JPS599185A - イオン交換膜法電解槽 - Google Patents
イオン交換膜法電解槽Info
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- JPS599185A JPS599185A JP57116236A JP11623682A JPS599185A JP S599185 A JPS599185 A JP S599185A JP 57116236 A JP57116236 A JP 57116236A JP 11623682 A JP11623682 A JP 11623682A JP S599185 A JPS599185 A JP S599185A
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- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
- C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms
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- C25B1/01—Products
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- C25B1/46—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells
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- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
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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。
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、塩化アルカリ金属水溶液を？Ｉ１、解するイ
オン交換脱法電解槽に関する。更に詳しくは、電極室内
の電袷背後の空間に、電極室グ）上部および下部に開口
を有するダクトを設けることにより、に関する。
オン交換脱法電解槽に関する。更に詳しくは、電極室内
の電袷背後の空間に、電極室グ）上部および下部に開口
を有するダクトを設けることにより、に関する。
近年、イオン交換脱法は、省エネルギー、製品品質およ
び無公害の観点から、従来の水銀法、隔膜法に優るプロ
セスとして評価を受りＣいる。このプロセスにおいては
、陽イオン交換膜の性能を最大限に且つ長期間安定して
発揮せしめることが重装であり、また、陽・ｒオン交換
膜が高価であるため、比較的高′電流密度で運転するこ
とが望ましい。一方、陽イオン交換膜の性能および許容
電流密度は、陰極液の一部および陽極液の濃度、ｐｌｌ
等に大きく影響される。従つ工、電極室内の濃度分布、
温度分布を均一にーｔると同時に、発生ガスによる影響
を少なくして可及的に電流分布を均一化せねばならない
。
び無公害の観点から、従来の水銀法、隔膜法に優るプロ
セスとして評価を受りＣいる。このプロセスにおいては
、陽イオン交換膜の性能を最大限に且つ長期間安定して
発揮せしめることが重装であり、また、陽・ｒオン交換
膜が高価であるため、比較的高′電流密度で運転するこ
とが望ましい。一方、陽イオン交換膜の性能および許容
電流密度は、陰極液の一部および陽極液の濃度、ｐｌｌ
等に大きく影響される。従つ工、電極室内の濃度分布、
温度分布を均一にーｔると同時に、発生ガスによる影響
を少なくして可及的に電流分布を均一化せねばならない
。
従来、電極室内の濃度分布を均一にし、且つ発生ガスの
影響を少なくするために、電解液循環用のタンクおよび
ポンプを設けて、′電極室と循環タンクの間で市１解液
を強制循環させるのが一般的な手法で力〕つた。し７矛
・し、この手法には、循環用のタ〕／り、ポンプ、配７
ｇ等の股何Ｉ費おまひ動カ弘が増大し、月つ、循環ライ
ンを通じ２てリーク電流が流れ、電流効率が減少すると
いう欠点があった。
影響を少なくするために、電解液循環用のタンクおよび
ポンプを設けて、′電極室と循環タンクの間で市１解液
を強制循環させるのが一般的な手法で力〕つた。し７矛
・し、この手法には、循環用のタ〕／り、ポンプ、配７
ｇ等の股何Ｉ費おまひ動カ弘が増大し、月つ、循環ライ
ンを通じ２てリーク電流が流れ、電流効率が減少すると
いう欠点があった。
これらの欠点を除−１モするために幾つかの手法が提案
されているが、イ．れぞれにー・長一短があり酒足すべ
きものでは′ｔ．（かった。
されているが、イ．れぞれにー・長一短があり酒足すべ
きものでは′ｔ．（かった。
例乏ば、特公昭４０−７３７号、特公昭５５−２６１９
４号、実ｕ１１昭５３−３９５８号宿は、発生カスニよ
って生じるノｊスリフト効果およびηを解液の嵩比重差
をオリ用して電解液を自然循環させようとするものであ
るが、′山、解有効面積の減少、電極室外の循環ライン
によるリーク電流の増加、装置の複雑化等がハじりられ
ず、電極室内の濃度分布の均一化も今一夛満足のゆくも
のではない。また、実開昭５５−４２０２７号、実開昭
