-like broad surface, not shown in the figure, is completely closed. A flat electrode 3 can be used in the interior 2 , the rod-shaped current feeder 4 of which is welded onto the rear of the electrode 3 at an angle of approximately 15 °, so that an electrically and mechanically firm connection between the flat electrode 3 and the current feeder 4 which is also acid-resistant. The housing 1 has to carry out the current arrester and to remove the electrolyte-gas mixture passed through the interior 2 , a bore 6 leading from the interior 2 to the top 5 of the housing, which is angled relative to the front plate 8 by approximately 15 ° and here is symbolically represented by dashed lines. In the area of the top 5 , the bore 6 is connected to a sealable nozzle 7 , which is provided both for the sealable power supply by means of a power supply 4 and for the discharge of the electrolyte-gas mixture from the interior of the housing 1 .

Weiterhin ist der Innenraum 2 mit einem Elektrolyt-Zufuhrrohr 10 versehen, welches ebenfalls aus saurefestem elektrisch isolierendem Werkstoff besteht und über Bohrung 11 sowie Stutzen 12 aus der Oberseite 5 des Gehäuses 1 herausgeführt ist; die Bohrung 11 ist hier symbolisch durch gestrichelte Linien dargestellt; die Öffnung der Bohrung 11 auf der Oberseite 5 ist mit einem Stutzen 12 versehen, welcher an ein Elektrolyt-Zuführungssystem an schließbar ist, das hier zwecks besserer Übersicht nicht dargestellt ist. Das Elektrolyt-Zufuhrrohr 10 befindet sich in unmittelbarer Nähe der rückwärtigen Wand 9 des Innenraums 2, so daß beim Einführen von Elektrode 3 und Stromzu leiter 4 das Elektrolyt-Zufuhrrohr 10 durch die flächenhafte Elektrode 3 abge deckt wird. Als Elektrode wird vorzugsweise flächenhaftes Streckmetall einge setzt, das in seinem Umfang kreisförmig gestaltet ist, um die Grundfläche des Innenraums 2 weitgehend abzudecken, wobei auf der rückseitigen Seite der Stromzuleiter 4 in Form eines massiven Stabes aufgeschweißt ist.Furthermore, the interior 2 is provided with an electrolyte feed pipe 10 , which likewise consists of acid-proof, electrically insulating material and is led out of the top 5 of the housing 1 via the bore 11 and the connector 12 ; the bore 11 is shown here symbolically by broken lines; the opening of the bore 11 on the top 5 is provided with a nozzle 12 which can be connected to an electrolyte supply system, which is not shown here for a better overview. The electrolyte feed tube 10 is located in the immediate vicinity of the rear wall 9 of the interior 2 , so that when inserting electrode 3 and Stromzu conductor 4, the electrolyte feed tube 10 is covered by the flat electrode 3 . As an electrode, preferably expanded metal is used, which is circular in its circumference to largely cover the base of the interior 2 , with the power supply 4 being welded in the form of a solid rod on the rear side.

Zum Einbau der Elektrode 3 wird der Stromzuleiter 4 zunächst durch die Boh rung 6 eingeschoben und anschließend die Elektrode in einer vorzugsweise kreisrunden Öffnung des Innenraums 2 zentriert. Die Abdichtung des Innen raums 2 erfolgt durch eine auf die Ebene der Elektrode 3 aufbringbare Mem bran 14, welche die gesamte Öffnung 13 des Innenraums 2 abdeckt und mittels eines die Öffnung konzentrisch umgebenen Dichtringes 15 gegenüber dem Ge häuse 1 abgedichtet ist, wobei der zur Abdichtung erforderliche Preßdruck durch einen aufsetzbaren Rahmen 16 erfolgt, der mit Öffnungen 17 zum Einsetzen von Schraubbolzen 19, welche in Gewinden 18 des Gehäuses 1 verschraubt werden, versehen ist. Es ist jedoch auch möglich, an Stelle der Gewinde 18 des Gehäu ses 1 durchgehende Bohrungen im Gehäuse 1 vorzusehen, welche zwecks Halterung der Schraubbolzen an der Gehäuserückseite mit Muttern versehen sind.To install the electrode 3 , the power supply 4 is first inserted through the drilling tion 6 and then the electrode is centered in a preferably circular opening in the interior 2 . The interior 2 is sealed by a membrane 14 which can be applied to the level of the electrode 3 and which covers the entire opening 13 of the interior 2 and is sealed with respect to the housing 1 by means of a sealing ring 15 which surrounds the opening, the sealing being used required pressing pressure takes place through a mountable frame 16 , which is provided with openings 17 for inserting screw bolts 19 which are screwed into threads 18 of the housing 1 . It is also possible, however, in place of the thread 18 of the Gehäu ses 1 through bores in the housing 1 to provide, which are provided on the rear side with nuts for the purpose of retaining the bolt.

