JPH0314860B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0314860B2 JPH0314860B2 JP59217348A JP21734884A JPH0314860B2 JP H0314860 B2 JPH0314860 B2 JP H0314860B2 JP 59217348 A JP59217348 A JP 59217348A JP 21734884 A JP21734884 A JP 21734884A JP H0314860 B2 JPH0314860 B2 JP H0314860B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluorine
- ion exchange
- containing polymer
- membrane
- polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、塩素及び苛性アルカリの製造の為の
電解等に使用された複層型含フツ素イオン交換膜
の再生方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for regenerating a multilayer fluorine-containing ion exchange membrane used in electrolysis for producing chlorine and caustic alkali.
含フツ素イオン交換膜は、塩化アルカリを電解
して塩素及び苛性アルカリを製造する場合の電解
槽の隔膜として、その優れた性能の為に、現在使
用され、また将来増々使用されようにしている。
このような含フツ素イオン交換膜としては、その
性能上カルボン酸基又はスルホン酸基をもつ二種
以上の含フツ素ポリマーのフイルムを積層してな
る複層型のイオン交換膜が近年用いられる傾向に
ある。 Fluorine-containing ion exchange membranes are currently used as diaphragms in electrolytic cells when alkali chloride is electrolyzed to produce chlorine and caustic alkali, and due to their excellent performance, they are expected to be used more and more in the future. .
As such fluorine-containing ion-exchange membranes, multilayer ion-exchange membranes, which are made by laminating two or more fluorine-containing polymer films having carboxylic acid groups or sulfonic acid groups, have recently been used due to their performance. There is a tendency.
一方、上記の含フツ素イオン交換膜は、機械的
損傷或いは使用中に膜内に不純物の蓄積の為に性
能が低下するなどの理由から有限の寿命を有す
る。現在、これらの寿命の為に使用に適しなくな
つた含フツ素イオン交換膜は、その高価な原材料
にもかかわらず廃棄されているのが通常である。 On the other hand, the above-mentioned fluorine-containing ion exchange membrane has a finite lifespan due to performance degradation due to mechanical damage or accumulation of impurities within the membrane during use. Currently, fluorine-containing ion exchange membranes that are no longer suitable for use due to their lifespans are usually discarded despite their expensive raw materials.
本発明は、使用に適しなくなつた含フツ素イオ
ン交換膜、特に近年多く使用されている複層型含
フツ素イオン交換膜の再生方法を提供するもので
ある。 The present invention provides a method for regenerating fluorine-containing ion-exchange membranes that are no longer suitable for use, particularly multilayer fluorine-containing ion-exchange membranes that have been widely used in recent years.
[従来の技術]
使用済みの含フツ素イオン交換膜からなる含フツ
素ポリマーを回収する方法は、従来、特公表56−
501394号として知られている。この方法は、スル
ホン酸基又はカルボン酸基をもつ単一の含フツ素
ポリマーからなる含フツ素イオン交換膜を再生す
る場合に、まず、上記含フツ素ポリマーのイオン
交換膜を、フルオライド型又はエステル型の状態
に転化せしめた後に、含フツ素ポリマーを特定の
パーフルオロ化合物の低分子量ポリマーやポリフ
ルオロケロシン等の沸点が200〜350℃のフツ素系
溶媒に溶解することを特徴とする。[Prior Art] Conventionally, a method for recovering fluorine-containing polymers made from used fluorine-containing ion exchange membranes has been disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-
Known as No. 501394. In this method, when regenerating a fluorine-containing ion exchange membrane made of a single fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group or a carboxylic acid group, the ion exchange membrane made of the fluorine-containing polymer is first After being converted into an ester type state, the fluorine-containing polymer is dissolved in a fluorine-based solvent having a boiling point of 200 to 350°C, such as a low molecular weight polymer of a specific perfluoro compound or polyfluorokerosine.
溶解した含フツ素ポリマーは、不純物を分離し
た後、所望の形状に再固化されて再利用される。 After impurities are separated from the dissolved fluorine-containing polymer, it is re-solidified into a desired shape and reused.
[発明の解決しようとする問題点]
上記従来法においては、膜を形成する含フツ素
ポリマーを溶媒に溶出させるに当つては、まずフ
ツ素ポリマーのイオン交換基を通常転化工程が面
倒な酸フルオライド型又はエステル型に転化しな
ければならない。更に、使用する溶媒は、上記し
た特定のパーフルオロ化合物の低分子量ポリマー
やパーフルオロケロシン等の高価なフツ素系の溶
剤であるばかりでなく、溶解するに当つては、通
常200℃以以上の高温でのプロセスを必要とする
ものである。[Problems to be Solved by the Invention] In the above conventional method, when eluting the fluorine-containing polymer that forms the membrane into a solvent, first the ion exchange groups of the fluorine-containing polymer are converted into acid, which is a troublesome conversion process. It must be converted to the fluoride or ester form. Furthermore, the solvent used is not only an expensive fluorine-based solvent such as the above-mentioned low molecular weight polymer of the specific perfluorinated compound or perfluorokerosine, but also a temperature of 200°C or higher for dissolution. It requires a process at high temperature.
かくして、従来法は、方法としてプロセス的及
びコスト的に実用上問題を有するが、そればかり
でなく、従来法は、対象が単一の含フツ素ポリマ
ーからなるイオン交換膜であり、本発明で目的と
する複層型イオン交換膜には、そのまま十分には
適用できない。即ち、従来法では複層膜を構成す
る数種の含フツ素ポリマーは、それぞれ単独のポ
リマーとして回収することは困難で、これら含フ
ツ素ポリマーは、混合溶液として回収できなく、
これを再利用する場合にはその用途等が制限され
有利でない。 Thus, the conventional method has practical problems in terms of process and cost, but in addition, the target of the conventional method is an ion exchange membrane made of a single fluorine-containing polymer, and the present invention It cannot be fully applied as is to the target multilayer ion exchange membrane. That is, with conventional methods, it is difficult to recover the several types of fluorine-containing polymers that make up the multilayer membrane as individual polymers, and these fluorine-containing polymers cannot be recovered as a mixed solution.
