JPS586983A - 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】 電解におーて鉄の溶出が全くなく、長期ＩＭＪ安定して
、かつ少なｉ消費電力にて苛性アルカリを製造するに適
し良新規な電解槽に関するものである。

陽イオン交換膜を隔膜として食塩水溶液の電解を行なり
、塩素および苛性ソーダを製造すゐ方法は公知である．
ζＯ陽イオ／交換膜を用いる電解方法は、陰極で生成す
る苛性ソーダ中に混入する食塩の量が極めて少なく、又
、水銀法やアスベスト法などに比較して公害問題もなく
、近年罠なって特に注目されてきた。

陰極室で得られる苛性ソーダの濃度及び電流効率を高く
するべく、陽イオン交換膜の開発、改良がなされ、最近
では２　０　ｗｔ％の苛性ソーダが９０一以上の高ｈｔ
ａ効率で得ることができるパー７０口カーボン重合体を
基材とした陽イオン交換膜が開発され、一部では商業化
なされようとしている。一方、近年エネルギー節約の重
要性が世界的ＫＷｌ＊されつりあシ、この見地からこの
分野におｉては電解電力を極力少なくすること、即ち、
電槽電圧を極力低下させることが強く望まれてｉる。

これまで電槽電圧を低下させる目的で、発生するガスを
電極背後に抜は易くするために、エキスバンドメタル、
パンチメタル、金網状などの多孔性電極の使用、これら
の電極自体の組成や極間距離をコントロールしたシ、あ
るいは陽イオン交換膜の組成、交換基の種類を特定化す
る等の手段が提案されている。この内特に隔膜を用ｉた
水素発生反応を陰極主反応とする塩化アルカリ水溶液０
電解においては、主に前述の形状の鉄陰極がコスト的に
安価であり、かつ、かなり低い水素過電圧を示すという
理由で使用されている。しかし前述したよう罠特に陽イ
オン交換膜性食塩電解技術の発展と共Ｋ、省エネルギー
の面から電力消費の一層の低下が望まれ、％開昭５５−
９２２９５号。

゛　　特開昭５６−６２１４８号等に見られるように鉄
よシも低い水素過電圧を有する陰極の開発が穐々なされ
ている。これらの低水素過電圧を有する金属被覆を施し
てなる陰極自体、それなシに当初の目的は達成し得るも
のの、新たに下記の重大な問題点を含んでいることが明
らかＫなっ友。

即ち、これまでの鉄陰極に代えて鉄または鉄系金属から
なる基材表面に低水素過電圧を有する金属被覆を施して
なる一極を用いた場合は、鉄の溶出量が短期間に′極端
に＃′加する現象嬢認められるのである。この現象社史
に高温、高アルカリ濃度指向という厳しい電解条件下に
おいては、一層顕著になるという傾向を示す。

この鉄の溶出は、取得苛性アルカリの品質悪化。

陽イオン交換膜等の隔膜の性能劣化を来たすばかシでな
く、鉄または鉄系金属で構成されｆＣＣ他極室内面腐食
へと発展し、ひいては電解槽自体のライフの短縮という
深刻な問題を引き起こす。この鉄の溶出を防止する手段
として、対アルカリ耐食性を有するニッケル等の金属に
て陰極室を構成することか考えられる。しかしながら、
陰極室の構成金属の全てに対アルカリ土類金属を用いる
ことは高価となり、実用的ではないので、列置採用する
ことは不可能である。更に、この場合は陰極　　　　　
　１・１．１基材も対アルカリ耐食性の金属を用ｉなけ
ればならないのである。なぜならば、鉄または鉄系金属
の基体にニッケル等の低め水素過電圧を有する被覆をメ
ッキ法等により施こした一極を用い几場合は、該電極を
陰極室に溶接等の方法により取付ける際、−かに注意深
く行なっても被膜に損傷を来たして鉄の素地が露出し、
この露出部からの鉄の溶出が進行するからである。他の
手段としてプラスチック製の電″解槽を採用することが
考えられる。

しかしこれは、加工及び強度の点で問題があると共に５
仮に採用できたとしても鉄の溶出防止の抜本的な手段と
はなシ得ないのである。

本発明者らは、これらの問題点を一挙に解決すべく種々
検討の結果、これまで使用していた鉄または鉄系金属で
構成された鉄陰極、陰極室枠がそのまま使用可能で、い
かなる複雑な電解槽構造であっても鉄の溶出を防ぎ、し
かも長期間安定してかつ少ない消費電力にて苛性アルカ
リを製造しうる電解槽を完成したのである。