Fig. 1b zeigt das Elektrodenelement mit der im Innenraum 2 des Gehäuses 1 eingesetzten Elektrode 3, wobei deren Stromzuleiter 4 sich in der gestrichelt dargestellten Bohrung 6 befindet; der Stromzuleiter 4 ist auf der Rückseite der Elektrode 3 durch Verschweißung im Winkel von ca. 15° befestigt, wobei durch das Streckmetallgitter zusätzlich Stromverteilerelemente 21 der Elektro de 3 erkennbar sind. Weiterhin ist durch die Streckmetallstruktur der Elektro de das Elektrolyt-Zufuhrrohr 10 zu erkennen. Die zur Abdeckung der Öffnung des Innenraums 2 vorgesehene Ionenaustauscher-Membran 14 sowie der Rahmen 16 sind zwecks besserer Übersicht als noch aufzubringende Einzelteile dargestellt. FIG. 1b shows the electrode member with the inserted in the interior 2 of the casing 1 electrode 3, wherein the current supply conductor 4 is in the shown dashed bore 6; the current feeder 4 is fastened to the back of the electrode 3 by welding at an angle of approximately 15 °, current distribution elements 21 of the electrical de 3 being additionally recognizable by the expanded metal grid. Furthermore, the expanded metal structure of the electro de the electrolyte feed pipe 10 can be seen. The ion exchanger membrane 14 provided for covering the opening of the interior 2 and the frame 16 are shown as individual parts to be applied for a better overview.

In Fig. 1c ist das komplett zusammengesetzte Elektrodenelement erkennbar, wobei der nicht mehr sichtbare Innenraum durch die frontseitig aufgebrachte Ionenaustauscher-Membran 14 sowie die Befestigung und Abdichtung mit Hilfe des Rahmens 16 und der Schraubbolzen 19 zu erkennen sind. Die Oberseite 5 des Gehäuses 1 ist mit dem Stutzen 7 zur Stromzuleitung für die Elektrode sowie dem am Stutzen 7 angeschlossenen Abzweigrohr 22 zur Abfuhr des Elektrolyt-Gas gemisches aus dem Gehäuse versehen; weiterhin ist der für die Zufuhr eines regenerierten Elektrolyten vorgesehene Stutzen 12 auf der Oberseite 5 des Gehäuses 1 erkennbar. Als Werkstoffe sind für das Elektrolytgehäuse beispiels weise Polypropylen geeignet, wobei die Elektrode und der Stromzuführungsbolzen sowie der zugehörige Stromverteiler aus einem Ventilmetall, vorzugsweise aus Titan bestehen; als Elektrolyt dient bei anodischem Betrieb des Elektrodenele ments im Falle einer Edelmetallrückgewinnungs-Anlage Schwefelsäure.The completely assembled electrode element can be seen in FIG. 1 c, the interior space, which is no longer visible, being recognizable by the ion exchanger membrane 14 applied on the front and the fastening and sealing with the aid of the frame 16 and the screw bolts 19 . The top 5 of the housing 1 is provided with the connector 7 for the power supply line for the electrode and the branch pipe 22 connected to the connector 7 for removing the electrolyte-gas mixture from the housing; Furthermore, the connector 12 provided for the supply of a regenerated electrolyte can be seen on the top 5 of the housing 1 . As materials for the electrolyte housing, for example, polypropylene are suitable, the electrode and the power supply bolt and the associated power distributor being made of a valve metal, preferably titanium; serves as electrolyte in anodic operation of the electrode element in the case of a precious metal recovery system sulfuric acid.

