JPS58217683A - 電解槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規なフィルタープレス式モノポーラ−型即ち
イオン交換膜法多槽型で且つ単極式の塩化アルカリ水溶
液用電解槽に関するものである。

塩化アルカリ水溶液の電解は古くから行なわれており、
現在、工業的には陽極と陰極間にアスベスト隔膜を設置
するアスベスト隔膜法電解槽が最も多く用いられている
。

しかし、このアスベスト隔膜法電解槽を用いた場合は、
アスベスト隔膜が透液性の沢過膜であるため、苛性アル
カリ製品中にがなりの量の塩化アルカリが混入し、用途
上、また製品精製コスト上問題とされてきた。

近年、これらの欠点を除去する目的で、アスベスト隔膜
の代りに陽イオン交換膜を用いるイオン交換脱法電解技
術が開発され実用化の段階に入っている。この電解技術
においては、例えばデュポン社製の弗素樹脂系めイオン
交換膜ナフィオン（同社商品名）等を用いたフィルター
プレス型の複極式電解槽等が用いられている。

しかし、このような電解Ｎは、従来広く用いられてきた
アスベスト隔膜法電解槽とは全く異なるものである。即
ち、陰極、陽極、電解槽の形状および構造はフィルター
プレス型とフィンガー型あるいはフラッテンドチューブ
型との間に、また複極式電解法と単極式電解法との間に
、更にはイオン交換膜取、り付は方法とアスベスト隔膜
取り・つけ方法との間に大きな相異があるため、従来の
アスベスト隔膜法電解槽を利用して、又は一部改造して
イオン交換脱法電解槽を製作することは困難である。

したがってイオン交換膜技術の採用に当っては新規な電
解槽が必要となるため経済的に大きな負担となり、その
実用化の障害になっている。

なお上記アスベスト隔膜法電解槽としてのフィンガー型
は、ジェイ、ニス、スコンス（、ｙ、ｓ。

５ｃｏｎｃｅ　）著「塩素　その製造、性質及び用途」
（Ｃｈｌｏｒｉｎｅ　　Ｉｔｓ　Ｍ　ａｎｕｌｌＡｃｔ
ｕｒｅ、　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄ　Ｕｓｅｓ　）
、ロバート８イ、−クリーガー発行所１９７２　（Ｒｏ
ｂｅｒｔ　Ｅ、Ｋｒｉｅｇｅｒ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏ
ｎ　Ｃｏ−ｍｐａｎｙ　１９７２　）　　の第９３ペー
ジの第５−１２図のＡに、フラッテンドチューブ型は同
図のＢにそれぞれ代表的なものが模式的に示されており
、フィンガー型の実際の使用状態の概略の斜視図は、キ
ルクーオスマ（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ　）著ケミカル
テクノロジーエンサイクロペディア（Ｅｎｃｙｃｌｏｐ
ｅｄｉａｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ　）　　ウィリーインターサイエンス発行（ＡＷｉｌ
ｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ　Ｐｕｂｌｉｃａ−ｔ
ｉｏｎ　）第３版第１巻第８１６頁に示されている。

前記のごとく、イオン交換膜電解槽を新設する大きな障
害を克服するため、最近、前記従事のフィンガー型もし
くはフラツテンドチューブ型の電解槽の大部分゛をその
まま利用し、これにイオン交換膜取りつけのための専用
の枠を設置する等の改造を施し、イオン交換膜法の電解
槽とする提案がなされている。

この改造された電解槽は、給電設備をはじめ従来のアス
ベスト膜法電解槽がほとんどそのまま使える点で技術的
にも経済的にも有利であるが、イオン交換膜を陽極と陰
極との間隙部分に設置するために通常はフラットフィル
ムの形でしか得られない弗素樹脂系イオン交換膜を袋状
又は筒状あるいはその他の各種形状に貼りあわせ等の成
形加工をする必要がある。しかし上記弗素樹脂系イオン
交換膜は加工性が悪いため熱接着等通常の接着方法でも
水蜜性、気密性等に関する信頼性に欠ける嫌いがあり問
題視されて来た。

従って本発明の目的はフラットであるイオン交換膜を用
い、従来のアスベスト隔膜法電解槽の装置を可及的に利
用できる電解槽を作り出すことにある。

本発明者等はこの目的の下に鋭意研究を重ねた結果、従
来のアスベスト隔膜法電解槽の陽極、陽極ベース、給電
設備（陽極側）、集電設備（陰極側）などはほとんどそ
のまま使用しうるフィルタープレス型モノポーラ一式の
イオン交換脱法電解シＩ 槽を発明するに魔った。

