JPH0565595B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は既存のアスベストを隔膜として苛性ア
ルカリを製造している複極式隔膜法電解槽を用
い、アスベスト隔膜に代えて陽イオン交換膜を装
着して、低い電槽電圧で高濃度で、高純度の苛性
アルカリを製造する方法に関するものである。

（発明の背景と従来の技術） 塩化アルカリを電解して苛性アルカリを得る方
法は、公害防止の見地からそれまでの水銀を用い
る水銀法からアスベスト隔膜を用いる隔膜法に転
換され、現在この隔膜法が苛性アルカリを製造す
る方法の主流となつている。

このようなアスベスト隔膜を用いて苛性アルカ
リを製造している既設の隔膜法電解槽の代表的な
一つとして、次のような堅型複極式隔膜法電解槽
が知られている。

すなわち、多数の電解槽を隔壁を仕切りとして
順次に並設し、多数並設した電解槽の端の隔壁は
別にして、中間の隔壁は、その片側において、水
平断面で延出先端が閉じた略Ｕ字状のフインガー
アノードを多数延出させ、また隔壁の反対側にお
いて、該隔壁から若千離間してカソードバツクス
クリーンを設置し、かつ前記フインガーアノード
と略同形状で反対向きのフインガーカソードをカ
ソードバツクスクリーンから延出させ、更に隔壁
を貫通する給電棒を用いて、隔壁両側のアノー
ド、カソードのフインガーを支持させると共に、
電気的に接続導通させるようにした構造とし、こ
のような隔壁で仕切られた一つ一つの電解槽は、
隣接対抗する一方の隔壁から延出するフインガー
アノードと他方の隔壁から延出するフインガーカ
ソードとをそれぞれの延出端が食い違い状に入り
込みしながら両者間の微小な間〓を保持させ、更
にアスベスト隔膜は、網目状のフインガーカソー
ド状に予めアスベストスラリーを層状に付着形成
させた複極式隔膜法電解槽である。

また、かかる電解槽の給電方式は、多数並設し
た電解槽の一方の端の槽のアノード側を給電装置
の正極に接続し、また他方の端の槽のカソード側
を給電装置の負極に接続させて構成される。

なお、各電解槽の内部は、アスベスト隔膜によ
り陽極室と陰極室に区画されるもので、具体的に
は、カソードバツクスクリーン周囲部が電解槽の
陰極室側フランジ部と接合することで、フインガ
ーカソード内及び隔壁とカソードバツクスクリー
ンとの間が陰極室を形成している。そして、以上
のような袋状のフインガーカソード上にアスベス
トスラリーをデポジツトして形成させたアスベス
ト隔膜を用いた塩化アルカリの電解においては、
陽極室へ供給する塩化アルカリの液レベルを高く
保ちながら電解を行ない陰極室より苛性アルカリ
を取得している。

しかし、前記のようなアスベスト隔膜を用いた
隔膜法電解槽おいては、アスベスト隔膜の液透過
性のため、陰極室より得られる苛性アルカリの濃
度は極めて薄く、且つ多量の塩化アルカリを含ん
でいる難点がある。例えば食塩水の電解において
は苛性ソーダ濃度は10〜13wt％で、且つ15〜
18wt％の食塩を含んでいる。したがつて工業的
用途向けのためには更に濃縮を行ない、該濃縮の
過程で析出してくる食塩を分離しているが、製品
となる約50wt％苛性ソーダ中には依然として約
1wt％の食塩を含有しており、レーヨン工業など
の分野への直接利用は難かしいのが実情である。

ところで、近時において、塩化アルカリを含ま
ずしかも高濃度で苛性アルカリが得られる同じ隔
膜法に属する電解法として、陽イオン交換膜を隔
膜として使用するイオン交換膜法が開発されてい
る。

したがつて広義には同じ隔膜法に属する前記両
者の共通点を利用し、既存の設備が存在するアス
ベスト隔膜法電解槽に、隔膜として陽イオン交換
膜を交換装着して塩化アルカリの電解を行ない、
これによつて高純度で高濃度の苛性アルカリが得
られるのであれば、電解槽関係の多大な設備投資
を新たにせずにイオン交換膜法への交換が可能と
なるため、工業的メリツトは非常に大きいもので
ある。