Anhand der Fig. 2a ist das Gehäuse 1 mit dem als hohlzylindrische Öffnung ausgebildeten Innenraum 2 erkennbar, wobei die zugehörige Öffnung in Front platte 8 mit einer konzentrischen Ausnehmung 25 zur Aufnahme des Dichtrings 15 umgeben ist; die Ausnehmung 25 ist in radialer Richtung von einem äußeren Kreis 26 umgeben, auf dem die Gewinde 18 zur Aufnahme der Schraubbolzen vorge sehen sind. Im oberen Teil des Gehäuses sind die mittels gestrichelter Linien dargestellten Bohrungen bzw. hohlzylindrischen Durchführungen 6 und 11 erkenn bar, welche - wie bereits oben ausgeführt - zur Aufnahme des Stromzuleiters 4 und Abführung des Elektrolyt-Gasgemisches sowie zur Elektrolytzufuhr dienen. Weiterhin ist die mit Stromableiter 4 zum Einsatz vorbereitete Elektrode 3 dargestellt, wobei die Einpassung der Elektrode mit ihrem Stromableiter anhand Fig. 2b klarer erkennbar ist. Dieser Figur ist zu entnehmen, daß bei Ein führung der Stromzuleiter 4 in Bohrung 6 entlang der Achse 28 so in Richtung Innenraum 2 abgesenkt wird, daß die in Frontplatte 24 gebildete Öffnung des Innenraums 2 durch Elektrode 3 weitgehend abgedeckt wird. . With reference to FIG 2a, the housing 1 can be seen with the opening formed as a hollow cylindrical interior 2, with the associated opening in the front plate 8 is surrounded by a concentric recess 25 for receiving the sealing ring 15; the recess 25 is surrounded in the radial direction by an outer circle 26 on which the threads 18 are provided for receiving the bolts. In the upper part of the housing, the bores or hollow cylindrical feedthroughs 6 and 11 shown by dashed lines are recognizable, which - as already stated above - serve to receive the power supply line 4 and discharge the electrolyte-gas mixture and to supply the electrolyte. Furthermore, the electrode 3 prepared for use with the current arrester 4 is shown, the fitting of the electrode with its current arrester being more clearly recognizable on the basis of FIG. 2b. This figure can be seen that at a guide of the power supply 4 in the bore 6 along the axis 28 is lowered in the direction of the interior 2 that the opening of the interior 2 formed in the front plate 24 is largely covered by electrode 3 .

Anhand der Fig. 2b sind im Längsschnitt die Schweißstelle 29 sowie die Strom verteilerelemente 21 für die Elektrode 3 erkennbar. Hier ist erkennbar, daß die Achse des Stromzuleiters 4 im Winkel von ca. 15°, zur Ebene der Elektro de 3 angeordnet ist; die Achse 28 der Bohrung 6 ist im entsprechenden Winkel zur Ebene der Öffnung des Innenraums 2 angeordnet. Die Öffnung des Innenrau mes 2 wird nach Einbringung der Elektrode dann wie anhand der Fig. 1b und 1c bereits erläutert ist, durch die Ionenaustauscher-Membran und den Befesti gungsrahmen zusammen mit Schraubelementen abgedichtet, wobei der symbolisch eingetragene Elektrolytpegel 30 anzeigt, daß die Elektrolytzu- und abführungen sowie der Leiter der Stromzufuhr gegenüber dem Elektrolyten vollständig abge dichtet sind, jedoch auch gleichzeitig eine einfache Auswechslung von Elektro de bzw. Ionenaustauscher-Membran möglich ist.On the basis of Fig. 2b the welding point 29 are in longitudinal section and the power distributor elements 21 apparent to the electrode 3. It can be seen here that the axis of the power supply line 4 is arranged at an angle of approximately 15 ° to the level of the electrical de 3 ; the axis 28 of the bore 6 is arranged at a corresponding angle to the plane of the opening of the interior 2 . The opening of the interior space 2 is then sealed after insertion of the electrode, as already explained with reference to FIGS . 1b and 1c, by the ion exchanger membrane and the fastening frame together with screw elements, the symbolically entered electrolyte level 30 indicating that the electrolyte supply and discharges and the conductor of the power supply are completely sealed against the electrolyte, but at the same time a simple replacement of the electrode or ion exchanger membrane is possible.

Eine Verwendung des erfindungsgemäßen Elektrodenelements als Anode ist anhand der Fig. 3a und 3b näher erläutert.A use of the electrode element according to the invention as an anode is explained in more detail with reference to FIGS . 3a and 3b.