即ち、本発明の要旨は、複数枚の水溶液電解用イオン交
換膜が陰極室構成用枠と、陽極室構成用枠とで交互に水
密且っ気密に挾持されてなり、前記陰極室構成用枠の表
裏両面にはそれぞれ陰極用金網が張設され、載枠には少
なくとも集電部、陰極液及びガス給排出口が設けられて
なり、前記陽極室構成用枠には陽極が給電棒を介して取
りつけられ、載枠には少なくとも上記給電棒、陽極液供
給口、液−ガス排出口が設けられてなるイオン交模膜法
多槽型の電解槽にある。

以下、本発明に係る電解槽の実施例を図面を用いて詳述
する。

第１．２図は本発明に係る電解槽を構成する陽極室構成
用枠内に２枚の陽極が並べられて各々給電棒により固定
された状態を示す平面図及びｎ−■線断面図である。

なお、第１〜６図において同じ部分は同じ数字を用いて
示した。

１は陽極室構成用枠３で囲まれ、内側に陽極４゜４が給
電棒６，６により固定された陽極室構成用本体である。

陽極室構成用枠３はＣチャンネルを用いて作られ、外周
方向に断面Ｕ形状に開口しているので後述の如く同様の
形状を有する陰極室構成用枠１３（第３〜５図）との間
にイオン交換膜を水密性、気密性良く挾持することがで
きる。

勿論本発明は前記枠をＣチャンネルに限定するものでは
ない前記枠３には多数の枠を重ね合わせて締めつけるた
めのボルトを挿入する孔２．２が適当な位置に設けられ
ている。勿論、陽陰極室粋の重ね合わせ、締めつけには
、該ボルトナツトを用いる方法の他に、複数組の室枠を
一体的に油圧等により、同時に締めつける方法等でもよ
い。陽極室構成用枠３け耐塩素性等、耐酸化性の材質で
なければならないので通常、チタン、又はチタン合金が
用いられるが本発明はこれらに限定されるものではない
。

給電棒６は前記枠３のＵ形状の底部に設けた穿孔８に挿
入し、その７ランジ声票艷ン且つ気密に固定されるが、
陽極５の揺れを防止するため先端部をも、相対する枠３
に設けた凹状の固定用ガイド１０に位置せしめてもよい
。給電棒６と前記枠３との間は溶接により固定してもよ
いことは勿論である。

陽極５は給電棒を挾んだ２枚の金網状平板体が用いられ
る場合がある他、該金網状平板体が断面長方形の筒状に
構成され、給電棒がその中心部分に溶接固定されること
がある。しかし、両電極間の距離を縮めたり、微調節し
たりするため給電棒または陽極金網にとりつけられたバ
ネが利用されるいわゆるエクスパンダプルアノードも用
いうろことは勿論である。

なお給電棒の材質は剛性が高く、導電性が良く電解液に
対する耐食性の良いものが選ばれるが電解液に対する耐
食性を増すため耐食性メッキが行なわれることもある。

通常は銅−チタン複合材が用いられる。

陽極の金網又は平板は、剛性が高く、導電性が良く、塩
素過電圧が低く、電解液に対する耐食性の良い材質のも
のから選ばれるが表面メッキによりこれらの性質が賦与
されることもある。通常は、チタン製金網に酸化ルテニ
ウム、酸化イリジウム、白金／イリジウム、白金／酸化
ルテニウム、白金／酸化パラジウム等のメッキをしたも
のが好適に用いられる。

前記のごとくに陽極の組みこまれた陰極室構成用枠には
陽極液供給口１９、陽極液及びガス排出口２０が設けら
れている。給電棒６の下部ボルト部９は後述の陽極ベー
スへの固定に用いられうる。

陽極室構成用枠３への陽極の取りつけ数は特に限定され
たものではなく必要に応じ１個又は複数個取りつけ゛ら
れるが通常は、全体の大きさ、取り扱い易さ等の点から
２個取りつけられることが多い。

第３〜５図は本発明に係る電解槽を構成する陰極室構成
用枠１３の表裏両面に陰極用金網が張設された状態を示
す平面図及びＩＶ−ＩＶ線およびＶ−ｖ線断面図である
。但し、第４図と第５図に示す断面図はそれぞれ別の実
施例であり、１つの陰極室構成用本体内に同時に存在す
ることを示すものではない。

１１は陰極室構成用枠１３に陰極用金網１４が載枠１３
の表裏両面に溶接などにより張設固定されてなる陰極室
構成用本体である。前記枠１３は陽極の場合と同様に形
成されているので陽極室構成用枠３との間にイオン交換
膜を水密性、気密性Ｗよく挾持することができる。勿論
本発明においては載枠は第３〜５図に示したＣチャンネ
ルに限定されるわけでなく厚みのある板状体であっても
よい。しかし前記枠３と枠１３とを多数重ねあわせて締
めつけるためのボルトを挿入する孔１２゜１２を適宜の
位置に多数個設けるためには前記のＣチャンネルを用い
た方が便利である。