（発明が解決しようとする課題） そこで本発明者らは、かかる点に鑑み、前述の
複極式隔膜法電解槽に、従来のアスベストに代え
て陽イオン交換膜を取り付けて塩化アルカリの電
解を行ない、苛性アルカリを製造する方法につい
て検討した。

しかし、前記した隔膜の単純な交換適用では、
以下に述べるいくつかの問題のあることが明らか
となつた。

即ち、陽イオン交換膜で製作した袋状の多数の
膜をフインガーカソードの上に一つ一つ被せると
共に、個々のフインガーカソードと袋状陽イオン
交換膜とをシールして電解槽を組み立て、この電
解槽に対して従来と同様に、陽極室に供給する食
塩水の液レベルを陰極室の苛性ソーダ液レベルよ
り高く保ちながら電解を行ない、生成する水素ガ
スを陰極室の上部から抜き出す様にする電解操作
を行なつたところ、電槽電圧が非常に高く、しか
も得られる苛性ソーダ中には、アスベスト隔膜を
用いた従来の電解法で得られていた苛性ソーダの
場合よりも鉄分が多く含有され、また更に好まし
くないことには、苛性ソーダ中の食塩含有量が運
転を続けるにつれて次第に増加し、且つ陰極室苛
性ソーダの電流効率が低下してくることを幾度か
経験したのである。

又本発明者らは、陰極室内の水素ガスの圧力を
陽極室内塩素ガス圧力より高くして電解を行なう
という試みもなしたが、この場合にも電槽電圧が
高く、加えて、陰極室より得られる苛性ソーダの
電流効率が低いといういくつかの重大な問題点に
遭遇したのである。

本発明は、上記したように、アスベスト隔膜を
用いていた既存の電解槽設備を、イオン交換膜を
隔膜として用いる電解槽設備に転換する際に問題
となる不具合を克服するためになされたものであ
る。

すなわち本発明の第１の目的は、既存のアスベ
ストを隔膜として用いて苛性アルカリを製造して
いた堅型複極式隔膜法電解槽に、陽イオン交換膜
を隔膜として装着した場合に、従来のアスベスト
隔膜を用いていた場合に比べて極めて低い電槽電
圧で高濃度の苛性ソーダを得ることができる方法
を提供することにある。

本発明の第２の目的は、前記従来の電解槽設備
に、陽イオン交換膜を隔膜として用いて電解槽を
構成する場合に、製品中の鉄及び塩化アルカリの
含有量が極めて少ない高純度の苛性アルカリを製
造することができる方法を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、前記陽イオン交
換膜を隔膜として用いた電解槽において、陽イオ
ン交換膜の耐久性が優れ、長期間に亘つて安定し
た高い電流効率を維持しながら、高純度の苛性ア
ルカリを製造することができる方法を提供するこ
とにある。

（課題を解決する手段） 本発明者らは、前記目的を達成するために、先
に述べた問題点につき、その原因の究明、その解
決方法について鋭意種々研究、検討した結果、そ
れぞれの問題が陽イオン交換膜の装着の方法、陰
極室から電解生成物つまり苛性アルカリ及び水素
ガスの抜き出しの方法、そして陽極室に取り付け
られているフインガーアノードの構造自体にそれ
ぞれ関係していることを明らかとし、本発明を完
成するに至つたものである。

而して、前記目的を達成するための本発明方法
の特徴は、電解槽の対向する隔壁の一方から延出
された多数のフインガーアノードと、対向する他
方の隔壁から延出された多数のフインガーカソー
ドとを、これらの両フインガーが互いに食い違い
状に入り込みして微小な極間距離を保つように組
立て、更に、連続した袋状の陽イオン交換膜を前
記フインガーカソードに被せると共にその陽イオ
ン交換膜の周辺部を電解槽のフインガーカソード
の根元付近で陰極室側フランジ部に取着シールさ
せることで槽内を陽極室と陰極室に区画してなる
複極式電解槽を用い、陽極室に塩化アルカリを供
給しながら電解を行なつて陰極室に苛性アルカリ
を生成させる苛性アルカリの製造方法であつて、
該陰極室の下部から水又は低濃度苛性アルカリを
供給し、かつ陰極室内に気相を存在させない状態
で電解を行なわせながら、この陰極室内で生成し
た苛性アルカリおよび水素ガスを該陰極室上部に
設けた上部ノズルから気液混合状態で抜き出し、
更に電解中の陽極室の液のレベルを前記陰極室の
液のレベル以下に保つことにある。