５５−４２０５４号等は、成層液供給口に分散ノズルを
設け、電・険室内の１＃変分布を均一化しようと１−ろ
ものであるが、電極室の食中にわたって均一分散させろ
ことが難しく、分散孔の閉塞等も懸念される。
４号、実ｕ１１昭５３−３９５８号宿は、発生カスニよ
って生じるノｊスリフト効果およびηを解液の嵩比重差
をオリ用して電解液を自然循環させようとするものであ
るが、′山、解有効面積の減少、電極室外の循環ライン
によるリーク電流の増加、装置の複雑化等がハじりられ
ず、電極室内の濃度分布の均一化も今一夛満足のゆくも
のではない。また、実開昭５５−４２０２７号、実開昭
５５−４２０５４号等は、成層液供給口に分散ノズルを
設け、電・険室内の１＃変分布を均一化しようと１−ろ
ものであるが、電極室の食中にわたって均一分散させろ
ことが難しく、分散孔の閉塞等も懸念される。
本発明の目的（ｉ、強制循環を行なわず、電解槽−＼の
供給液量を可及的に少なくしても、電極室内の濃度分布
を均一にし、比較的高電流．密度まで電解を可能にイる
イオン交換脱法電解槽を提供することである。斯る目的
は、陽極室および／又は陰極室の電極背後の空間に、覗
体室の上部および下部に開口を有一するダクトを設ける
ことを骨子とする本発明によって初めで達成された。
供給液量を可及的に少なくしても、電極室内の濃度分布
を均一にし、比較的高電流．密度まで電解を可能にイる
イオン交換脱法電解槽を提供することである。斯る目的
は、陽極室および／又は陰極室の電極背後の空間に、覗
体室の上部および下部に開口を有一するダクトを設ける
ことを骨子とする本発明によって初めで達成された。
本発明で言う電極背後とは、対面す゛る陽イオン交換膜
から見て背後という意味であり、電極室内で電流が流れ
ない部分である。また、ダクトとは、′電極室内に垂１
白力向および必要に応じて水平方向に配置された１本乃
至数本の細長（・棒状中空体のことであり、必要に応じ
て配置される水平方向の中空体は、電極室底部に位置し
５ており、垂直方向中空体の下端と接続している。
から見て背後という意味であり、電極室内で電流が流れ
ない部分である。また、ダクトとは、′電極室内に垂１
白力向および必要に応じて水平方向に配置された１本乃
至数本の細長（・棒状中空体のことであり、必要に応じ
て配置される水平方向の中空体は、電極室底部に位置し
５ており、垂直方向中空体の下端と接続している。
ダクトは上部および下部にしか開口を有しないので、電
極で発生したガスはほとんどダクト内に混入しない。従
って、タークト内外で電解液に嵩比重差が生じ、電極室
内で電解液はダクト内で下降し、ダクト外で上昇し、自
然循環している。本発明の電解槽は、この自然循環によ
り、電極室内の濃度分布が均一化され、月つ、発生ガス
が速やかに除去されている。一般に、電流密度が大きく
なると電極室内の濃度分布の巾が大きくなるが、′電流
密度が大きくなれば発生ガス１も増加し、ダクト内外で
の嵩比重差も大きくなるので循環量が増−大する。従っ
て、本発明の電解槽は高電流密度下でも有効に濃度分布
が均一化されて（・る。
極で発生したガスはほとんどダクト内に混入しない。従
って、タークト内外で電解液に嵩比重差が生じ、電極室
内で電解液はダクト内で下降し、ダクト外で上昇し、自
然循環している。本発明の電解槽は、この自然循環によ
り、電極室内の濃度分布が均一化され、月つ、発生ガス
が速やかに除去されている。一般に、電流密度が大きく
なると電極室内の濃度分布の巾が大きくなるが、′電流
密度が大きくなれば発生ガス１も増加し、ダクト内外で
の嵩比重差も大きくなるので循環量が増−大する。従っ
て、本発明の電解槽は高電流密度下でも有効に濃度分布
が均一化されて（・る。
電極室内の濃度差は上下方向および巾方向において生じ
℃いるが、巾方向の濃度差を解消するためには、電解液
を巾方向に循環させねばならない。
℃いるが、巾方向の濃度差を解消するためには、電解液
を巾方向に循環させねばならない。
垂直方向部分と共に水平方向部分を有しているダクトは
、巾方向にも電解液の循環が生じるので、巾方向の濃度
差の解消に有効である。電解槽の巾が１ｍ以上という大
型の電解槽の場合には、水平方向部分を有していること
が必須である。
、巾方向にも電解液の循環が生じるので、巾方向の濃度
差の解消に有効である。電解槽の巾が１ｍ以上という大
型の電解槽の場合には、水平方向部分を有していること
が必須である。
電解液の循環は、電極室内で一番濃度の低い部分と一番
濃度の高い部分との間で行なわれるのが好苦しい。従っ
て、ダクトの吸入口、即ち上部開口は電解液および電解
生成物の排出口付近に、ダクトの排出［コ、即ち下部開
口は′ａ電解液供給口付近にそれぞれあるべきであり、
ダクトの上部開口と電解液の排出口およびダクトの下部
開口と電解液の供給口との間の水平距離は、それぞれ通
電面の巾の１／３以内であるのが好ましい。特に、電解
液の供給口付近は、陽極室においては酸濃度の高い飽和
塩水が、陰極室においては水がそれぞれ存在することに
なるので、ダクトの排出口を電解液の供給口から１０ｃ
ｒｎ以内程度に可及的に近接して配置するのが更に好寸
しい。
濃度の高い部分との間で行なわれるのが好苦しい。従っ
て、ダクトの吸入口、即ち上部開口は電解液および電解
生成物の排出口付近に、ダクトの排出［コ、即ち下部開
口は′ａ電解液供給口付近にそれぞれあるべきであり、