陰極室構成用枠１３及び陰極用金網１４は導電性が良く
、耐アルカリ性が良く、高い剛性を持ち特に該金網１４
は水素過電圧の低い材質で構成される必要性から通常は
軟鋼、ニラをル、ステンレス鋼、チタン等が用いられる
が陰極活性物質を必要により、メッキとかコーティング
をしたものを用いてもよい。

陰極用金網１４により形成される陰極１５は第４図に示
すごとく平面状でもよいが第５図に示すように凸面状に
して両電極間距離の調節に利用してもよく、イオン交換
膜と電極とを密着させる事もできる。

なお２枚の陰極用金網の位置関係を支持するため、陰極
室構成用枠１３の相対する辺間に有孔支持桟２３を設け
ることもできる。

前記陰極室構成用枠１３には少なくとも陰極液供給口２
１、陰極液及びガス排出口２２の他年電体がとりつけら
れる必要がある。

上述した陽極室構成用本体１と陰極室構成用本構成用枠
３と陰極室構成用枠１３とを共に貫通するボルト（図示
せず）を用いて締めつけられる。

なおイオン交換膜１７と前記各枠３，１３間には水密性
、気密性を高めるための緩衝性を持つガスケットが用い
られることが好ましい。

このようにして一体化されたフィルタープレスｌに螺入
された導電性固定棒が挿入されて固定される。

以上説明したごとく本発明は、従来のアスベスト隔膜法
電解槽の構成部材をできるだけ活用して且つ、液漏れな
どのおそれのないフラットのイオン交換膜を用いうる多
槽型電解槽を完成したもので、簡単な構造をとり得るこ
とにより技術的にも経済的にも有利な効果をもたらすこ
とが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は陽極室構成用本体平面図、第２図は■−■線断
面図、第３図は陰極室構成用本体平面図、第４図はＩＶ
−ＩＶ線断面図、第５図は他の実施例を示すｖ−■線断
面図、第６図はこれら各本体とイ以下、図面に用いた符
号の主なものを説明する。 １・・・・・・陽極室構成用本体、　　２．２’・・・
・・・孔３・・・・・・陽極室構成用枠、　　４・・・
・・・陽極用金網、　　５・・・・・・陽極、　　６・
・・・・・給電棒、９・・・・・・給電棒下部ボルト部
、 １０・・・・・・固定用ガイド、 １１・・・・・・陰極室構成用本体、　　１２・・・・
・・孔、１３・・・・・・陰極室構成用枠、　　１４・
・・・・・陰極用金網、　　１５・・・・・・陰極、 １６・・・・・・陽極ベース、　　１７・・・・・・イ
オン交換膜、　　１８・・・・・・給電棒固定用穴、１
９・・・・・・陽極液供給口 ２０・・・・・・陽極液及びガス排出口、２１・・・・
・・陰極液供給口 ２２・・・・・・　〃　及びガス排出口、２３・・・・
・・有孔支持桟。 特許出願人　昭和電工株式会社 昭和エンジニアリンク株式会社 代理人　弁理士　菊地精− 第３図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数枚の水溶液電解用イオン交換膜が陰極室構成
   用枠と、陽極室構成用枠とで交互に水密且つ気密に挾持
   されてなり、前記陰極室構成用枠の表裏両面にはそれぞ
   れ陰極用金網が張設され、載枠には少なくとも集電部、
   陰極液及びガス給排出口が設けられてなり、前記陽極室
   構成用枠には、陽極が給電棒を介して取りつけられ、載
   枠には少なくとも上記給電棒、陽極液供給口、液、ガス
   排出口が設けられてなることを特徴とするイオン交換膜
   法多槽型の電解槽
2. （２）給電棒が共通の陽極ベースに固定されてなる特許
   請求の範囲第１項記載の電解槽
3. （３）陰極室構成用枠及び陽極室構成用枠がそれぞれ軟
   鋼及びチタンからなり、外周方向に開口したＣチャンネ
   ルで形成されてなる特許請求の範囲第１項記載の電解槽
4. （４）陰極用金網が陰極室構成用枠よりも外方に凸面状
   に張設形成されてなる特許請求の範囲第１項記載の電解
   槽
5. （５）陽極は給電棒が挿入固定された断面長方形の金網
   製もしくは金属板製筒体寸法安定不溶性金属電極である
   特許請求の範囲第１項記載の電解槽
6. （６）陽極は給電棒を挾んで、間隔距離可変の平行な２
   枚の金網製もしくは金属板製平面体である特許請求の範
   囲第１項記載の電解槽
7. （７）給電棒が陽極室構成用枠の相対する二辺で固定さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の電解槽