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Bei einer Reihe von elektrochemischen Prozessen ist es notwendig, Anoden- und Kathodenraume durch Membranen voneinander zu trennen, um auf diese Weise in den ent sprechenden Raumen unterschiedliche Oxydations- bzw. Reduktionsbedingungen oder Konzentrationen aufrecht zu erhalten. Hierzu gehoren Ubliche Verfahren der Alkali-Chloridelektrolyse zur Alkalihydroxid- und Chbrherstellung, verschiedene Ver fahrensvarianten der Nickelelektrolyse, wobei Auflosung und Entladung an den Elektroden die Hauptreaktionen dar stellen. 1m mehr oder minder weit fortgeschrittenen Zustand des Uberganges vom Versuchs- und ProduktionsmaBstab befinden sich die Saureabtrennung aus Elektrolyten der Kupfer- und Uranmetallurgie, die Bereitung von Gebrauchswasser aus Brack- und Seewasser, die Aufbereitung von Endlaugen der Ober flachenbehandlung von Metallen (sog. Beizlaugen). Bei der erstgenannten Gruppe von Verfahren werden vorzugs weise nichtgeladene Membranen, bei derzweiten Gruppe lonen austauschmembranen verwand"t. - 2 - Als Dialyse wird ein Transport von Ionen durch geladene bzw. ungeladene Membranen bezeichnet, ohne daB ein elektr~isches Feld von auBen angelegt wird. Der Trans~ort wird durch den Gradienten des allgemeinen chemischen und des elektrischen Potentials sowie mogliche Konvektion von Losung bewirkt. Bei der Elektrodialyse Uberlagert sich diesem Stoff transport durch die Membran ein durch ein von auBen angelegtes elektrisches Feld hervorgerufener Anteil, der sogar dem natUrlichen Konzentrationsgefalle entgegen gerichtet sein kann. Geladene wie ungeladene Membranen besitzen einen sehr geringen elektrischen Widerstand und genUgende mechanische Festigkeit (sei es durch ein UnterstUtzungsgewebe), zusatz lich weisen Ionenaustauschmembranen eine geringe Wasser durchlassigkeit und bei nicht zu hohen Konzentrationen eine Selektivitat fUr Kat- (Kationenaustauschmembranen) bzw. Anionen (Anionenaustauschmembranen). auf.
Inhalt
1. Einleitung.- 2. Schrifttumsübersicht.- 2.1 Dialyse von Elektrolyten.- 2.2 Elektrodialyse von Elektrolyten.- 3. Membranen und ihre Eigenschaften.- 4. Stofftransport durch Membranen.- 4.1 Ableitung der Nernst-Planck'schen Gleichung.- 4- 4.2 Ableitung praktisch angewandter Flußgleichungen.- 5. Versuchsdurchführung zur Ermittlung der Membraneigenschaften.- 5.1 Zusammenstellung der grundlegenden Versuchsdaten.- 5.2 Festlegung der Versuchsbedingengen.- 5.3 Leitfähigkeitsmessungen an Membranen.- 5.4 Bestimmung der Membrankonzentration.- 5.5 Bestimmung der Selektivität und Durchlässigkeit der Membranen.- 5.6 Wassertransport durch Membranen.- 6. Mehrkammerzellenversuche zur Dialyse von Kupferendelektrolyten.- 7. Elektrodialyse von Kupferendelektrolyten.- 7.1 Vorversuche zur Elektrodialyse.- 7.2 Grenzstromdichte an Ionenaustauschmembranen.- 7.3 Mehrkammerzellenversuche zur Elektrodialyse von Kupferendelektrolyten.- 7.3.1 Aufbau der Mehrkammerzellen der Elektrodialyseversuche.- 7.3.2 Durchführung der Elektrodialyseversuche.- 7.3.3 Ergebnisse der Elektrodialyseversuche.- 8. Zusammenfassung.- 9. Schrifttumsverzeichnis.