ダクトの上部開口と電解液の排出口およびダクトの下部
開口と電解液の供給口との間の水平距離は、それぞれ通
電面の巾の１／３以内であるのが好ましい。特に、電解
液の供給口付近は、陽極室においては酸濃度の高い飽和
塩水が、陰極室においては水がそれぞれ存在することに
なるので、ダクトの排出口を電解液の供給口から１０ｃ
ｒｎ以内程度に可及的に近接して配置するのが更に好寸
しい。
また、自然循環の駆動力は嵩比重差と高さの積であるか
ら、ダクトの垂直方向部分の長さは長い方が好ましく、
電解条件によっても異なるが５０ｍ以上あった方が好寸
しい。しかし、ダクトの吸入口が電極室上壁にあ捷り近
づくと、逆に循環量が減少し、濃度分布の均一性が悪く
なる。従って、ダクトの上部開口は、電Ｍ槽土壁より５
σ以上、好ましくは１０Ｃｒｎ以上離れているのがよい
。特に、塩素ガスは液ガスの分離が悪いので、陽極室ダ
クトの上部開口は、電解槽上壁より１０ＣＴｎ〜１５σ
離れているのが好せしい。この理由は、電極室上部はガ
スが非常に多い気液混相となって（・るために、ダクト
内にガク、が巻き込寸れ、ダクト内外での嵩比重差が小
さくなるためと思われる。
ら、ダクトの垂直方向部分の長さは長い方が好ましく、
電解条件によっても異なるが５０ｍ以上あった方が好寸
しい。しかし、ダクトの吸入口が電極室上壁にあ捷り近
づくと、逆に循環量が減少し、濃度分布の均一性が悪く
なる。従って、ダクトの上部開口は、電Ｍ槽土壁より５
σ以上、好ましくは１０Ｃｒｎ以上離れているのがよい
。特に、塩素ガスは液ガスの分離が悪いので、陽極室ダ
クトの上部開口は、電解槽上壁より１０ＣＴｎ〜１５σ
離れているのが好せしい。この理由は、電極室上部はガ
スが非常に多い気液混相となって（・るために、ダクト
内にガク、が巻き込寸れ、ダクト内外での嵩比重差が小
さくなるためと思われる。
ダクトの断面形状は特に限定されないが、電極背後の空
間を効率よく利用するためには、長四角形が奸才しい。
間を効率よく利用するためには、長四角形が奸才しい。
ダクトの断面積は要求される自然循環室によって失神る
。必要な循環量は、陽イオン３７′撲膜の電流効率、塩
水分解率、電解槽の構造、通′屯面積等（（よって異な
るが、電極室内の濃度分布を均一にするためには、一般
に電流ＩＫＡ当り２０ｔ／’ｎｒ以上、好井しくは３０
Ｌ／ｈｒ以上更に好ましくは６（ｌｔ／ｈｒ以上あれば
十分である。また、ダクトと電極との間には、電解流が
流れ得るように２〜３ｍ以上、好寸しくは５朋程度の空
間が必要である。
。必要な循環量は、陽イオン３７′撲膜の電流効率、塩
水分解率、電解槽の構造、通′屯面積等（（よって異な
るが、電極室内の濃度分布を均一にするためには、一般
に電流ＩＫＡ当り２０ｔ／’ｎｒ以上、好井しくは３０
Ｌ／ｈｒ以上更に好ましくは６（ｌｔ／ｈｒ以上あれば
十分である。また、ダクトと電極との間には、電解流が
流れ得るように２〜３ｍ以上、好寸しくは５朋程度の空
間が必要である。
ダクトを製作するための材料は、電解条件下において不
活性な材料であればよく、一般に弗素樹脂、ポリ塩化ピ
ニノペボリオレフィン等の樹脂、鉄、ニッケル、チタニ
ウム等の金属又は合金、弗素ゴム、シリコンゴム、ＥＰ
ＤＭ％のゴム又はゴムの変性物咎が用いられる。
活性な材料であればよく、一般に弗素樹脂、ポリ塩化ピ
ニノペボリオレフィン等の樹脂、鉄、ニッケル、チタニ
ウム等の金属又は合金、弗素ゴム、シリコンゴム、ＥＰ
ＤＭ％のゴム又はゴムの変性物咎が用いられる。
本発明が適用される電解槽としては、電極背後に空間を
有し、ダクトの装着が可能であれば、複極式、単極式の
いずれにも適用できる。特に、複極式多対電解槽檜では
、電解液の外部循環がほとんど不要となるので、リーク
電流を棲めて少なくすることができる。また、ダクトの
装着を両極室共に行なえば効果は大きいが、陽極室又は
陰極室のどちらか一方のみに行なってもそれなりの効果
はある。特に、１＠伜室に装着゛する場合の効果は、陽
極液循環用の装置のイイ質が高価なチタニウム等である
ため大きい。
有し、ダクトの装着が可能であれば、複極式、単極式の
いずれにも適用できる。特に、複極式多対電解槽檜では
、電解液の外部循環がほとんど不要となるので、リーク
電流を棲めて少なくすることができる。また、ダクトの
装着を両極室共に行なえば効果は大きいが、陽極室又は
陰極室のどちらか一方のみに行なってもそれなりの効果
はある。特に、１＠伜室に装着゛する場合の効果は、陽
極液循環用の装置のイイ質が高価なチタニウム等である
ため大きい。
次に、本発明の電解槽について図面を用いて更に詳細に
説明する。しかし、本発明はこれらの１８１面にのみ限
定されるものではない。
説明する。しかし、本発明はこれらの１８１面にのみ限
定されるものではない。
第ｉ−Ａ図は本発明の単位電解槽の平面図であり、第１
−Ｂ図、第１−Ｃ図はそれぞれ第１−Ａ図のｘ−ｘ、ｙ
−ｙ’矢視図である。第２図、第３図は本発明の電解槽
の別の態様の一例である。
−Ｂ図、第１−Ｃ図はそれぞれ第１−Ａ図のｘ−ｘ、ｙ
−ｙ’矢視図である。第２図、第３図は本発明の電解槽
の別の態様の一例である。
第１図において、電槽枠（１）は隔壁（２）により左右
に分割されており、隔壁（２）の一方の面１’ＭＪブ（
３ンを介して陽＊（４）が接続されており、もう一方の
面にはリブ（５滓介して陰極（６）が接続され、陽極室
および隣接セルの陰極室を形成している。斯る単位電解