以下、本発明を図面に基づいて更に詳しく説明
する。

第１図は、アスベスト隔膜法に用いられていた
既存の複極式隔膜法電解槽の一例を、その一つの
電解槽部分について水平に断面して上部より眺め
た一部断面図として示した図であり、第２図は陽
極室内に多数取り付けられているフインガーアノ
ードの一つを示す斜視図である。

図において、１は隔壁を示し、この隔壁１には
これを貫通して接合された給電棒４が取り付けら
れている。そしてこの給電棒４の隔壁１から陽極
室側に突出した端部には給電体３が接合され、チ
タンを基材としたエキスパンドメタルに酸化ルテ
ニウムなどの陽極活性物質をコーテイングした陽
極板を中央部で屈曲加工して水平断面でＵ字型を
なすようにしたフインガーアノード２が、この給
電体３に多数接合されている。

一方の隔壁１の陰極室側には、隔壁１とは間隔
をおいてカソードバツクスクリーン５が設けら
れ、該カソードバツクスクリーン５を通して次段
の給電棒４に端部が接合されたフインガー状の中
空カソードを有し、該カソードバツクスクリーン
５の周囲は電解室の陰極室側フランジ部７と接合
することで、前記フインガーカソード６内、及び
隔壁１とカソードバツクスクリーン５との間が陰
極室を形成している。

前記個々のフインガーアノード２の内側には、
フインガーアノードの内側へのたわみを抑えるた
めに、陽極サポートが該フインガーアノード２の
縦方向の全長にわたり取り付けられている。

第３図及び第４図は、第１図及び第２図に示し
たＵ字型のフインガーアノード２の内側に陽極サ
ポート８を取り付けたフインガーアノードの例を
示す斜視図である。

該陽極サポート８の取付ける個所は、フインガ
ーアノード２の先端部９、及びフインガーアノー
ド２と給電体４の接合部のそれぞれ200mm以内に
位置するところに少なくとも１つ取付けることが
好ましい。更にフインガーアノードの長さを等分
するように２ヶ所、３ヶ所に取付けてもよい。取
付ける方法は特に限定されないが、個々のフイン
ガーアノードを陽極室内により取り出し、上部、
下部のフイガー開口部１０よりフインガーの巾及
び縦方向の長さに合つた陽極サポート８を挿入し
て、上部、下部端を接合固定してもよいし、又フ
インガーアノード先端部９を縦方向に切断しフイ
ンガーアノードを２枚の陽極板として切り離し、
それぞれの陽極板を押し広げ、いずれかの陽極板
へ陽極サポート８を接合固定し、そして、該陽極
サポートを取付けた後、再びフインガーの先端部
を接合固定する方法を用いてもよい。この切断加
工を行なう場合には、対極であるカソードとの距
離を、フインガーの拡幅や陽極サポートの巾によ
つて任意に調節することが可能となる利点があ
る。

また、カソードとの距離を狭くする目的でフイ
ンガーアノードの先端を切断し、２枚のアノード
板をフインガーアノード側へ拡幅した状態でフイ
ンガーアノードが取付けられている電解槽を用い
る場合においては、個々のフインガーアノードの
脱着という煩雑な操作をせずに前述の如く陽極サ
ポート８を取付け加工し、そして切断されたフイ
ンガー先端部同士を架橋板１１を介して接合固定
することが極めて容易である。