即ち、本発明は、隔膜を用い、陽極室と陰極室とを区割
し、陽極室に塩化アルカリ水溶液を供給して、陽極室よ
り塩素、陽極室より水素並びに苛性アルカリを取得する
に用いる電解槽において、鉄または鉄系金属からなる基
体表面に低水素過電圧を有する金属被覆を施してなる電
極を、鉄または鉄系金属製の一極室枠よ）構成され九陰
極室に取付けた後、該電極、該陰極室粋の陰極室内面及
びその他の陰極室内部材表面の全てをニッケルメッキも
しく嬬無電解ニッケルメッキしてなる電解槽にある。

本発明におｉて、鉄または鹸系金属基体表面に低水素過
電圧を有する被覆を施す方法としては公知の方法を適宜
採用すればよく、特に限定されるものではない。含硫黄
化合物、例えばロダンニッケルを溶解した活性ニッケル
メッキ浴を用いて活性ニッケルメッキを行なう方法、ニ
ッケル、コバルト、白金等の金属粉末を溶射する方法、
あるいはこれらの金属粉末を含有する液を塗布後、加熱
焼結して被覆する方法を挙げることができる。

そして特に効果的な方法は、ニッケル塩α０５〜（１９
モル濃度のチオシアン基及びチオシアン基濃度の少なく
ともｔ１倍モル濃度のアンモニウムイオン含む活性ニッ
ケルメッキ浴を用ｉて活性ニッケルメッキを施す方法、
及びニッケル塩、化合物中の硫黄量でα０１モル〜ｔＯ
モル濃ｔｏ範囲のチオ尿素及び／又ね硫黄の酸化数が５
以下のオキソ酸塩の少なくとも一極、上記硫黄化合物中
の硫黄濃度に対し少なくとも（１５倍モル濃度以上のア
ンモニウムイーオンを含む活性ニッケルメッキ浴を用ｉ
、活性ニッケルメッキを行ない、次いで５０〜５００℃
で熱処理を施す方法である。

そして本発明において特異的なことは、このような方法
によって低水素過電圧を有する金−被覆を施し九陰極に
１更にニッケルメッキもしくは無電解ニッケルメッキを
施しても水素過電圧の上昇がほとんど起こらないとｉう
こと、更に加えて被膜の耐久性が飛躍的に向上するとい
う驚くべき事実である。

低水素過電圧を有する金属被覆を施した陰極を陰極室に
取付けた後、該一極、鉄または鉄系金属製の陰極室枠よ
シ構成された陽極室内面及びその他の陰極室内部材表面
の全てにニッケルメッキもしくは無電解ニッケルメッキ
いずれを施してもよｉが、全面に均一にメッキし得る点
で無電解ニッケルメッキ法が好ましい。そしてメッキの
厚さは任意に選択し得るが、薄すぎると鉄の溶出を防止
する効果が小さくなシ、また厚すぎるとコストが高くな
ると共に、活性被覆陰極の水素過電圧の度合いが大きく
なるので、５〜３５Ｐが適当である。

ここでいうその他の陰極室内部材とは、導電棒８集電体
、溶接部など陰極室内に存在する部材を意味する。そし
て鉄系金属でなくニッケル等の対アルカリ土類金属を用
いた部材は、可能であればニッケルメッキもしくは無電
解ニッケルメッキをする必要性はないことは勿論である
。

ニッケルメッキ浴の組成は、以下のようなものである。

ニッケル塩は可溶性の塩であればよく、通常、硫酸ニッ
ケル、塩化ニッケル、硫酸ニッケルアンモニクム、スル
ファミノ酸ニッケル等任意の水Ｓ性ニッケル塩の一種以
上が用いられる。

ニッケル塩の濃度は特に制限を受けな−が、通常（１１
モル濃度から２−０モル濃度の範囲で用いられる。

本発明は極めて簡便な方法により、これまで採用して−
る鉄系金属製の電解槽を何んち変更なくして、高温、高
アルカリ濃度とφう厳しい条件下にお−て本水素過電圧
の上昇なく、シかも苛性アルカリ中への鉄の溶出を来た
すことなくして長期間安定した極めて少ない消費電力で
苛性アルカリを製造する有効な電解槽である。殊に活性
被覆陰極を採用する場合は、極めて実用的かつ有効な電
解槽となる。