槽と陽イオン交換膜を交互に多数並べ、両端に陽極室の
みを有する端枠および陰極官のみを有する端枠を配置し
、フィルタープレス等により締め付けることＫより、複
極式多対電解槽が構成される。図中、（７）は１１役供
給口、（８）は陽極液および塩素ガスの排出口、（９ン
は陰極液供給口、（１０）は陰極液および水素ガスの排
出口である。リプ（３）−（５）により、１窮極および
陰極の背後に空間が形成されており、該空間にダク）（
１１）、（１２）が設けられている。ダクトは、垂直方
向部分（１３）および水平方向部分（１４）から構成さ
れている。ダクトの垂直方向部分（１３）の上端は開口
しており、ダクトの吸入口（１５）とブぶり、水平方向
部分の一端も開「］し７でおり、ダクトの排出口（１６
）となっている。
に分割されており、隔壁（２）の一方の面１’ＭＪブ（
３ンを介して陽＊（４）が接続されており、もう一方の
面にはリブ（５滓介して陰極（６）が接続され、陽極室
および隣接セルの陰極室を形成している。斯る単位電解
槽と陽イオン交換膜を交互に多数並べ、両端に陽極室の
みを有する端枠および陰極官のみを有する端枠を配置し
、フィルタープレス等により締め付けることＫより、複
極式多対電解槽が構成される。図中、（７）は１１役供
給口、（８）は陽極液および塩素ガスの排出口、（９ン
は陰極液供給口、（１０）は陰極液および水素ガスの排
出口である。リプ（３）−（５）により、１窮極および
陰極の背後に空間が形成されており、該空間にダク）（
１１）、（１２）が設けられている。ダクトは、垂直方
向部分（１３）および水平方向部分（１４）から構成さ
れている。ダクトの垂直方向部分（１３）の上端は開口
しており、ダクトの吸入口（１５）とブぶり、水平方向
部分の一端も開「］し７でおり、ダクトの排出口（１６
）となっている。
ダク）（１１）は（１５）および（１６）以外に開口を
有しないので、陽極（すで発生した塩素ガスはダク）（
ｉｔ）内に混入せず、ダクト内の陽極液はダクト外の陽
極液よりも嵩比重が大きくなり、ダクト（１り内で陽極
液の−Ｆ降り頓が生（二４）。従つて、陽極液および塩
素ガスの排出１−１（８）の下方に位置するダクトの吸
入口（ｔ５）からζ〜度および酸度の低下しまた陽極液
がダクト（１１）に流れ込み、排出口（１６）から排出
され、陽極液は陽極室内で循環する。陽極液供給口（Ｔ
）から供給された濃度および酸度の高い塩水は、ダクト
の排出口（１６）から犬敏に排出される濃度、酸度の低
下した塩水により希釈されて、陽極室内の濃度分布は均
一化される。陰極室においても同様に、ダク）（１２’
）によって陰極液が循環され、濃度分布が均一化される
。
有しないので、陽極（すで発生した塩素ガスはダク）（
ｉｔ）内に混入せず、ダクト内の陽極液はダクト外の陽
極液よりも嵩比重が大きくなり、ダクト（１り内で陽極
液の−Ｆ降り頓が生（二４）。従つて、陽極液および塩
素ガスの排出１−１（８）の下方に位置するダクトの吸
入口（ｔ５）からζ〜度および酸度の低下しまた陽極液
がダクト（１１）に流れ込み、排出口（１６）から排出
され、陽極液は陽極室内で循環する。陽極液供給口（Ｔ
）から供給された濃度および酸度の高い塩水は、ダクト
の排出口（１６）から犬敏に排出される濃度、酸度の低
下した塩水により希釈されて、陽極室内の濃度分布は均
一化される。陰極室においても同様に、ダク）（１２’
）によって陰極液が循環され、濃度分布が均一化される
。
第２図はダクトの別の態様を示す。図中番号は第１図の
それに対応している。本態様では、ダクト（１１１）は
、複数の垂直方向部分（１３）を有している。
それに対応している。本態様では、ダクト（１１１）は
、複数の垂直方向部分（１３）を有している。
ガス分離の悪い場合および電解液の滞溜ゾーンのでき−
やすい場合にルｒる態様は有効である。しかＩ、、垂直
方向部分（１３’）の本数があまり多くなると、電極背
後の空間が減少し、ガス分離が悪くなり、也１１＊、圧
が」二セする。従って、ダクトの全投影面積は通′亀面
積の１／３以内に収めろことが望ましい。
やすい場合にルｒる態様は有効である。しかＩ、、垂直
方向部分（１３’）の本数があまり多くなると、電極背
後の空間が減少し、ガス分離が悪くなり、也１１＊、圧
が」二セする。従って、ダクトの全投影面積は通′亀面
積の１／３以内に収めろことが望ましい。
第３り）は、電ｗＩ槽の巾が蝮かい場合のダクトの態様
の一例である。電解槽の巾が５０−以下と短かい場合に
は、水平方向部分を有しな（゛、垂直方向部分のみのダ
ク）（１１，）を１１Ｍ槽のはｔ１中央に設けてもよい
。
の一例である。電解槽の巾が５０−以下と短かい場合に
は、水平方向部分を有しな（゛、垂直方向部分のみのダ
ク）（１１，）を１１Ｍ槽のはｔ１中央に設けてもよい
。
本発明の電解槽に用いられる陽イオン交換膜としては別
に限定はなく、一般に塩化アルカリ金属水溶液の電解に
使用されるものが全て用いられる。
に限定はなく、一般に塩化アルカリ金属水溶液の電解に
使用されるものが全て用いられる。
近年、カルボン酸基ヲ有するパーフロロカーボン樹脂か
ら成る膜が電流効率の観点から塩化アルカリ金属水溶液
の電解に好ましいとされ始めたが、斯る膜を用いた嚇合
本発明は特に有効である。塩化アルカリ金属水溶液の電
解の場合、陰極室から陽極室へ陽イオン交換膜を通して
逆拡散するＯＨ−を陽極室に酸を徐脈し中和しないと、