Gemäß Fig. 3a ist ein mit säurebeständiger elektrisch isolierender Oberfläche versehener Tank 32 als elektrolytischer Trog vorgesehen, welcher mit einer Zuleitung 33 versehen ist, über die wäßrige Lösungen von Chloro-Verbindungen von Platinmetallen, insbesondere von komplexen Rhodium-Chloro-Salzen zugeführt wird. Die Strömung verläuft parallel zur Längsachse 34 des Tanks 32, wobei zur pulverförmigen Abscheidung von Rhodium entlang der Längsachse 34 plattenförmi ge Kathoden 35 vorgesehen sind, die auf jeder Seite von einem als Anode die nenden Elektrodenelement 36 umgeben sind, wobei die Flächen der jeweiligen Ionenaustauscher-Membranen 14 parallel zu den Oberflächen der Platten angeord net sind. Die jeweils aus zwei Elektrodenelementen 36 und einer Kathode 35 bestehenden Zellen sind zu mehreren, vorzugsweise jeweils zu dritt in einem gemeinsamen Elektrolytraum untergebracht und parallel geschaltet, wobei gemäß bevorzugter Ausführungsform insgesamt drei Zellen strömungsmäßig in Kaskade und elektrisch in Serie geschaltet sind. Die Abstände zwischen der Kathode und den als Anoden dienenden Elektroden der Elektrodenelemente 36 liegen im Be reich von 0,5 bis 30 cm, wobei eine Spannung von 1 bis 50 V angelegt ist; die Stromdichte auf den aus Titan bestehenden Kathoden liegt im Bereich von 0,001 bis 100 A/dm². Der pH-Wert der die Chloro-Verbindungen enthaltenden Lösung liegt im Bereich von 0 bis 2. Aufgrund der hohen Stromdichte ist es erforder lich, sowohl die aus dem Elektrodenelement 36 über Stutzen 7 und Abzweig rohr 22 austretende und über Stutzen 12 wieder zugeführte Lösung zu kühlen, als auch die Kathode mittels eines durchströmenden Temperiermittels zu kühlen. Wie anhand Fig. 3a erkennbar ist, dienen die Stromzuführungsschienen 38, 39 gleichzeitig zur Halterung der Kathoden in der Mitte zwischen jeweils zwei Elektrodenelementen 36. Die Zuleitung zur Stromversorgung des Elektrodenele ments 36 erfolgt über Stutzen 7, sie ist jedoch zwecks besserer Übersicht nicht dargestellt.According to Fig. 3a is a provided with acid-resistant electrically insulating surface tank 32 is provided as an electrolytic trough which is provided with a feed line 33, chloro-salts rhodium is supplied via the aqueous solutions of chloro-compounds of platinum metals, particularly complex. The flow runs parallel to the longitudinal axis 34 of the tank 32 , plate-shaped cathodes 35 being provided for the powdery deposition of rhodium along the longitudinal axis 34 , which are surrounded on each side by an electrode element 36 as an anode, the surfaces of the respective ion exchanger Membranes 14 are net angeord parallel to the surfaces of the plates. The cells, each consisting of two electrode elements 36 and a cathode 35 , are housed in a common electrolyte space in a plurality, preferably three in each case, and connected in parallel, in accordance with a preferred embodiment a total of three cells being connected in flow in a cascade and electrically in series. The distances between the cathode and the electrodes of the electrode elements 36 serving as anodes are in the range from 0.5 to 30 cm, a voltage of 1 to 50 V being applied; the current density on the titanium cathodes is in the range of 0.001 to 100 A / dm². The pH of the solution containing the chloro compounds is in the range from 0 to 2. Because of the high current density, it is necessary to supply both the solution emerging from the electrode element 36 via connection piece 7 and branch pipe 22 and the supply via connection 12 again cool, as well as to cool the cathode by means of a temperature control medium flowing through. As can be seen from FIG. 3a, the current supply rails 38 , 39 simultaneously serve to hold the cathodes in the middle between two electrode elements 36 in each case. The supply line for the power supply of the electrode element 36 takes place via connector 7 , but it is not shown for the sake of a better overview.