If this is to be reused, its uses will be limited and it is not advantageous.
[問題を解決する為の手段]
本発明は、複層型イオン交換膜に適し、しかも
上記した従来法の問題点を有しない再生法を提供
するものであり、本発明の特徴は、カルボン酸基
及び/又はスルホン酸基をもつ二種以上の含フツ
素ポリマーからなる複層型含フツ素イオン交換膜
を、各フツ素ポリマーのイオン交換基を酸型又は
アルカリ金属塩型に転化した後、好ましくは水溶
性有機溶媒に浸漬して、各層を形成する含フツ素
ポリマーに剥離せしめた後、水溶性有機溶媒によ
り溶出させ、該溶出液から含フツ素ポリマーを回
収し、所望の形状に再固化することにある。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a regeneration method that is suitable for multilayer ion exchange membranes and does not have the problems of the conventional methods described above. After converting the ion exchange group of each fluorine-containing polymer into an acid type or an alkali metal salt type, The fluorine-containing polymer forming each layer is preferably immersed in a water-soluble organic solvent to be peeled off, and then eluted with a water-soluble organic solvent, and the fluorine-containing polymer is recovered from the eluate and shaped into a desired shape. It is to re-solidify.
かかる本発明によれば、使用する水溶性有機溶
媒が安価なものであり、また含フツ素ポリマーの
イオン交換基の転化も容易に実施でき、且つ、含
フツ素ポリマーの溶解も通常80℃以下の比較的低
温で実施できるので、実用上有利である。更に、
本発明によれば、含フツ素ポリマーの転化するイ
オン交換基の種類及び水溶性有機溶媒の種類によ
り、複層膜を形成する含フツ素ポリマーの有機溶
媒に対する溶解度を変えることにより、更に好ま
しくは予め、水溶性有機溶媒に浸漬することによ
り、複層膜を形成する各含フツ素ポリマーを剥離
することにより含フツ素ポリマーをそれぞれ独立
して回収することができるので、極めて有利であ
る。 According to the present invention, the water-soluble organic solvent used is inexpensive, the ion exchange group of the fluorine-containing polymer can be easily converted, and the fluorine-containing polymer is usually dissolved at 80°C or lower. It is practically advantageous because it can be carried out at relatively low temperatures. Furthermore,
According to the present invention, more preferably, the solubility of the fluorine-containing polymer forming the multilayer film in the organic solvent is changed depending on the type of ion exchange group to be converted in the fluorine-containing polymer and the type of water-soluble organic solvent. Preliminary immersion in a water-soluble organic solvent is extremely advantageous because the fluorine-containing polymers forming the multilayer film can be recovered independently by peeling off each fluorine-containing polymer.
以下に本発明を更に詳しく説明すると、本発明
で対象とされる複層型含フツ素イオン交換膜は、
カルボン酸基及び/又はスルホン酸基をもつ二種
以上の含フツ素ポリマー層から形成される。 To explain the present invention in more detail below, the multi-layered fluorine-containing ion exchange membrane targeted by the present invention includes:
It is formed from two or more types of fluorine-containing polymer layers having carboxylic acid groups and/or sulfonic acid groups.
かかる含フツ素ポリマーは、少なくとも二種の
モノマーのポリマーからなり、好ましくは、使用
下に以下のイ及びロの重合単位をもつコポリマー
である。 Such a fluorine-containing polymer is composed of a polymer of at least two types of monomers, and is preferably a copolymer having the following polymerized units in use.
(イ)(CF2−CXX′)
ここで、X,X′は−F,−Cl、−H又は−CF3で
あり、Aは−SO3M、又は−COOM(Mはナトリ
ウム又はカリウム)、Yは次のものから選ばれる
が、そこでZ,Z′は−Fまたは炭素数1〜10のパ
ーフルオロアルキル基であり、x,y,zはとも
に1〜10の整数を表す。 (a) (CF 2 −CXX′) Here, X, X' are -F, -Cl, -H or -CF3 , A is -SO3M or -COOM (M is sodium or potassium), and Y is selected from the following: , where Z and Z' are -F or a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and x, y, and z each represent an integer of 1 to 10.
(CF2)x,−O−(CF2)x,
なお、上記含フツ素ポリマーを形成するイ/ロ
の組成比(モル比)は、これから形成されるイオ
ン交換膜の交換容量に関し、該交換容量がカルボ
ン酸基の場合、0.8〜2.0meq/g乾燥樹脂、スル
ホン酸基の場合0.6〜1.8meq/g乾燥樹脂になる
ように選ぶのが好ましい。( CF2 )x, -O-( CF2 )x, In addition, the composition ratio (molar ratio) of A/B forming the above-mentioned fluorine-containing polymer is 0.8 to 2.0 meq/g when the exchange capacity is a carboxylic acid group, with respect to the exchange capacity of the ion exchange membrane to be formed. In the case of dry resin and sulfonic acid group, it is preferable to select 0.6 to 1.8 meq/g dry resin.
上記含フツ素ポリマーは、好ましくはパーフル
オロポリマーが適切であり、その好ましい例は、
CF2=CF2とCF2=CFOCF2 CF(CF3)OCF2 CF2
SO2 Fとのコポリマー、CF2=CF2とCF2=CFO
(CF2)3〜5SO2FとのコポリマーCF2=CF2とCF2=
CFO(CF2)1〜5COOCH3とのコポリマー、CF2=
CF2とCF2=CFOCF2 CF(CF3)OCF2 CF2
COOCH3とのコポリマーが例示される。 The above-mentioned fluorine-containing polymer is preferably a perfluoropolymer, and preferred examples thereof include:
CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2
Copolymers with SO 2 F, CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFO
( CF2 ) 3~5 Copolymer with SO2F CF2 = CF2 and CF2 =
CFO (CF 2 ) 1-5 Copolymer with COOCH 3 , CF 2 =
CF 2 and CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2
A copolymer with COOCH 3 is exemplified.