賜＊、液中への塩素酸塩の蓄積、塩素ガス中の酸素ガス
の増大、陽極活性被覆の消耗量の増大等数々の欠点が生
じる。しかし、膜中のカルボン酸基は高濃度の酸に触れ
ると非解離状態となり、出、Ｍ’也圧が上昇し、無理に
通電、な続けると膜中に水泡が発生し、膜が破壊される
。本発明の箪Ｍ桶では、逆拡散１−て来るＯＨ−を中和
するために供給塩水の酸度を高めても、陽極室内の酸度
分布が均一化されているので、電圧上昇も膜の破壊も起
らない。
ら成る膜が電流効率の観点から塩化アルカリ金属水溶液
の電解に好ましいとされ始めたが、斯る膜を用いた嚇合
本発明は特に有効である。塩化アルカリ金属水溶液の電
解の場合、陰極室から陽極室へ陽イオン交換膜を通して
逆拡散するＯＨ−を陽極室に酸を徐脈し中和しないと、
賜＊、液中への塩素酸塩の蓄積、塩素ガス中の酸素ガス
の増大、陽極活性被覆の消耗量の増大等数々の欠点が生
じる。しかし、膜中のカルボン酸基は高濃度の酸に触れ
ると非解離状態となり、出、Ｍ’也圧が上昇し、無理に
通電、な続けると膜中に水泡が発生し、膜が破壊される
。本発明の箪Ｍ桶では、逆拡散１−て来るＯＨ−を中和
するために供給塩水の酸度を高めても、陽極室内の酸度
分布が均一化されているので、電圧上昇も膜の破壊も起
らない。
ンデッドメタル、有孔平板、棒状、網状等の多孔性電極
であれば特に制限されない。陽極材料としては、通常の
塩化アルカリ金属水溶液の電解に使用されるものでよい
。即ち、チタニウム、ジルコニウム、タンタル、ニオブ
、およびそれらの合金を基材と１〜、その六面に、酸化
ルテニウム等の白金族金属酸化物を主体とした陽極活性
物を被覆した箱、極が使用される。陰極材料としては、
鉄、ニッケル、およびそれらの台金をそのまま、又は、
ソ゛の＆面Ｋ、ラネーニッケル、ロダンニッケル、酸化
ニッケル等の陰極活性物を被覆して用いられる。
であれば特に制限されない。陽極材料としては、通常の
塩化アルカリ金属水溶液の電解に使用されるものでよい
。即ち、チタニウム、ジルコニウム、タンタル、ニオブ
、およびそれらの合金を基材と１〜、その六面に、酸化
ルテニウム等の白金族金属酸化物を主体とした陽極活性
物を被覆した箱、極が使用される。陰極材料としては、
鉄、ニッケル、およびそれらの台金をそのまま、又は、
ソ゛の＆面Ｋ、ラネーニッケル、ロダンニッケル、酸化
ニッケル等の陰極活性物を被覆して用いられる。
本発明の電解槽が適用される塩化アルカリ金属水溶液は
、工業的に塩化ナトリウム、塩化カリウムが重要である
が、特に限定はされない。
、工業的に塩化ナトリウム、塩化カリウムが重要である
が、特に限定はされない。
以上述べてきた如く、本発明の電解槽は、電極室内の電
解液濃度、ｐＨ，温度の分布が均一化されているので、
次に述べろような数りの長所を有する。
解液濃度、ｐＨ，温度の分布が均一化されているので、
次に述べろような数りの長所を有する。
１３０〜４０Ａ／ｄｍ以上という高電流密度での運転が
可能どなる。
可能どなる。
２電解電圧が低下する。
λ陽イオン交換膜、陽極の寿命が長くなる。
４塩素ガス、アルカリ金属水酸化物等の製品純度が良く
なる。
なる。
また、本発明の電解槽は、電極定向に設けたダクトによ
り電解液を自然循環させているので次のような長所もあ
る。
り電解液を自然循環させているので次のような長所もあ
る。
５電解プラントの建一般費が安くなり、プラントを運転
するための動力費が安くなる。
するための動力費が安くなる。
６電解液供給口に各セルへの供給液量を均一化するため
のメリフイスを設けたり、特開昭５６−５９８８号に開
示されたノズルを電解液押出口に適用する場合にも自然
循環隘が確保される。
のメリフイスを設けたり、特開昭５６−５９８８号に開
示されたノズルを電解液押出口に適用する場合にも自然
循環隘が確保される。
７リーク電流による電流損失が減少する。
次に、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明
はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
実施例１
第１図に示す構造をもつ複極式電解槽を用いて食塩の電
解を行った。通電面積は畠さ１１５ｍＸ巾２３５Ｃｒｎ
１陰隔極の背後空間の１９みは３創である。
解を行った。通電面積は畠さ１１５ｍＸ巾２３５Ｃｒｎ
１陰隔極の背後空間の１９みは３創である。
陽極として、ｉｗｎ厚みのチタニウム有孔板に酸化ルテ
ニウムを被へして用い、陰極として、１間厚みの軟鋼の
有孔板を用いた。陰極背後の空間にｌ門ｊすみのステン
レス板を、耐極右−後の空間にＩＷＭｊ９−みのチタニ
ウム板を夫々加工した断面積２５ｅＭ×８σの矩形状ダ
クトを−Ｆ部開口が電解液及び電解液の排ｍ口ｊの真斗
に高さ１０５Ｌ：ｍの位置、丁部開口が電解液の供給１
ニコより２Ｃｒｎはなれた位置に取付けた。イオン交換
膜はデトランロロエチレンとノく−フロロー３，６−シ
オキシー４−メチル−７−オクテンスルホニルフルオラ
イドを共″ｉ４．ｂして、当量重量１３５０の重合体（
重合体１）及び当量重量１．１００の重合体（重合体２
）？加熱成形して一取合体１の厚み３５ミクロンと重合
体２の〃みが１００ミクロンの二層積層物となし、更に
テフロン織布を重合体２の而より真空積層法により埋め
込んだ後、該積層物をケン化し又得られたスルホン酸型