陽極サポートの材質としては、耐塩素性を有し
ているものであればいずれのものも使用できる
が、陽極基材と同じチタンが接合取付けし易く、
中でも好ましい。また、陽極活性物質を被覆した
ものを陽極サポートに用いてもよい。陽極サポー
トの形状は、角柱、中空のパイプ及び多孔板など
いずれの形状にも使用できる。中でも、中空のパ
イプを用いる場合、陽極液の循環を促すダウンカ
マーの働きをするので好ましい。又、パイプを用
いる場合、フインガーアノードへの接合にあたつ
ては面接合よりも点接合になるように取付けるこ
とが好ましい。そして次に、前述の陽極サポート
を有したアノードフインガーを収納した複極式隔
膜法電解槽へ陽イオン交換膜を装着する。

本発明において、陽イオン交換膜は、各々のフ
インガーアノード上に一つ一つの袋状陽イオン交
換膜を被せ、個々にシールする方式でなく、隣り
合う袋状陽イオン交換膜の開口端部同士を加熱加
圧法により接合したり、熱融着し易いシートを介
在させて継ぎ合わせるなどして、外周フランジ用
のシートと接合した一枚の連続袋状陽イオン交換
膜を製作し、この連続袋状膜をフインガーカソー
ドに被せその周囲を電解槽フランジ部においてシ
ールする様にして装着される。

複極式電解槽を用いた電解を行なう場合、通常
電解槽間にかかる電圧は200〜800ボルトと非常に
高く、共通ヘツダーを通して出入するいわゆるリ
ーク電流が単極式電解槽の場合に比べ大きい。従
つて、個々のフインガーカソードと陽イオン交換
膜について、電解液に耐性を有する金属などを用
いてシールするいわゆる内部メカニカルシールの
方式を採用してシールすると、長期間に亘るシー
ル材自体の耐久性はともかく、リーク電流による
シール材の局部腐食によるシール不良のトラブ
ル、ひいては電解生成物中への不純物の混入や電
流効率の低下を招く危険が大である。

これに対して本発明の如く、陽イオン交換膜の
シールを該電解槽のフランジ部において行なう方
式を採用した場合には、前述の不純物の混入や電
流効率の低下の心配が一掃できる。

又、陽イオン交換膜をフインガーカソードに被
せたという本発明の構成によれば、陽極室が、内
部で発生するガスが自由に逃げることができる開
放系となるため、陽極室において生成する塩素ガ
スが陽極室内に滞留することがなく、陽イオン交
換膜がダメージを受けないという利点がある。

本発明において用いられるイオン交換膜として
は、例えばカルボン酸基、スルホン酸基、ホスホ
ン酸基等の陽イオン交換基を含有する重合体から
成る膜の全てが適用可能で、このような重合体と
しては耐久性、耐熱性等から含フツ素重合体を用
いるのが好ましい。

又、イオン交換膜は、必ずしも一種類の交換基
だけを有する必要はない。膜の片面と他面のイオ
ン交換基が異なるもの、又二種類以上の交換基が
混在するものも勿論使用可能である。

本発明の電解槽を構成する要素の一つである連
続袋状の形状を有する陽イオン交換膜は、例えば
本出願人による特願昭57−125849号で提案されて
いる方法を用いて作製することができ、第５図ａ
からｅはその製作工程の例を示してい図示してい
る。

この工程を説明すると、まず陽イオン交換膜シ
ート１２（第５図ａ参照）の外周部に、４フツ化
エチレン−６フツ化アロピシン共重合体（以下
FEPと称す）や、４フツ化エチレン−パ−フル
オロビニルエーテル共重合体（以下PFAと称す）
などのフレーム用シート１３を、温度300〜400
℃、圧力０〜40Kg／cm²、時間10〜20秒という接着
条件にて接合し（第５図ｂ参照、なお接合個所は
点々の網掛けで示した）、これを大略二つ折にし
た後、側面のFEPなどのフレーム用シート１３
同士を接合して、一面が開口した直方体形状の袋
状陽イオン交換膜の単位を作る（第５図ｃ参照）。

次いで、袋状開口部縁のFEPなどのフレーム
用シート１３を温度150〜300℃、圧力１〜20Kg／
cm²なる条件でフレア加工し（第５図ｄ参照）、続
いて、隣り合う袋状膜のフレア部同士を前述の接
着条件で接合することにより連続袋状膜を作る
（第５図ｅ参照）。