複層型フツ素イオン交換膜は上記含フツ素ポリ
マーであつて、通常イオン交換膜の種類及び/又
は交換容量の大きさを変えた二種以上の組合せを
使用することによつて得られる。即ち、同じ種類
のイオン交換基で容量を変えた二種以上のポリマ
ー、カルボン酸基をもつポリマーとスルホン酸基
をもつポリマーとの二種以上の組合せを使用し、
それぞれのポリマーのフイルムを好ましくは加
熱、圧着して積層することによつて得られるし、
また一種類のポリマーフイルムの片面側のイオン
交換基、例えばスルホン酸基をカルボン酸基に転
化することに製造される。 A multilayer fluorine ion exchange membrane is usually obtained by using a combination of two or more ion exchange membranes of different types and/or exchange capacities, which are the fluorine-containing polymers mentioned above. That is, a combination of two or more types of polymers having the same type of ion exchange group but different capacities, or a combination of two or more types of polymers having a carboxylic acid group and a polymer having a sulfonic acid group,
It can be obtained by laminating films of each polymer, preferably by heating and pressing.
It is also produced by converting ion exchange groups, such as sulfonic acid groups, on one side of one type of polymer film into carboxylic acid groups.
二種以上の含フツ素ポリマー層を有する複層膜
の好ましい例としては、第1のカルボン酸ポリマ
ー層/第2のカルボン酸ポリマー層からなる膜、
第1のスルホン酸ポリマー層/第2のスルホン酸
ポリマー層からなる膜、スルホン酸ポリマー層/
カルボン酸ポリマー層からなる膜、スルホン酸ポ
リマー層/第1のカルボン酸ポリマー層/第2の
カルボン酸ポリマー層からなる膜、第1のスルホ
ン酸ポリマー層/第2のスルホン酸ポリマー層/
カルボン酸ポリマー層からなる膜が挙げられる。
それぞれのポリマー層の厚みは、通常5〜500μm
の間で適宜採用されるが、電気抵抗の小さいスル
ホン酸ポリマー層、或いはイオン交換容量の大き
いポリマー層の厚みは、他の層に比べて好ましく
は大きくする。 Preferred examples of multilayer films having two or more types of fluorine-containing polymer layers include a film consisting of a first carboxylic acid polymer layer/second carboxylic acid polymer layer;
A membrane consisting of a first sulfonic acid polymer layer/a second sulfonic acid polymer layer, a sulfonic acid polymer layer/
A membrane consisting of a carboxylic acid polymer layer, a sulfonic acid polymer layer/a first carboxylic acid polymer layer/a membrane consisting of a second carboxylic acid polymer layer, a first sulfonic acid polymer layer/a second sulfonic acid polymer layer/
Mention may be made of a membrane consisting of a carboxylic acid polymer layer.
The thickness of each polymer layer is usually 5 to 500 μm
The thickness of the sulfonic acid polymer layer with low electrical resistance or the polymer layer with high ion exchange capacity is preferably made larger than other layers.
これらの複層型イオン交換膜は、必要により好
ましくはテトラフルオロエチレンなどの含フツ素
ポリマーからなる布、網などの織物、不織布、フ
イブリル又は金属製のメツシユ、多孔体などで補
強することができる。更に、イオン交換膜は必要
に応じてその一方、又は両方の表面に、ガス及び
液透過性の電極活性を有する粒子を含む多孔質層
(米国特許4224124)又はガス及び液透過性の電極
活性を有しない粒子を含む多孔質層(米国特許
2064586)を設けたり、或は膜面を粗面化するな
どの手段が可能である。かかる複層型イオン交換
膜は各ポリマー層のイオン交換基を酸型又はアル
カリ金属塩型に転化される。 These multilayer ion-exchange membranes can be reinforced, if necessary, with a cloth, a woven fabric such as a net, a nonwoven fabric, a fibril or metal mesh, a porous body, etc., preferably made of a fluorine-containing polymer such as tetrafluoroethylene. . Additionally, the ion exchange membrane may optionally have a porous layer containing particles with gas- and liquid-permeable electrode activity (US Pat. No. 4,224,124) or a gas- and liquid-permeable electrode activity on one or both surfaces. A porous layer containing particles that do not have
2064586) or roughening the film surface. In such a multilayer ion exchange membrane, the ion exchange groups in each polymer layer are converted to acid type or alkali metal salt type.
酸型への転化は、膜を無機酸又は有機酸の水溶
液により好ましくは極性の有機化合物の存在下に
浸漬することにより行なわれる。ここで無機酸と
しては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸などが好まし
く、有機酸としては、酢酸、プロピオン酸、パー
フルオロ酢酸、p−トルエンスルホン酸などが好
ましい。これらの酸は、好ましくは0.5〜90重量
%の水溶液として使用される。また必要に応じて
使用される上記極性有機化合物としては、メタノ
ール、エタノール、ブタノール、エチレングリコ
ール、ジメチルスルホキシド、酢酸、フエノール
などが使用される。極性有機化合物は、酸水溶液
中に好ましくは5〜90重量%添加される。膜の酸
水溶液中の浸漬は、好ましくは温度10〜120℃に
て、30分〜20時間行なわれる。 Conversion to the acid form is carried out by immersing the membrane in an aqueous solution of an inorganic or organic acid, preferably in the presence of a polar organic compound. Here, as the inorganic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, etc. are preferable, and as the organic acid, acetic acid, propionic acid, perfluoroacetic acid, p-toluenesulfonic acid, etc. are preferable. These acids are preferably used as 0.5-90% by weight aqueous solutions. Further, as the polar organic compound used as necessary, methanol, ethanol, butanol, ethylene glycol, dimethyl sulfoxide, acetic acid, phenol, etc. are used. The polar organic compound is preferably added in an amount of 5 to 90% by weight in the acid aqueous solution. The membrane is immersed in the acid aqueous solution preferably at a temperature of 10 to 120°C for 30 minutes to 20 hours.