Anhand des schematischen Querschnitts gemäß Fig. 3b ist erkennbar, daß der mit Bezugsziffer 30 bezeichnete Pegel des Katholyten im Tank so hoch ist, daß die Ionenaustauscher-Membran 14 vom Katholyten praktisch vollständig benetzt wird. Der zur Stromzuführung der Anode und zur Ableitung des Anolytgasgemischs vorgesehene Stutzen 7 ist über Abzweigrohr 22 und Anschlußkanal 41 mit einem Anolytregenerationssystem 42 verbunden, welches zwecks besserer Übersichtlich keit nur schematisch dargestellt ist. Das Anolytregenerationssystem 42 sorgt für eine Trennung der Anolytflüssigkeit und der an der Anode erzeugten Gase, die vorwiegend aus Sauerstoff bestehen und regelt die Konzentration des Anoly ten, welcher im vorliegenden Fall aus Schwefelsäure besteht. Der regenerierte Anolyt wird dann über ein Rohrleitungssystem 43 dem Stutzen 12 wieder zuge führt und tritt von hier aus in den Innenraum des als Anode dienenden Elektro denelements ein.Based on the schematic cross section according to FIG. 3b, it can be seen that the level of the catholyte in the tank designated by reference number 30 is so high that the ion exchanger membrane 14 is practically completely wetted by the catholyte. The provided for power supply to the anode and to discharge the anolyte gas mixture nozzle 7 is connected via branch pipe 22 and connection channel 41 to an anolyte regeneration system 42 , which speed is shown only schematically for the sake of clarity. The anolyte regeneration system 42 ensures a separation of the anolyte liquid and the gases generated at the anode, which mainly consist of oxygen, and regulates the concentration of the anolyte, which in the present case consists of sulfuric acid. The regenerated anolyte is then supplied via a pipe system 43 to the nozzle 12 again and enters the interior of the electrode element serving as an anode from here.

Claims

1. Electrolysis cell with an electrode element for electrolytic purposes, in particular for the electrolytic deposition and / or separation of metals from a liquid containing metal ions, suitable electrode element, which is a housing made of electrically insulating material, each with at least one connection opening for supplying a liquid ion conductor and one Has connection opening for removal of this ion conductor, in the Ge housing at least one plate-shaped, an electrode-forming part is arranged, along which the ion conductor flows along, wherein the active surface of the electrode is covered on at least one side by an ion exchanger membrane and wherein the electrode is connected to an external current lead via a bushing, characterized in that
that the housing ( 1 ) has at least one opening ( 13 ) on at least one side, which is sealed gas and liquid-tight by the ion exchanger membrane ( 14 )
and that the connection opening serving as a feedthrough for the power supply line ( 4 ) is also sealed in a gas and liquid-tight manner.

2. Electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the bushing for the current feeder ( 4 ) is formed by a bore ( 6 ) serving as a connection opening.

3. Electrolytic cell according to claim 1 or 2, characterized in that the current feeder ( 4 ) is rod-shaped and with the plane of the plate-shaped part of the electrode ( 3 ) forms an angle in the range of 5 to 45 °, the axis of the bore ( 6 ) also forms an angle in the range of 5 to 45 ° with the plane of the opening ( 13 ).

4. Electrolytic cell according to one of claims 1 to 3, characterized in that the current feeder ( 4 ) with the ion exchanger membrane ( 14 ) facing away from the electrode ( 3 ) is welded.

5. Electrolytic cell according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Io nenaustauscher membrane ( 14 ) by means of a frame which can be screwed onto a housing opening ( 13 ) surrounding edge and by means of a between the edge and the Ion exchanger membrane elastically deformable sealing element ( 15 ) is sealed against the interior ( 2 ) of the housing ( 1 ).

6. Electrolytic cell according to one of claims 1 to 5, characterized in that the housing ( 1 ) on its front plate ( 24 ) has a circular opening ( 13 ) which is surrounded by a recess ( 25 ) for receiving the sealing element ( 15 ) .

7. Electrolytic cell according to one of claims 1 to 6, characterized in that the connecting pieces serving as connection openings (7, 12 ) on the top ( 5 ) of the housing are arranged.

8. Electrolytic cell according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rear wall ( 9 ) of the interior ( 2 ) is closed.

9. Electrolytic cell according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing ( 1 ) consists of polyethylene, polyvinyl chloride or PVDF.

10. Electrolytic cell according to one of claims 1 to 9, characterized in that in an serving as an electrolytic trough tank ( 32 ) at least two plate-shaped ge cathodes ( 35 ) are provided, which are successively flowed around by supplied liquid, each of the cathodes between each is arranged as two anode serving electrode elements (36) so that the cathode tenflächen with their respective Plat of Elektrodenele is arranged member (36) parallel to the surface of the ion exchange membrane (14).

11. Electrolysis cell according to claim 10, characterized in that the liquid flows around the cascade Ka ( 35 ) in succession.

12. Use of the electrolytic cell according to one of claims 1 to 11, as a metal back recovery cell in which a cathode is arranged between two anodes.

13. Use of the electrolytic cell according to claim 12, with as a metal recovery cell a plate-shaped cathode, the plate sides of which are each parallel to the ion exchanger Membrane of the electrode element serving as an anode are aligned.

14. Use of the electrolytic cell according to claim 10 or 11 for the electrolytic deposition of platinum group metals from a liquid containing metal ions.