また別には、第６図ａ〜ｃで製作工程図の例を
示すように、別途に用意したFEPなどのフレア
用シート１３に、第６図ａで示したような各単位
の袋状陽イオン交換膜１４（第５図ｄで示したも
のに相当する）を嵌合するに適当な開口を順次に
穿設し（第６図ｂ参照）、これらの開口に袋状膜
１４を差し込み、開口部周囲を接合する（第６図
ｃにおいて接合部を点々の網掛けで示した）こと
により、連続袋状の陽イオン交換膜を製作しても
よい。

このようにして出来上がつた袋状膜は、フレア
加工、及び折り曲げ加工部においては密着性及び
強度が極めて優れたFEPやPFAシートを使用し
ているため、長期間電解に十分耐えることができ
る。

又、ポリテトラフルオロエチレンCF₂＝CFO
（CF₂）₃COOCH₃の共重合体を代表とするカルボ
ン酸基を交換基とする陽イオン交換膜を用いる場
合、交換基がCOOCH₃などのエステル型の状態
にて連続袋状膜を作る場合には、該陽イオン交換
膜の取り扱い、加熱加工及び該膜同士の接合し易
さから、シート状の該陽イオン交換膜を二つ折に
し、重なり合つた３辺のうち２辺の端部を温度
130〜300℃、圧力１〜30Kg／cm²、時間10〜20秒と
いう接着条件にて接合して、袋状膜を製作し、そ
して該袋状膜の開口端を200〜300℃、１〜５Kg／
cm²の条件下でフレアを設けてフレア加工したフラ
ンジ部を有する袋状陽イオン交換膜とし、更に
個々に隣り合う袋状陽イオン交換膜の開口する周
囲フランジ同士を上記接合条件下で接合する方法
により、袋状膜が連なり合つた連続袋状陽イオン
交換膜を作り出すこともできる。

前記のように連続袋状に加工成形した陽イオン
交換膜は、フインガーカソードやフインガーアノ
ードとこの袋状イオン交換膜がこすれることによ
つて膜の損傷が生じないように十分注意を払つて
電解槽に装着される。

装着する方法については特に限定されないが、
例えば連続袋状イオン交換膜をフインガーカソー
ド上に被せ、陰極室内を減圧下に保つて該イオン
交換膜をフインガーカソード上に密着、一体化さ
せた状態で、陽極室内のフインガーアノード間の
間〓に挿入して組み込む方法は、連続袋状イオン
交換膜の損傷の心配がなく好ましい方法の一つで
ある。

こうして装着された陽イオン交換膜は、最後に
電解槽が締め付けられるときに陰極室フランジ、
陽極室フランジ間に挟まれた状態で完全にシール
される。

以上のように組み立てられた連続袋状陽イオン
交換膜が装着された複極式電解槽は、陽極室へ塩
化アルカリを供給しながら電解することで、陰極
室内に苛性アルカリを生成できる。

次に本発明の電解条件について、第７図〜第９
図に示す概要図を用いて、食塩水の電解による苛
性ソーダの製造を例にして説明する。

供給する食塩水は、第７図に示すように陽極室
下部へ供給される。この場合、電解槽陽極側サイ
ド下方フランジ部にフイードノズル１５を設け、
このノズルより供給してもよいし、又上方隅に設
けたノズル１６より耐塩素性を有した内挿管１７
を用いて陽極室下部に食塩水を供給してもよい。
発生する塩素ガス１８及び淡塩水１９は、反対側
の上部隅より抜き出される。

こうした陽極室における食塩水の供給、抜き出
し方法をとることにより、陽極室内の食塩水の濃
度の均一化が図れる。

一方、第８図及び第９図に示すように、陰極室
下部には水又は薄い苛性ソーダ水溶液が供給され
る。この陰極室下部より苛性ソーダ水溶液を供給
することによつて、上部からこれを供給する場合
に比べて、得られる苛性ソーダの電流効率が高く
なることが確認される。これは、陰極室内の苛性
ソーダ濃度が均一となつて電流効率が高くなるた
めと考えられる。