間・イオン交換喚の重合体１の而だけ還元処理してカル
ボン酸基に交換したものを使用した。
ニウムを被へして用い、陰極として、１間厚みの軟鋼の
有孔板を用いた。陰極背後の空間にｌ門ｊすみのステン
レス板を、耐極右−後の空間にＩＷＭｊ９−みのチタニ
ウム板を夫々加工した断面積２５ｅＭ×８σの矩形状ダ
クトを−Ｆ部開口が電解液及び電解液の排ｍ口ｊの真斗
に高さ１０５Ｌ：ｍの位置、丁部開口が電解液の供給１
ニコより２Ｃｒｎはなれた位置に取付けた。イオン交換
膜はデトランロロエチレンとノく−フロロー３，６−シ
オキシー４−メチル−７−オクテンスルホニルフルオラ
イドを共″ｉ４．ｂして、当量重量１３５０の重合体（
重合体１）及び当量重量１．１００の重合体（重合体２
）？加熱成形して一取合体１の厚み３５ミクロンと重合
体２の〃みが１００ミクロンの二層積層物となし、更に
テフロン織布を重合体２の而より真空積層法により埋め
込んだ後、該積層物をケン化し又得られたスルホン酸型
間・イオン交換喚の重合体１の而だけ還元処理してカル
ボン酸基に交換したものを使用した。
［劫極室には、５．３規定の６０℃食塩水を１３０ｔ（
。
。
供給し、陰極室には、希苛性ソーダ溶液が電解発熱を除
去する為に循環され、電解液及び電解生成物の排出口で
９０℃、６，５規定になるようにした。
去する為に循環され、電解液及び電解生成物の排出口で
９０℃、６，５規定になるようにした。
４０／ｄｍ２の電流密度で２乃至３時間運転して平衡に
ならしめた後、陽極液に５規定の塩酸を添加してゆき第
４図に示す９ケ所のサンプリング個所からサンプリング
し食塩及び苛性ソーダの濃度を分析して分布均一度を、
又、その時の電解電圧を求めた。電解終了後電解槽を解
体してイオン交換膜の観察を行なった。なお、分布均一
度とは、最騎、濃度と最低濃度の比である。
ならしめた後、陽極液に５規定の塩酸を添加してゆき第
４図に示す９ケ所のサンプリング個所からサンプリング
し食塩及び苛性ソーダの濃度を分析して分布均一度を、
又、その時の電解電圧を求めた。電解終了後電解槽を解
体してイオン交換膜の観察を行なった。なお、分布均一
度とは、最騎、濃度と最低濃度の比である。
第１表に結果を小す。参考例として陰陽棲共１ｒｒ？／
ｈｒｇの強制循環を行なった結果を併記する。
ｈｒｇの強制循環を行なった結果を併記する。
尚強制循環を行なつた場合の生成苛性ソーダより求めた
電流効率は９５％であった。
電流効率は９５％であった。
表より明らかな如く、ダクトを取付けたものは強制循環
を行なった参考例と同様な結果が得られるが、ダクト無
のものは、分布均一度悪化による電圧上昇とイオン交換
膜のカルボン酸基が酸の濃度上昇で一部解離しない部分
を生じ、電圧の上昇及び膜に水泡を生じた。
を行なった参考例と同様な結果が得られるが、ダクト無
のものは、分布均一度悪化による電圧上昇とイオン交換
膜のカルボン酸基が酸の濃度上昇で一部解離しない部分
を生じ、電圧の上昇及び膜に水泡を生じた。
実施例２
陽極供給液の酸濃度を（）２０規定にした以外は、実施
例１と同条件でダクトの畠さについて調べた。
例１と同条件でダクトの畠さについて調べた。
結果を第２表に示す。
第２材
第２衣よりダクトの高さは５０ｃｍ以上が好ましく、且
つ、ダクトの上部開口と電解槽上壁との間隔は５ｃｍ以
上が好ましいことがわかる。
つ、ダクトの上部開口と電解槽上壁との間隔は５ｃｍ以
上が好ましいことがわかる。
実施亡１３
実施例２と同じ条件でダクトの上部開口の位置及び下部
開口の位置について調べた。内、ダクトの高さくは１０
０ｃｍ一定とした。結果を第３表に示す。
開口の位置について調べた。内、ダクトの高さくは１０
０ｃｍ一定とした。結果を第３表に示す。
表中、上部開口の位置を変化させる場合の上部開口は電
解液及び電解生成物の排出口の真下に一定とした。
解液及び電解生成物の排出口の真下に一定とした。
戎より上部開口位置は分布均一度を悪化させ電圧をわず
かに上昇させるが、酸添加による膜への影響はない。し
かし、下部開口の位置は分布均一度及び膜への影響が大
きく曲解液供給口より篭解有効面巾の一以内、更に好ま
しくは１０ｃｒｎ以内に下部開口があることが好ましい
。
かに上昇させるが、酸添加による膜への影響はない。し
かし、下部開口の位置は分布均一度及び膜への影響が大
きく曲解液供給口より篭解有効面巾の一以内、更に好ま
しくは１０ｃｒｎ以内に下部開口があることが好ましい
。
実施例４
実施例２の条件で垂］Ｈ方向のダクトを複数にしてダク
トの投影面積の関係を８周べた。垂部方向のダクトは、
電解液および電解生成物の排出１」の真下から１０ｅ１
ｎ間隔に配置して、水平方向のダクトに接続し、高さは
１０５ｃｒｎとし、下部開口は電解液供給口より２（−
ｒｎの位置に取付けた。
トの投影面積の関係を８周べた。垂部方向のダクトは、
電解液および電解生成物の排出１」の真下から１０ｅ１
ｎ間隔に配置して、水平方向のダクトに接続し、高さは
１０５ｃｒｎとし、下部開口は電解液供給口より２（−
ｒｎの位置に取付けた。
紀生を・第４衣に示す。
第４表
衣より、垂直方向ダクトをａ数化してゆくと分布均一度
は良くなるが、投影面積が有効通電面積のＶ３以」二に
なると電解電圧が上昇する。これは、発生ガスが重体背
後へ抜けるのをダクトが１ｓ１）害するかもだと考えら
２する。
は良くなるが、投影面積が有効通電面積のＶ３以」二に
なると電解電圧が上昇する。これは、発生ガスが重体背