イオン交換基のアルカリ金属塩型への転化に、
既知の方法で実施されるが、例えばリチウム塩へ
の転化は、好ましくは上記酸型に転化したイオン
交換基を、水酸化リチウム、炭酸リチウムなどの
可溶性のリチウム塩化合物の水溶液に接触処理す
ることにより行なわれる。リチウム塩化合物水溶
液は、5〜90重量%の濃度で使用され、膜を該水
溶液中に好ましくは温度10〜120℃にて30分〜20
時間浸漬するなどの手段により行なわれる。 For conversion of ion exchange groups to alkali metal salt type,
For example, the conversion to a lithium salt is carried out by a known method, but preferably the ion exchange group converted to the acid form is contacted with an aqueous solution of a soluble lithium salt compound such as lithium hydroxide or lithium carbonate. This is done by The lithium salt compound aqueous solution is used at a concentration of 5 to 90% by weight, and the membrane is preferably placed in the aqueous solution at a temperature of 10 to 120°C for 30 to 20 minutes.
This is done by means such as soaking for a period of time.
イオン交換膜のイオン交換基が酸型又はアルカ
リ金属塩型に転化した後、本発明では水溶性有機
溶媒に浸漬せしめられる。上記イオン交換基に転
化しない膜の含フツ素ポリマーは、ほとんど溶解
することがない。 After the ion exchange groups of the ion exchange membrane are converted into the acid type or alkali metal salt type, the membrane is immersed in a water-soluble organic solvent in the present invention. The fluorine-containing polymer of the membrane that is not converted into the ion exchange group is hardly dissolved.
本発明で使用される有機溶媒としては、極性の
高い、即ち、大きい双極子モーメントを有し、プ
ロトンと結合する能力を有する溶媒が挙げられ
る。この溶媒は、水中に少なくとも5重量%、好
ましくは少なくとも50重量%可溶であるが、ほと
んどの場合は、あらゆる割合で水と相溶性であ
る。そしてかかる有機溶媒としては、アルコー
ル、多価アルコール、セロソルブの如き分子内に
水酸基を含有する溶媒が、特に優れた溶解性を示
すので好ましい。アルコールとしては、メタノー
ル、エタノール、n−若しくはイソ−プロパノー
ル、n-、イソ−若しくはt−ブタノールなどの
好ましくは炭素数4以下の炭化水素アルコール、
エチレングリコール、プロピレングリコール、グ
リセリン、セロソルブなどの好ましい例として挙
げられる。その他本発明では、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミドなどの有機アミド、
ジメチルスルホオキシド、アセトン又はヘキサフ
ルオロアセトンなども使用できる。好ましくは、
沸点150℃以下のものが、溶液からポリマーを回
収する場合に好適である。また、有機溶媒は必要
により二種以上を混合して使用してもよく、また
必要により水との混合媒体と使用してもよい。 Examples of the organic solvent used in the present invention include solvents that are highly polar, that is, have a large dipole moment, and have the ability to bond with protons. The solvent is at least 5% by weight, preferably at least 50% soluble in water, but in most cases is compatible with water in all proportions. As such organic solvents, solvents containing hydroxyl groups in the molecule, such as alcohol, polyhydric alcohol, and cellosolve, are preferred because they exhibit particularly excellent solubility. The alcohol preferably includes a hydrocarbon alcohol having 4 or less carbon atoms, such as methanol, ethanol, n- or iso-propanol, n- , iso- or t-butanol;
Preferred examples include ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, and cellosolve. In addition, in the present invention, organic amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide,
Dimethyl sulfoxide, acetone or hexafluoroacetone can also be used. Preferably,
Those with a boiling point of 150°C or lower are suitable for recovering polymers from solutions. Further, two or more organic solvents may be used in combination, if necessary, or a mixed medium with water may be used, if necessary.
膜を有機溶媒に溶解するにあたつて、膜の所定
量を溶媒中に浸漬し、必要に応じて撹拌するなど
の既知の溶解を促進することにより行なわれる。
使用する含フツ素重合体の形状は、フイルム、シ
ート状などの形態でもよいが、溶解を促進させる
ためには好ましくは20メツシユ以上の粒状物であ
ることもできる。溶解に際しての温度は、高温で
あるほど溶解促進上好ましく、通常は25〜150℃
にて行われるが、溶解を促進させるため1〜10気
圧の加圧下で実施することもできる。 Dissolving the membrane in an organic solvent is carried out by immersing a predetermined amount of the membrane in the solvent and, if necessary, promoting dissolution by stirring or the like.
The fluorine-containing polymer used may be in the form of a film or a sheet, but in order to promote dissolution, it may preferably be in the form of granules of 20 or more meshes. The higher the temperature during dissolution, the better it is for promoting dissolution, and is usually 25 to 150℃.
However, it can also be carried out under an increased pressure of 1 to 10 atmospheres to promote dissolution.
かくすることにより、複層型イオン交換膜を構
成する含フツ素ポリマー層は有機溶媒に溶解し、
溶出される。ここで特徴的なことは本発明では、
上記したように複層膜を構成する含フツ素ポリマ
ー層、イオン交換基の種類及び/又は交換容量が
異なる為、同じ水溶性有機溶媒を使用しても、各
含フツ素ポリマー層は、それぞれ異なつた溶解度
を有する為、ほとんど選択的に有機溶媒中に溶
出、回収することができる。即ち、スルホン酸基
をもつポリマーとカルボン酸基をもつポリマーと
は異なる溶解度を有し、また同じイオン交換基で
も、大きい交換容量をもつたポリマーは、より大
きい溶解度を有する。 By doing so, the fluorine-containing polymer layer constituting the multilayer ion exchange membrane is dissolved in the organic solvent,
It is eluted. The characteristic feature of the present invention is that
As mentioned above, since the fluorine-containing polymer layers constituting the multilayer membrane differ in the type and/or exchange capacity of ion exchange groups, even if the same water-soluble organic solvent is used, each fluorine-containing polymer layer will be different. Since they have different solubility, they can be almost selectively eluted and recovered in organic solvents. That is, polymers with sulfonic acid groups and polymers with carboxylic acid groups have different solubility, and even with the same ion exchange group, a polymer with a large exchange capacity has a higher solubility.