供給する方法は、既存のアスベスト電解法の場
合に苛性ソーダ抜き出し用のノズルとして取付け
られているサイド下部のノズル２０を用いて陰極
室下部に水又は薄い苛性ソーダ水溶液を供給する
方法が、電解槽の改造を必要としない点で好まし
い。この場合、ノズル部に分散穴を設けた内挿式
の供給パイプを取付けて供給する方法は、陰極室
内の苛性ソーダ濃度の均一化において更に効果的
である。

そして生成する水素ガス、苛性ソーダは、陰極
室内に気相を存在させない状態で上部ノズル２１
から、気液混合状態で抜き出すことが本発明の大
きな特徴の一つである。

このように水素ガスと苛性ソーダを気液混合状
態で抜き出すようにしている理由は、次のことに
よる。すなわち、本発明者らの検討によれば、陰
極室から水素ガス、苛性ソーダを抜き出す場合
に、上記とは異なつてこれらを気液分離で抜き出
す（具体的には水素ガスは上部ノズルから抜き出
し、苛性ソーダは陰極室サイド上方から別々に抜
き出す）方法を取つた場合、製品苛性中の鉄の濃
度が極めて高い。この事実は、これまで、気液分
離抜き出しという方式が、陰極室内の圧力変動を
少なくするために有効な手段として考えられてお
り、しかもまた、陰極及び陰極室内が軟鋼により
構成されている場合、高濃度苛性ソーダによる軟
鋼の腐食を防ぐために苛性ソーダ水溶液と接液す
る陰極室内面積を小さくすること、言換えれば陰
極室内の気相部分を大きくとることが好ましい方
法と考えられていたことと対比すると驚くべきこ
とである。本発明者らの知見によれば、このよう
な従来の認識とは全く異なり、むしろ、陰極室で
発生する水素ガス及び苛性ソーダを陰極室上部ノ
ズルから気液混合状態で抜き出すことが、苛性ソ
ーダ中の鉄の濃度を低くする上で有効であること
が明かとなり、かかる知見に基づいて、従来技術
からは常識的には採用し得ない上記構成、すなわ
ち水素ガス及び苛性ソーダを陰極室上部ノズル２
１から気液混合状態で抜き出すという本発明の特
徴的な構成を採用するに至つたのである。

本発明はまた、電解時における陰極室内の液レ
ベルを、第９図に示した該ノズルに連結した気液
分離器２２のレベルに保ち、一方陽極室内の液レ
ベルを陰極室内の液レベルよりも低く保つように
したことにもう一つの大きな特徴がある。

これによつて、陽イオン交換膜が陰極室内の液
と陽極室内の液の液比重差で陽イオン交換膜が陽
極室側に押され、このことが電槽電圧を低くする
条件を満足させるからである。

またこのことに対応して、例えば第３図及び第
４図で説明したように、フインガーアノードには
陽極サポートを取付け、陰極室側からの圧力によ
りフインガーアノードがへこむ心配をなくすこと
がよい。これにより、個々のフインガーアノード
の内側の陽極室には安定して食塩水が供給され、
また狭い極間距離も維持されるので高い電流効率
で且つ低い電槽電圧での食塩水の電解が可能とな
る。

なお、以上述べた条件以外の電解条件について
は、これまで知られている陽イオン交換膜を用い
る際の条件が適用できる。例えば、電解温度は50
〜95℃、電流密度は10〜30A／ｄm²、苛性ソーダ
濃度は20〜40wt％であるが、中でも好ましい条
件は、それぞれ85〜95℃、15〜25A／ｄm²、30〜
38wt％である。