後へ抜けるのをダクトが１ｓ１）害するかもだと考えら
２する。
実施例５
実施例１と同じ電解槽にイオン９Ｏ換膜として、テトラ
フロロゴチレンとパーフロロ−３，６−シオキシー４−
メチル−７−オクテンスルホニルフルオライドを共沖合
した当量型Ｅｉ、１１００の重合体を加熱成形して埋み
１３０ミクロンのフィルムとなし、一力の面からテフロ
ン織布を真空積層法により坤込んだ後、ケン化して得ら
れたスルホン酸型陽イオン交換膜を用い塩化カリウム水
溶液の電解を行なった。
フロロゴチレンとパーフロロ−３，６−シオキシー４−
メチル−７−オクテンスルホニルフルオライドを共沖合
した当量型Ｅｉ、１１００の重合体を加熱成形して埋み
１３０ミクロンのフィルムとなし、一力の面からテフロ
ン織布を真空積層法により坤込んだ後、ケン化して得ら
れたスルホン酸型陽イオン交換膜を用い塩化カリウム水
溶液の電解を行なった。
陽極液どして温度７０℃、濃度？、５規定の塩化カリウ
ム水溶液３００ｔ／ｈｒ室と４規定塩酸６０４／１１ｒ
室との混合物を供給し２、陰極液として希苛性カリウド
水溶液を電解液及び７Ｌ解生成物の排出口で７規定、温
度９０℃になるよう供給した。
ム水溶液３００ｔ／ｈｒ室と４規定塩酸６０４／１１ｒ
室との混合物を供給し２、陰極液として希苛性カリウド
水溶液を電解液及び７Ｌ解生成物の排出口で７規定、温
度９０℃になるよう供給した。
４０ｈ／ａｑ２の電流密度で電解し、分布均一度、電解
電圧、苛性カリ水溶計の生成計から求めた電流効率を第
５表に示す。電解終了後、電解槽を解体し膜の観察を行
つたがダクトの有、無共異常はなかつた。
電圧、苛性カリ水溶計の生成計から求めた電流効率を第
５表に示す。電解終了後、電解槽を解体し膜の観察を行
つたがダクトの有、無共異常はなかつた。
第５表
果が得られるがダクト無の場合には、分布均一度の悪化
による電圧上昇と電流効率の低下が起る。
による電圧上昇と電流効率の低下が起る。
第１−Ａ図は本発明の単位電解槽の平面図であり、第１
−８図、第１−Ｃ図はそれぞれ第１−Ａ図のｘ−ｘ’、
Ｙ−Ｙ’矢視図である。 第２図、第３図は本発明の電解槽のダクトの別の態様を
示す平面図である。第４図は実施例において濃度分布を
測定した際のサンプリング箇所を示す図である。 代理人三宅正夫他１名 寸ｎ 第４図 丁・続？甫Ｉｆ’：ｌ’：（自イ色） ＩＶＩ４４１５７’Ｉｇｎ１２１’、］特１７「庁Ｊ（
信才“、栓用大ｈ（り １中ｆ′１０表・Ｃ 昭シ＋＋、’＋７’１特ａ′ｌ’ｆｉｔ々−１１，ｊｓ
：！３６号２発明０名（イ１、イオン交換脱法″ｉｉＨ
：解■１１１、−＋゛ｌ４．’、４、 Ｆ″”’；、（？’１１’＋、）（（川；３）旭化成工
業株式会月４、代理人〒１（月） 明細肖全文及び図面゛・
−８図、第１−Ｃ図はそれぞれ第１−Ａ図のｘ−ｘ’、
Ｙ−Ｙ’矢視図である。 第２図、第３図は本発明の電解槽のダクトの別の態様を
示す平面図である。第４図は実施例において濃度分布を
測定した際のサンプリング箇所を示す図である。 代理人三宅正夫他１名 寸ｎ 第４図 丁・続？甫Ｉｆ’：ｌ’：（自イ色） ＩＶＩ４４１５７’Ｉｇｎ１２１’、］特１７「庁Ｊ（
信才“、栓用大ｈ（り １中ｆ′１０表・Ｃ 昭シ＋＋、’＋７’１特ａ′ｌ’ｆｉｔ々−１１，ｊｓ
：！３６号２発明０名（イ１、イオン交換脱法″ｉｉＨ
：解■１１１、−＋゛ｌ４．’、４、 Ｆ″”’；、（？’１１’＋、）（（川；３）旭化成工
業株式会月４、代理人〒１（月） 明細肖全文及び図面゛・
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）陽イオン交換膜により陽極室と陰極室に分割され
ており、各電極室の下部に電解液の供給口が、上部に電
解液および電解生成物の排出口がそれぞれ設けられてお
り、各電極室には多孔性の電極が背後に空間を有するよ
うに陽イオン交換膜に近接して配置されている電解槽に
おいて、陽極室および／又は陰極室の電極背後の空間に
、電極室の上部および下部に開口を有するダクトが設け
られていることを特徴とするイオン交換脱法塩化アルカ
リ金属水溶液電解槽。 （２）ダクトの電極室下部の開口と電解液供給口との水
平距離が通電面の巾の１／３以内であること（３）ダク
トの電極室下部の開ロカ゛；電解液供給口から１０ｃＪ
ｎ以内にあることを特徴とする特許請求の範囲（２）項
記載の電解槽。 （４）ダクトの電極室上部の開口と電解液および電解生
成物の排出口との水平距離が通電面の巾の１／３以内で
あることを特徴とする特許請求の範囲（１）〜（３）項
のいずれか一項に記載の電解槽。 （５）ダクトが、電極室底部に似合し、電解液供給口側
に開口を有する水平方向部分と該水平方向部分に接続し
、上部に開口を有する少なくとも一本の垂直方向部分か
ら成ることを特徴とする特許請求の範囲（１）〜（４）
項のいずれか一項に記載の電解槽。 （６）ダクトの投影面積の合計が通電面積の１／３以内
であることを特徴とする特許請求の範囲（１）〜（５）
項のいずれか一項に記載の電解槽。 とする特許請求の範囲（１）〜（６）のいずれか−項に
記載の電解槽。 （８）電解液の供給口と電解液および電解生成物の排出
口が対角線状に位置し７、ダクトが１７字型やあること
を特徴とする請求 のＮ．ｗｆ槽。 （９）陽イオン交換膜がイオン交換基として少なくとも
一部にカルボン酸基を有する陽イオン交換膜である！持