膜を構成する各含フツ素ポリマー層を更に選択
的に有機溶媒に溶出回収する為には、それぞれ溶
解性の異なる複数の有機溶媒を使用し、各含フツ
素ポリマーを段階的に異なつた有機溶媒に溶出さ
せることができる。また、膜を有機溶媒に浸漬さ
せる際の条件、例えば温度、圧力等の条件を変え
て達成することができ、これは同じ有機溶媒を使
用したときはもちろん、異なる溶媒を使用したと
きにも適用できる。更に膜を形成する含フツ素ポ
リマーの一部のみのイオン交換基の形態を、本発
明の酸型又はリチウム塩型に転化して、これを有
機溶媒に溶解した後、別の含フツ素ポリマーのイ
オン交換基を順次転化して溶解することができ
る。これは膜の片面のみのフツ素ポリマー層につ
いて行ない、次いで多面のポリマー層について行
なうなど容易に実施できる。 In order to more selectively elute and recover each fluorine-containing polymer layer constituting the membrane in an organic solvent, multiple organic solvents each having different solubility are used, and each fluorine-containing polymer is gradually dissolved in a different organic solvent. It can be eluted in a solvent. This can also be achieved by changing the conditions under which the membrane is immersed in an organic solvent, such as temperature and pressure, and this can be applied not only when the same organic solvent is used, but also when different solvents are used. can. Further, the ion exchange group form of only a part of the fluorine-containing polymer forming the membrane is converted into the acid type or lithium salt type of the present invention, and after dissolving this in an organic solvent, another fluorine-containing polymer is added. The ion exchange groups of can be sequentially converted and dissolved. This can easily be done for the fluoropolymer layer on only one side of the membrane, and then for the polymer layers on many sides.
各含フツ素ポリマー層を選択的に溶出、回収す
る別の方法として、複層膜を形成する各ポリマー
層を予め剥離することができる。本発明では複層
膜を好ましくはイオン交換基を上記転化した後に
水溶性有機溶媒に浸漬することにより、各含フツ
素ポリマー層は容易に剥離することが見出され
た。これは、各ポリマー層は、イオン交換基の種
類、交換容量或いはポリマーの構造が異なること
により、それぞれの水溶性有機溶媒に対する潤滑
度が異なることに基因するものと思われる。 As another method for selectively eluting and recovering each fluorine-containing polymer layer, each polymer layer forming the multilayer membrane can be peeled off in advance. In the present invention, it has been found that each fluorine-containing polymer layer can be easily peeled off by immersing the multilayer membrane in a water-soluble organic solvent after preferably converting the ion exchange groups as described above. This is thought to be due to the fact that each polymer layer has a different degree of lubricity with respect to the water-soluble organic solvent due to the different types of ion exchange groups, exchange capacities, or polymer structures.
ここで、使用される水溶性有機溶媒としては、
同じ有機溶媒と同じのが使用でき、その濃度、浸
漬条件も同じ範囲のものが使用できるが、浸漬時
間は、各層の剥離が起きれば十分であり、通常1
〜100分である。 Here, the water-soluble organic solvent used is:
The same organic solvent can be used, and the same concentration and dipping conditions can be used, but the dipping time is sufficient as long as each layer peels off, and usually 1
~100 minutes.
本発明で対象とされるイオン膜の表面に上記し
たように、電極活性をもつ粒子の多孔層又は電極
活性のない粒子の多孔層が付着、結合されている
場合には、通常これら粒子は有機溶媒に溶解する
ことがないので、そのまま適用してもこれら粒子
は、有機溶媒から分離することができる。しか
し、場合により上記多孔層を膜面から適宜の方法
で除去してから、本発明に適用することができ
る。 As mentioned above, when a porous layer of particles with electrode activity or a porous layer of particles without electrode activity is attached or bonded to the surface of the ionic membrane targeted by the present invention, these particles are usually organic Since they do not dissolve in solvents, these particles can be separated from organic solvents even when applied as is. However, in some cases, the porous layer can be removed from the membrane surface by an appropriate method before being applied to the present invention.
上記のようにして、膜を形成する各含フツ素ポ
リマーを溶解した有機溶媒の溶液が得られるが、
かかる溶液からポリマーをを回収するには、適宜
の方法が採用できる。即ち、ポリマー溶液はその
ままイオン交換基を有する含フツ素ポリマーの溶
液として、種々の用途に再固化して使用できる。
例えば、該溶液を注型するか、又は石綿(アスベ
スト)又はポリテトラフル多孔体に該溶液を含浸
させることにより、電解用、透析用又は燃料電池
用等の任意の形状のフイルムがつくられる。更に
は、既存の含フツ素ポリマーのフイルムのピンホ
ール等の修復、適宜の物品に含フツ素ポリマーの
被覆すること等に使用される。 As described above, a solution of an organic solvent in which each fluorine-containing polymer forming the film is dissolved is obtained.
Any suitable method can be used to recover the polymer from such a solution. That is, the polymer solution can be re-solidified and used as it is for various purposes as a solution of a fluorine-containing polymer having an ion exchange group.
For example, by casting the solution or impregnating asbestos or polytetrafluor porous material with the solution, a film of any shape for use in electrolysis, dialysis, fuel cells, etc. can be made. Furthermore, it is used for repairing pinholes in existing fluorine-containing polymer films, coating appropriate articles with fluorine-containing polymers, and the like.
含フツ素ポリマー溶液から、ポリマーを回収す
る別の方法としては、該溶液中に、ポリマーの貧
溶媒を添加し、ポリマーを沈析、分離することも
できる。フツ素ポリマーのかかる貧溶媒として
は、好ましくは四塩化炭素、トリクロロモノフル
オロメタンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、ヘ
キサン、ヘプタンなどの炭化水素系溶媒などが使
用され、その手段としてはポリマー溶液から沈析
によりポリマーを回収する公知の方法が採用でき
る。このようにして、沈析、分離された含フツ素
ポリマーは、新しいポリマーと同様、電解用、透
析用、燃料電池用等の膜はもちろん、イオン交換
基をもつ含フツ素ポリマーとしての全ての用途に
使用できる。 Another method for recovering a polymer from a fluorine-containing polymer solution is to add a poor solvent for the polymer to the solution to precipitate and separate the polymer. Preferably, a halogenated hydrocarbon solvent such as carbon tetrachloride or trichloromonofluoromethane, or a hydrocarbon solvent such as hexane or heptane is used as the poor solvent for the fluoropolymer. A known method of recovering the polymer by precipitation can be employed. In this way, the precipitated and separated fluorine-containing polymer can be used not only for membranes for electrolysis, dialysis, fuel cells, etc., but also for all kinds of fluorine-containing polymers with ion exchange groups, as well as new polymers. Can be used for any purpose.