（発明の効果） 以上説明したように、既存のアスベスト隔膜を
使用していた複極式隔膜法電解槽を利用し、その
隔膜としてのアスベストに代えて、連続袋状の形
状に成形した陽イオン交換膜をフインガーカソー
ドに被せ、しかもこの陽イオン交換膜の周辺を、
電解槽の周囲フランジに締め付けシールするよう
にして組み立てた電解槽において、陽極室下部に
塩化アルカリを陰極室下部に水又は苛性アルカリ
を供給し、陰極室上部から、生成した苛性アルカ
リ及び水素ガスを気液混合状態で抜き出し、且
つ、電極操作において、陽極室内の液レベルを陰
極室内の液レベルよりも低く保つて電解を行なう
ようにすることで、極めて低い電槽電圧で電解を
実現でき、しかも陰極室から得られる苛性アルカ
リが、鉄及び塩化アルカリの含有量が極めて少な
い高純度なものとなり、これを長期間に渡つて安
定した電流効率を維持しつつ実現できるという優
れた効果をもたらす。また陽イオン交換膜をフイ
ンガーカソードに被せているので、陽極室は発生
塩素ガスに対しては開放系になつており、したが
つて塩素ガスが陽極室内や袋状膜内で滞留するこ
とがなく、該膜の耐久性も優れたものとなる。

本発明の製造方法は、塩化カリウムからの水酸
化カリウムの製造、食塩水からの苛性ソーダの製
造に特に有効であり、とりわけ食塩水からの苛性
ソーダの製造に優れた効果をもたらす発明として
有益である。

（実施例） 以下、実施例をもつて本発明のより具体的な構
成と効果を説明する。

実施例 既存の複極式隔膜法電解槽のフインガーアノー
ドであり、側面が、高さ1220mm、長さ335mm、断
面がＵ字型、の酸化ルテニウムを被覆した1/2メ
ツシユのチタンエキスパンドメタルからなるフイ
ンガーアノードの先端部を、ガス溶断機で切断
し、給電体に溶接している陽極板の接合部から25
mmの位置を外側方向に屈曲加工した。そして、断
面の大きさが長さ335mm、先端部の巾が16mm、付
け根部が25mm、のＵ字型の袋状フインガーカソー
ドとの距離を2.5mmとなるように、前記陽極板間
隔を拡幅した。そしてこの陽極板の中央部内側の
所に1220mm、内径28mm、外形31mmのチタン製のパ
イプをTIG溶接により点付けし、次に切断した２
枚の陽極板の先端部同士を、表面を予め平滑仕上
げした酸化ルテニウムコーテイングした厚み1.5
mmのチタンを基材としたエキスパンドロールドメ
ツシユを曲げ加工して製作した長さ1220mmの架橋
板を介してTIG溶接にて固定した。

このように改造されたフインガーアノードの44
個とフインガーカソードを備えた複極式電解槽
に、次の方式により作製したカルボン酸基を有す
る連続袋状陽イオン交換膜を装着した。

ポリテトラフルオロエチレンCF₂＝CFO
（CF₂）₃COOCH₃の共重合体からなる陽イオン交
換膜を熱融着法により袋状に成形加工し、続いて
開口部周辺を加熱加圧下でフレアを取付け、袋部
の深さ340mm、長さ1230mm、袋の先端部の巾が25
mm、袋の開口部の巾が45mmの袋状膜を作製した。

次にこの袋状膜44枚の隣り合うフレア部同士を
熱融着法により接合し、袋状膜の先端部のピツチ
を65mmとした44連続袋状膜を製作し、最後に外周
部に袋状膜と同一の共重合体シートを熱融着しフ
ランジ部を取付けた。

こうして製作した44連続袋状イオン交換膜の袋
部を、予めフインガーカソードの先端部周辺の突
起物やエツジなどをやすりで平滑化仕上げを行な
つておいた前記の高さ1220mm、長さ330mmフイン
ガー付け根部巾45mm、先端部の巾16mmのフイガー
カソード44個を具備した複極式電解槽の該フイン
ガーカソード上に被せた。

フインガーカソード上にイオン交換膜を被せた
後、イオン交換膜フランジ部を陰極室フランジと
の間でシールし陰極室内の減圧度を−50mmH₂O
になるように吸引した。そして陰極室内の減圧度
を−50mmH₂Oに保ち、フインガーカソード上に
イオン交換膜が密着した状態のままで、高さ1200
mm、長さ330mm、フインガー部最大巾35mmで、内
部に陽極サポートを有したフインガーアノードを
収納した陽極室内に組み入れ、複極式電解槽組み
立てた。この後、陰極室内を減圧から＋100mm
H₂Oの加圧状態におき陽極室内の圧力変化を調
べたが、20分放置しても陽極室内の圧力上昇は観
察されずイオン交換膜の損傷が全くないことが確
認された。