前請求の範囲（１）〜（８）のい→′れか一項に記載の
山，解槽。 ００１ＫＭ槽が複極式電解槽である特許請求の範囲（１
）〜（９）項のいずれか一項に記載の′電解槽。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57116236A JPS599185A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | イオン交換膜法電解槽 |
| US06/507,558 US4557816A (en) | 1982-07-06 | 1983-06-24 | Electrolytic cell with ion exchange membrane |
| EP83303878A EP0099693B1 (en) | 1982-07-06 | 1983-07-04 | Electrolytic cell with ion exchange membrane |
| DE8383303878T DE3369707D1 (en) | 1982-07-06 | 1983-07-04 | Electrolytic cell with ion exchange membrane |
| SU833615228A RU2062307C1 (ru) | 1982-07-06 | 1983-07-05 | Электролитическая ячейка для получения хлора и щелочи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57116236A JPS599185A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | イオン交換膜法電解槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS599185A true JPS599185A (ja) | 1984-01-18 |
| JPH0561356B2 JPH0561356B2 (ja) | 1993-09-06 |
Family
ID=14682179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57116236A Granted JPS599185A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | イオン交換膜法電解槽 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4557816A (ja) |
| EP (1) | EP0099693B1 (ja) |
| JP (1) | JPS599185A (ja) |
| DE (1) | DE3369707D1 (ja) |
| RU (1) | RU2062307C1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2008121487A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Daikin Ind Ltd | 圧縮機 |
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| DE3808495A1 (de) * | 1988-03-15 | 1989-09-28 | Metallgesellschaft Ag | Membranelektrolysevorrichtung |
| DE69220526T2 (de) * | 1991-03-18 | 1998-02-05 | Asahi Chemical Ind | Bipolare filterpressenartige Elektrolysezelle |
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| JP3026762U (ja) * | 1994-07-29 | 1996-07-23 | ケーアイケーエンジニアリング株式会社 | 並行棒いす |
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| US6761808B1 (en) | 1999-05-10 | 2004-07-13 | Ineos Chlor Limited | Electrode structure |
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-
1982
- 1982-07-06 JP JP57116236A patent/JPS599185A/ja active Granted
-
1983
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- 1983-07-05 RU SU833615228A patent/RU2062307C1/ru active
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| EP0099693A1 (en) | 1984-02-01 |
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