以下に本発明を更に具体的に示す為に、実施例
を挙げるが、本発明はこれらの実施例によつて限
定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変
更が可能である。 Examples are given below to illustrate the present invention more specifically, but the present invention is not limited to these Examples, and various changes can be made within the scope of the present invention.
実施例 1
C2F4とCF2=CFO(CF2)3COOCH3を共重合し
て、イオン交換容量1.8meq/gと1.25meq/gの
2種類のパーフルオロカルボン酸型ポリマーを合
成し、230℃でホツトプレスして、それぞれ厚さ
200μと30μのフイルムに成型した。次にこれらの
フイルムを重ね合せ、200℃でプレス積層した後、
90℃の25%NaOH水溶液に16時間浸漬して加水
分解した。Example 1 Two types of perfluorocarboxylic acid type polymers with ion exchange capacities of 1.8meq /g and 1.25meq/g were synthesized by copolymerizing C2F4 and CF2 =CFO( CF2 ) 3COOCH3 . , hot pressed at 230℃, each thickness
It was molded into 200μ and 30μ films. Next, after stacking these films and press laminating them at 200℃,
It was immersed in a 25% NaOH aqueous solution at 90°C for 16 hours for hydrolysis.
かかる陽イオン交換膜を、RuO2/Tiエクスパ
ンドメタル製陽極及び活性Ni/Feエクスパンド
メタル製陰極を備えたクロロアルカリ電解槽に取
り付け、陽極室には5NのNaCl水溶液を、陰極室
には水を供給しつつ、電流密度30A/dm2、液温
90℃で。30日間電解を行なつた。その結果、35%
NaOHが電流効率94.6%、槽電圧3.06Vで得られ
た。 The cation exchange membrane was installed in a chloralkali electrolytic cell equipped with an anode made of RuO 2 /Ti expanded metal and a cathode made of activated Ni/Fe expanded metal, with a 5N NaCl aqueous solution in the anode chamber and water in the cathode chamber. While supplying current density 30A/dm 2 , liquid temperature
At 90℃. Electrolysis was performed for 30 days. As a result, 35%
NaOH was obtained at a current efficiency of 94.6% and a cell voltage of 3.06V.
電解終了後、槽から取り外した膜を12%HCl水
溶液中で撹拌、ろ過後水洗して、イオン交換基を
酸型に変換した。次いでこれをアセトン中に浸漬
したところ2枚の膜にそれぞれ剥離した。このう
ち厚い方、すなわちイオン交換容量が1.8meq/
gの膜だけを残して3時間撹拌したのち、膜は完
全に溶解し、清澄で活性のある溶液が得られた。 After the electrolysis was completed, the membrane removed from the tank was stirred in a 12% HCl aqueous solution, filtered, and washed with water to convert the ion exchange groups into acid forms. Next, when this was immersed in acetone, it was separated into two films. The thicker one of these, that is, the ion exchange capacity is 1.8meq/
After stirring for 3 hours, leaving only the membrane of g, the membrane was completely dissolved and a clear and active solution was obtained.
次に薄い方、すなわちイオン交換容量
1.25meq/gの膜をLiOH水溶液に浸漬してLi塩
型とし、ろ過、水洗後、沸騰メタノール中で1液
撹拌したら膜は完全に溶解した。 Next, the thinner one, i.e. ion exchange capacity
A 1.25 meq/g membrane was immersed in a LiOH aqueous solution to form a Li salt type, and after filtering and washing with water, the membrane was completely dissolved when the solution was stirred in boiling methanol.
次にそれぞれの溶液をCCl4に加えポリマーを
沈殿させ回収した。回収したポリマーをメタノー
ルを用いて再エステル化した後、1.8meq/gと
1.25meq/gのポリマーを再び230℃でプレスし、
200μと30μのフイルムに成型し次いで200℃で撹
拌した後、同様に加水分解した。再生ポリマーを
用いた該再生膜で再び電解を行なつたところ、電
流効率94.5%、槽電圧3.06Vで性能に於て再現し
ていることが確認された。 Next, each solution was added to CCl 4 to precipitate and collect the polymer. After re-esterifying the recovered polymer using methanol, it was 1.8 meq/g.
1.25meq/g polymer was pressed again at 230℃,
After molding into 200μ and 30μ films and stirring at 200°C, they were similarly hydrolyzed. When electrolysis was performed again using the regenerated membrane using the regenerated polymer, it was confirmed that the performance was reproducible with a current efficiency of 94.5% and a cell voltage of 3.06V.
実施例 2
C2F4と
を共重合してイオン交換容量1.1meq/gのパー
フロロスルホン酸型ポリマー層を合成した。これ
をホツトプレス成型して厚さ200μのフイルムと
した後、厚さ30μでイオン交換容量が1.25meq/
gのパーフロロカルボン酸型ポリマー層と重ね合
せ、260℃でプレス積層し一体化した。このフイ
ルムを加水分解してイオン交換基とし、実施例−
1と同様の条件で電解を行なつた結果、35%の
NaOHが、電流効率94.8%、槽電圧3.15Vで得ら
れた。Example 2 C 2 F 4 and A perfluorosulfonic acid type polymer layer with an ion exchange capacity of 1.1 meq/g was synthesized by copolymerizing. After hot press molding this into a film with a thickness of 200μ, the ion exchange capacity is 1.25meq/
It was laminated with the perfluorocarboxylic acid type polymer layer of g, and was press-laminated at 260°C to integrate. This film was hydrolyzed to form an ion exchange group, and Example-
As a result of electrolysis under the same conditions as 1, 35%
NaOH was obtained at a current efficiency of 94.8% and a cell voltage of 3.15V.