こうして組み立てた電解槽の陰極室に27wt％
の苛性ソーダを供給し、陽極室には305ｇ／の
食塩水を供給して、70℃で40時間の条件で陽イオ
ン交換膜の加水分解処理を次の条件で行なつた。

305ｇ／の食塩水を陽極室上方隅に設けたノ
ズルより内挿管を用いて陽極下部へ供給し、そし
て塩素ガス及び淡塩水は反対側の上部隅ノズルよ
り抜き出した。一方、陰極室サイド下部に設けた
ノズルより31wt％苛性ソーダを供給し、水素ガ
ス、苛性ソーダは上部隅のノズルより気液混合状
態で抜き出した。このとき陽極室及び陰極室上部
出口ノズル上方に、陽極室液レベルより陰極室液
レベルが100mm高くなるようにそれぞれ気液分離
器を設置した。

72kAの電流を流し90℃で電解を行なつたとこ
ろ、10日目に電槽電圧は3.37ボルトで陰極室より
32.3wt％の苛性ソーダが95.7％の電流効率で得ら
れ、この時の苛性ソーダ中の食塩濃度は12ppm、
又鉄濃度は0.65ppmと非常に少なかつた。

そしてこれらの電解性能値は６ヶ月間の長期間
の運転でも安定しており、電槽電圧は3.38ボルト
で、32.1％苛性ソーダが95.4％の電流効率であつ
た。又苛性ソーダ中の食塩濃度は10ppm、鉄濃度
は0.60ppmであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は既存の複極式隔膜法電解槽の断面図、
第２図は既存の複極式隔膜法電解槽のフインガー
アノードの斜視図、第３図、第４図はそれぞれ本
発明に用いるフインガーアノードの例を示す斜視
図、第５図ａ〜ｅ及び第６図ａ〜ｃはそれぞれ本
発明における連続袋状イオン交換膜の製作工程の
例を示す説明図、第７図は本発明の陽極側の液レ
ベルを示した図、第８図及び第９図はそれぞれ本
発明の陰極側の液レベルを示した図である。 １……隔壁、２……フインガーアノード、３…
…給電体、４……給電棒、５……カソードバツク
スクリーン、６……フインガーカソード、７……
陰極室側フランジ部、８……陽極サポート、９…
…フインガーアノードの先端部、１０……フイン
ガーアノードの開口部、１１……架橋板、１２…
…陽イオン交換膜シート、１３……フレーム用シ
ート、１４……袋状イオン交換膜、１５……陽極
室下部フイードノズル、１６……陽極室上部ノズ
ル、１７……内挿管、１８……生成塩素ガス、１
９……淡塩水、２０……陰極室下部ノズル、２１
……陰極室上部ノズル、２２……気液分離器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電解槽の対向する隔壁の一方から延出された
   多数のフインガーアノードと、対向する他方の隔
   壁から延出された多数のフインガーカソードと
   を、これらの両フインガーが互いに食い違い状に
   入り込みして微小な極間距離を保つように組立
   て、更に、連続した袋状の陽イオン交換膜を前記
   フインガーカソードに被せると共にその陽イオン
   交換膜の周辺部を電解槽のフインガーカソードの
   根元付近で陰極室側フランジ部に取着シールさせ
   ることで槽内を陽極室と陰極室に区画してなる複
   極式電解槽を用い、陽極室に塩化アルカリを供給
   しながら電解を行なつて陰極室に苛性アルカリを
   生成させる苛性アルカリの製造方法であつて、該
   陰極室の下部から水又は低濃度苛性アルカリを供
   給し、かつ陰極室内に気相を存在させない状態で
   電解を行なわせながら、この陰極室内で生成した
   苛性アルカリおよび水素ガスを該陰極室上部に設
   けた上部ノズルから気液混合状態で抜き出し、更
   に電解中の陽極室の液のレベルを前記陰極室の液
   のレベル以下に保つことを特徴とする苛性アルカ
   リの製造方法。