以下、実施例を示すが氷見Ｆ！ｊ４Ｖｉこれらに限定適
れるものではない。

実施例１及び比較例１〜２ 軟鋼製エキスバンドメタルの表面に、塩化ニッケルα５
七ル／ｌ、塩゛化アンモニウムｔＯモル／ｊ。

チオ尿素α５　ｅｋ／ｌを溶解した浴を用い、攪拌しな
がら５０℃でａ　５　Ａ／ｌｋ？の電流密度で４時間活
性ニッケルメッキを行なった。これを−極として導電棒
を有する龜極室Ｏ＃ｃ導電棒に溶接によって取付けた。

しかる後に、陰極室の該陰極を含む金属からなる部分Ｋ
）ｂニゼンブルーシェーマー無電解ニッケルメッキ液を
用いてニッケルの無電解メッキを施した。無電解ニッケ
ルメッキの厚さは２０声であった。こＯ陰極室をバーフ
ｏｗスルホン酸イオン交換膜を介して、チタンラス上Ｋ
ｆＩＩ化ルテニウムをコーティングした陽極を有する陽
極室と組合せて電解槽を構成し、食塩水の電解を行なっ
友。電解条件を第１表に示す。また電槽電圧の経時変化
および苛性ソーダ中の鉄の濃度を第２表に示す、　　− 比較例１として、実施例１と同様にして表面を活性化し
た一極を同様にして陰極室の導電棒に溶接によりて取付
叶、パー７０ロスルホン酸イオン交換膜を介して、チタ
ンラス上に酸化ルテニウムをコーティングした陽極を有
する陽極室と組合せて電解槽を構成し、食塩水の電解を
行なった結果を示す。

また比較ガ２として軟鋼製エキスバンドメタル−曽、− を表面に活性被覆を施さず、そのままｋｍとして上記２
的と同様に電解を行なった結果を示す。

第１表 陽極室Ｎａ０Ｈｌｌ［３２ｓ 温度　　　　　　　８０℃ 電流密度　　　　　５０Ａ／ｌｈ！ 第２表 実施例１ 電槽電圧、ＣＶ′）　　　五５５　　　Ａ５０　　　五
４９鉄濃度−）　　　　（Ｌｌ　　　　（Ｌｌ　　　　
（１１比較例１ 電槽電圧（Ｖ）　　　Ａ４８　　　！Ｌ６３　　　Ａ７
１７１鉄濃）　　　８　　　　１９　　　２１比較ガ２ 電槽電圧（Ｖ）　　　五７１　　　五６９　　　五７０
鉄濃度（ｒ１９ｍ）　　　　５　　　　６　　　　　ｂ
実施例２及び比較例５ 軟鋼製エキスバンドメタルにニッケル粉末をプラズマ溶
射して表面を活性化した電極を、導電棒を有する陽極室
の＃導電棒に溶接によって取付けた。溶射被膜の厚さは
１（１０声であった。しかる後、陽極室の該陽極を含む
金属からなる部分にカニゼンブルーシェーマ−無電解ニ
ッケルメッキ液を用いて無電解ニッケルメッキを施した
。ニッケルメッキの厚さは１０声であった。次いで紋成
極室ヲパー７０ｐスルホン酸イオン交換膜を介してチタ
ンラス上に酸化ルテニウムをコーティングした陽極を有
する陽−室と組合せて電解槽を構成し、食塩水の電解を
行なりた。電槽電圧の経時変化および苛性ソーダ中の鉄
の濃度の経時変化を第３表に示す。

比較例３として、実施例２と同様圧して表面を活性化し
た陽極を導電棒を有する陰極室の該導電棒に１１１接に
よって取付け、パー７０ロスルホン酸（゛へ”イオン交
換膜を介してチタンラス上に酸化ルテニウムをコーテン
グした陽極を有する陽極室と組合せて電解槽を構成し、
食塩水の電解を行なりた。

その結果を第３表に示す。

実施例２ 電槽電圧ｃｆ′）４５Ｂ　　　Ａ５１　　１５１鉄濃度
（２）吟　　　（Ｌｌ　　　　α１　　　α１比較例５ 電槽電圧（至）　　五５３　　　五６９　　　五７０鉄
濃度＄）　　　　１０　　　１５　　　１５特許出願人
　東洋曹達工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）隔膜を用ｉ、陽極室と陽極室とを区割し、陽極室に
   塩化アルカリ水溶液を供給して陽極室より塩素、陰極室
   ｉり水素並びに苛性アルカリを製造するに用いる電解槽
   に於て、鉄または鉄系金属基体表面に低水素過電圧を有
   する金属被覆を施した成極を鉄または鉄系金属製の成極
   室枠より構成された陰極室に取付けた後、該論極、該陰
   極室枠の成極室内面お゛よびその他の陰極室内部材表面
   の全てをニッケルメッキもしくは無電解ニッケルメッキ
   してなる電解槽。