次に、該電解使用膜のイオン交換基を酸型に転
換してエタノール中に浸漬したところ、それぞれ
2枚の膜に剥離した。スルホン酸型膜だけを残し
て60℃に撹拌したら、膜は完全に溶解し、粘性の
ある溶液となつた。残つたカルボン酸型膜は、実
施例−1の方法で溶解し、回収した。 Next, when the ion exchange groups of the electrolytically used membranes were converted into acid form and immersed in ethanol, each membrane was separated into two sheets. When the mixture was stirred at 60°C, leaving only the sulfonic acid type membrane, the membrane completely dissolved and became a viscous solution. The remaining carboxylic acid type film was dissolved and recovered by the method of Example-1.
実施例 3
イオン交換容量が1.44meq/gであるパーフロ
ロカルボン酸型ポリマー層を新たに合成し、次の
ような3種類のフイルムを調製した。Example 3 A perfluorocarboxylic acid type polymer layer having an ion exchange capacity of 1.44 meq/g was newly synthesized, and the following three types of films were prepared.
A; イオン交換容量が1.25meq/gのカルボン
酸型ポリマーで、厚さが20μのフイルム。A: A 20μ thick film made of carboxylic acid type polymer with an ion exchange capacity of 1.25meq/g.
B; イオン交換容量が1.44meq/gのカルボン
酸型ポリマーで、厚さが180μのフイルム
C; イオン交換容量が1.1meq/gのカルボン
酸型ポリマーで、厚さが30μのフイルム
続いて、Aのフイルムの上にBのフイルムを載
せ、その上にCのフイルムを載せてホツトプレス
積層し、一体化して1枚のフイルムとした。この
フイルムを加水分解することによりイオン交換膜
とし、実施例−1と同様の条件で電解を行なつ
た。その結果35%のNaOHが、電流効率96.1%、
槽電圧3.19Vで得られた。B; A film made of a carboxylic acid type polymer with an ion exchange capacity of 1.44 meq/g and a thickness of 180 μ; C; A film made of a carboxylic acid type polymer with an ion exchange capacity of 1.1 meq/g and a thickness of 30 μ. A film B was placed on top of the film B, and a film C was placed on top of the film C, and the two were laminated by hot press to form a single film. This film was hydrolyzed to obtain an ion exchange membrane, and electrolysis was performed under the same conditions as in Example-1. As a result, 35% NaOH, current efficiency 96.1%,
Obtained at a cell voltage of 3.19V.
電解終了後、かかるイオン交換膜を60℃のエタ
ノール中に浸漬したところ、スルホン酸膜が剥離
してきた。2層のカルボン酸膜を取り除いてスル
ホン酸膜だけを残し、これをエタノール中で1夜
撹拌し続けたら、膜は完全に溶解して粘性のある
溶液となつていた。 After the electrolysis was completed, the ion exchange membrane was immersed in ethanol at 60°C, and the sulfonic acid membrane peeled off. When the two layers of carboxylic acid films were removed, leaving only the sulfonic acid film, and this was stirred overnight in ethanol, the film completely dissolved and became a viscous solution.
次に2層のカルボン酸膜を酸型に変換し、アセ
トン中に浸漬したら、2枚の膜に剥離した。この
うち、イオン交換容量が1.44meq/gである厚い
方の膜を残し、50℃で1夜撹拌したら、膜は完全
に溶解していた。最後に残つたイオン交換容量
1.25meq/gのカルボン酸膜は、実施例−1と同
様の方法で溶解させた。 Next, the two-layer carboxylic acid film was converted into an acid form, immersed in acetone, and separated into two films. Of these, the thicker membrane with an ion exchange capacity of 1.44 meq/g was left behind, and when stirred overnight at 50°C, the membrane was completely dissolved. The final remaining ion exchange capacity
The 1.25 meq/g carboxylic acid film was dissolved in the same manner as in Example-1.
実施例 4
A;厚さの20μのSiCの多孔体
B; イオン交換容量が1.25meq/gのカルボン
酸型ポリマーで、厚さが20μのフイルム
C; イオン交換容量が1.44meq/gのカルボン
酸型ポリマーで、厚さが180μのフイルム
D; イオン交換容量が1.1meq/gのスルホン
酸型ポリマーで、厚さが30μのフイルム
E; 厚さ20μのZrO2の多孔体
以上の5層円A,B,C,D,Eの順序で重ね
合せてホツトプレス積層し、一体化して5層構造
を有する1枚のフイルムに成型した。これを加水
分解してイオン交換膜とし、実施例−1と同様の
条件で電解を行なつた。その結果、35%の
NaOHが、電流効率96.0%、槽電圧2.99Vで得ら
れた。Example 4 A; SiC porous body B with a thickness of 20μ; Film C made of a carboxylic acid type polymer with an ion exchange capacity of 1.25 meq/g and a thickness of 20μ; Carboxylic acid with an ion exchange capacity of 1.44 meq/g Film D, which is made of type polymer and has a thickness of 180 μ; Film E, which is made of sulfonic acid type polymer and has a thickness of 30 μ, and has an ion exchange capacity of 1.1 meq/g; A porous body of ZrO 2 with a thickness of 20 μ. , B, C, D, and E in the order of hot press lamination, and were integrally formed into a single film having a five-layer structure. This was hydrolyzed to obtain an ion exchange membrane, and electrolysis was performed under the same conditions as in Example-1. As a result, 35%
NaOH was obtained at a current efficiency of 96.0% and a cell voltage of 2.99V.
電解終了後、膜表面の無機多孔質を樹脂製のブ
ラシ等で除去してから、実施例−3の回収操作を
施し、それぞれ3種類の溶液として、各ポリマー
成分を回収した。これらの溶液のうち、イオン交
換容量が1.25meq/gのカルボン酸型ポリマーの
メタノール溶液と、イオン交換容量が1.1meq/
gのスルホン酸型ポリマーのエタノール溶液に
は、それぞれ除去しきれなかつた無機質粒子が浮
遊していた。これらの溶液も、8000rpmで1時間
程度遠心分離操作を加えることにより、無機粒子
はほぼ完全に除去され、清澄な溶液とすることが
できた。 After the electrolysis was completed, the inorganic porosity on the membrane surface was removed using a resin brush or the like, and then the recovery operation of Example 3 was performed to recover each polymer component as three types of solutions. Among these solutions, a methanol solution of carboxylic acid type polymer with an ion exchange capacity of 1.25 meq/g and a methanol solution with an ion exchange capacity of 1.1 meq/g.
Inorganic particles that could not be completely removed were floating in the ethanol solution of the sulfonic acid type polymer in g. By centrifuging these solutions at 8000 rpm for about 1 hour, inorganic particles were almost completely removed and clear solutions could be obtained.
Claims (1)
二種以上の含フツ素ポリマー層からなる複層型含
フツ素イオン交換膜を、各含フツ素ポリマー層の
イオン交換基を酸型又はアルカリ金属塩型に転化
した後、水溶性有機溶媒中に浸漬して各含フツ素
ポリマーを溶出させ、該溶出液から含フツ素ポリ
マーを回収し、所望の形状に再固化することを特
徴とする複層型含フツ素イオン交換膜の再生方
法。 2 複層型含フツ素イオン交換膜を、水溶性有機
溶媒中に浸漬して、各含フツ素ポリマー層に予め
剥離せしめる特許請求の範囲1の方法。 3 含フツ素ポリマーのイオン交換容量が、カル
ボン酸基の場合、0.8meq/g乾燥樹脂以上、ス
ルホン酸基の場合、0.6meq/g乾燥樹脂以上で
ある特許請求の範囲1又は2の方法。 4 水溶性有機溶媒が、沸点150℃以下の、水中
に少なくとも5重量%以上可溶である有機溶媒で
ある特許請求の範囲1,2又は3いずれかに記載
の方法。[Scope of Claims] 1. A multi-layered fluorine-containing ion-exchange membrane consisting of two or more fluorine-containing polymer layers having carboxylic acid groups and/or sulfonic acid groups, wherein each fluorine-containing polymer layer has an ion exchange group. After converting into acid type or alkali metal salt type, each fluorine-containing polymer is eluted by immersion in a water-soluble organic solvent, and the fluorine-containing polymer is recovered from the eluate and resolidified into the desired shape. A method for regenerating a multilayer fluorine-containing ion exchange membrane, characterized by: 2. The method according to claim 1, wherein the multilayer fluorine-containing ion exchange membrane is immersed in a water-soluble organic solvent to separate each fluorine-containing polymer layer in advance. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the ion exchange capacity of the fluorine-containing polymer is 0.8 meq/g dry resin or more in the case of a carboxylic acid group, and 0.6 meq/g dry resin or more in the case of a sulfonic acid group. 4. The method according to any one of claims 1, 2, or 3, wherein the water-soluble organic solvent is an organic solvent having a boiling point of 150° C. or lower and soluble in water at least 5% by weight.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217348A JPS6197336A (en) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | Reclamation of double-layer fluorine-containing ion exchange membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217348A JPS6197336A (en) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | Reclamation of double-layer fluorine-containing ion exchange membrane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197336A JPS6197336A (en) | 1986-05-15 |
| JPH0314860B2 true JPH0314860B2 (en) | 1991-02-27 |
Family
ID=16702764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59217348A Granted JPS6197336A (en) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | Reclamation of double-layer fluorine-containing ion exchange membrane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6197336A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01217042A (en) * | 1986-09-26 | 1989-08-30 | Dow Chem Co:The | Production of perfluorosulfonate ionomer membrane |
| EP1239003B1 (en) * | 2001-03-09 | 2005-08-03 | Asahi Glass Company, Limited | Process for recovering fluoropolymers |
| GB201505311D0 (en) * | 2015-03-27 | 2015-05-13 | Johnson Matthey Fuel Cells Ltd | Process |
-
1984
- 1984-10-18 JP JP59217348A patent/JPS6197336A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6197336A (en) | 1986-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1173105A (en) | Solid polymer electrolytes and electrode bonded with hydrophyllic fluorocopolymers | |
| CA1185126A (en) | Electrolytic cell membrane/spe formation by solution coating | |
| JPS6115095B2 (en) | ||
| JPH01301722A (en) | Formation of polymer film using removable base material | |
| EP0753534B1 (en) | Cation exchange membrane for electrolysis and process for producing potassium hydroxide of high purity | |
| EP0064389B1 (en) | Composite membrane/electrode, electrochemical cell and electrolysis process | |
| EP0192261B1 (en) | Multilayer cation exchange membrane | |
| JP2618602B2 (en) | Method of hydrolysis of ion exchange membrane | |
| JPS621652B2 (en) | ||
| JP2504135B2 (en) | Cation exchange membrane for electrolysis | |
| GB2117797A (en) | Fabricating membrane-electrode assembly | |
| JPS6197336A (en) | Reclamation of double-layer fluorine-containing ion exchange membrane | |
| JPS6026145B2 (en) | Improved fluorine-containing cation exchange membrane | |
| JPS6410016B2 (en) | ||
| JP3511117B2 (en) | Cation exchange membrane for electrolysis and method for producing high-purity potassium hydroxide | |
| CN1204174C (en) | Process for recovering polymer containing fluorine | |
| JP2000086809A (en) | Recovery of sulfonic acid group-bearing fluoropolymer | |
| JP3226306B2 (en) | Production method of alkali hydroxide | |
| WO1982003868A1 (en) | Method of making sheet or shaped cation exchange membrane | |
| JPH0346014B2 (en) | ||
| JPS6120634B2 (en) | ||
| JPH08120100A (en) | Fluorine-containing cation exchange membrane | |
| JPS62146926A (en) | Fluorine-containing cation exchange membrane for electrolysis | |
| EP0064838A1 (en) | Composite membrane/electrode, electrochemical cell and electrolysis process | |
| JPS6211074B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |