JPS6024186B2 - アルカリ金属のハロゲン化物の電解法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 塩素およびアルカリ金属水酸化物、例えば苛性ソーダお
よび苛性カリは、各国で多量に用いられる商品であり、
アルカリ金属塩化物水溶液の電気分解により殆んど独占
的に製造され、大きな部分が隔膜式電解槽を有する工場
で生産されている。

寸法安定性材料の構造物の出現で、所謂フィルタープレ
ス型が隔膜式電解槽に最も好ましいものとなってきた。
このタイプの電解槽は、片側にカソード構造物、他側に
アノード構造物を有し、一方の複極要素のアノード構造
物と直列で隣接する複極構造物のカソード構造物との間
に位置する隔膜を備えた複極よりなる縦型直列複極要素
より構成されている。

電解槽は、電源のそれぞれの極に直列接続した、両端に
アノード端板およびカソード端板も含んでいる。複極壁
は、多くの機能を発揮する。

これは、各電極室の端板として働き、複極要素の片側の
カソードを池側のアノードおよび普通は榎極壁と一体に
なっているフレームに電気的に接続し、電極室の周囲に
密封表面を提供する。一般に電極は、平行で間隔を有す
る複極壁のそれぞれの表面にＩＪプまたは接続子で支持
されたスクリーン、ェクスパヲドシートまたは他の多孔
板よりなっている。蟹極は、フレームの密封表面および
電極間間隙と共平面になっており、隔膜からの電極の距
離はフレームの密封表面と隔膜との間に挿入した適当な
厚さのガスケットにより決定される。各複極要素のフレ
ームは、電解液および電解生成物用の入口および出口を
備え、各電解室へのおよびこれからの電解液供給の外に
電解生成物の回収が、電解槽の外部またはフレームを適
当に貫通する共軸孔で得られる内部ダクトである分配器
の助けで平行状態で個別的に行われる。

技術的および経済的観点から、内部または外部タイプの
分配器で平行供給する電極室の最小の幅および高い電極
表面を特徴とする電解槽が好ましいことが確認されてい
る。

第１の技術的考慮は、直列の多数の単位電解槽よりなる
複極電解槽への電力供給であり、端末で数百ボルトの供
給電力電圧を必要とする。最近のシリコン整流器の逆電
圧限度を考慮すると、各整流器回路が直列の一定数以上
の電解槽に供給することはできない。したがって、電極
表面は整流回路のコストと電解槽の生産能力との比に対
しできるだけ大きいことが望ましい。一方、コンパクト
化および高価な構造物材料節減の必要性を考慮すると、
複極要素はできるだけ薄くして電極槽の厚さまたは幅を
最小に減少する必要がある。

したがって、最近の電解槽は電極表面２め以上および電
解室の奥行き数センチメーターで作られている。種々の
点では最適であるが、この電解槽の形状は、電解槽の全
表面にわたる操業の均一性に関し問題が生じ、この問題
は経済的理由から高電流密度で電解を行うことが好まし
いことからより深刻である。

例えば、カチオン性隔膜のような半透膜を備えた上記の
タイプの電解槽で食塩ブラィンを電気分解するときには
、殆んど飽和したブラィンを一般に電解室の底部近くの
入口を通して各アノード室に供給する。廃プラインはア
ノードで発生した塩素ガスとともに、アノード室の頂部
近くの出口を通って電解槽を離れ、マニホルドに集めら
れ、塩素分離後、飽和／精密工程に戻されるかまたは飽
和／精製工程からの新鮮な飽和ブラィンとともにアノー
ド室に一部再循環する。ナトリウムイオンは隔膜を通っ
てカソード室に移動し、カソードで水素の発生および苛
性ソーダの形成が起きる。

カソード室には水または稀苛性ソーダ溶液を供聯合し、
水素ガスおよび濃苛性ソーダを回収する。アノード二重
層を通ってアノードの活性表面への塩化物イオンの拡散
移動に関する公知の動力学的問題は、通常アノード液に
おける塩化物イオンの高濃度およびアノード表面に沿っ
たアノードの激しい乱流即ち高い衝突速度で水の直接電
気分解の結果としての酸素発生を減少させるように指示
している。しかし、アノード室の奥行きに関してアノー
ドの高い表面延長のために、ポンプ容量の点でこのよう
なアノード液の高速かつ均一な循環速度を与えることは
困難かつ費用の掛ることで、実際上はアノード液はアノ
ード室内部で流れないでいる。循環速度の不足を一部解
消するのに、アノード室から取り出した消耗ブラィンの
連続的再飽和または塩酸の添加の何れかにより、アノー
ド液の塩化物イオンの高濃度を維持するのが普通である
。しかし、実際上はこれでアノード表面全体の条件の均
一性を確保するのは困難であり、さらにブラィンの飽和
、精製設備の能力を大きくするのでコスト高になる。

ア／ード液の濃度勾配（特にアノード液の塩化物イオン
がより消耗した場所）のためにも、酸素発生が生じる。
このような副反応は、電流効率の損失を伴う外に、酸素
が発生したときにアノードの触媒活性を急速に失いァノ
−ドの活性寿命に悪影響を有している。他方、カチオン
交換隔膜および従来の多孔性隔膜は、カソード側の苛性
アルカリ濃度に特に敏感である（後者の方が影響は少な
い）。このために、壁で規定される内部で隔腰と接触す
る苛性アルカリを維持し、かつ特に隔膜のカソード側の
全表面に沿って濃度勾配が生じるのを防止するのが非常
に望ましい。この発明の目的は、縦型電極を備えた隔膜
式複極電解槽でハロゲン化物水溶液を電気分解して、電
解液に多くの循環運動を発生させかつ電極表面全体にわ
たって均一に分布させる改良法を提供することである。
この発明の他の目的は、各複極要素の電極を、複極セパ
レーターを介して電気的に接続する改良法を提供するこ
とである。

本発明は、実質上電解液で充満した電極室で雷気分鰯処
理を実施し、電極室は複極壁、電極、上下板および側板
によって囲まれており、その電極室には複数のバッフル
が設けられ、そのバッフルは電極室の複極壁と電極とに
わたる幅にわたっており、電極平面に直角な垂直平面又
は底面に直角な垂直平面のどちらかに関して交互に一方
向および反対方向に傾斜し、かつ相互に間隔を有する−
蓮のバッフルで電極室の高さの実質的部分に延びる一連
の実質上縦型流通チャンネルに分割し、各縦型流通チャ
ンネルは２枚のバツフル、電極面および任意に複壁面よ
り構成され、一つの縦型流通チャンネルを構成する電極
面の底辺の長さは隣接した縦型流通チャンネルを構成す
る電極面の底辺の長さとは異なり、濃厚ブラィンをアノ
ード室に水をカソード室に供給し、電極室に含まれる電
解液に隣接チャンネル間での異なるガス泡密度分布の結
果として電極室の幅全体に沿って分布する多数の循環運
動を起こさせ、各電解室の頂部の出口からガスおよび電
解液排出液を排出させることによりなる複極隔膜式電解
槽でアルカリ金属ハロゲン化物水溶液の電気分解法に関
する。

この発明の上記および他の目的ならびに長所は以下の説
明により明らかになる。

この発明で使用される複極隔膜式電解槽は、織部アノー
ド要素、端部カソード要素およびその主要次元が垂直平
面に列んでいる多数の複換要素を含みかつァノード室と
カソード室とを分離する榎極壁および複極壁から一定の
距離に位置する平行な縦型有孔電極よりなるハウジング
；アノードおよびカソードを分離する隔膜：および電極
室の幅全体に沿って分布しかつ榎極壁から多孔性電極に
延びて壁の高さの大部にわたって延びる一連の縦型流通
チャンネルを形成する一連のバッフルよりなり、このバ
ッフルは榎極壁の平面に直角の垂直平面に関し交互に一
方向および他方向に煩斜し、かつ相互に間隔を有して縦
型流通チャンネルを水平方向に形成する【１ー隣接する
２個のバッフルの電極側に位贋する端部、‘２｝電極の
下端部および‘３’該下端から一定の距離を有する該電
極上の点を通る水平な面によって囲まれた電極表面積と
該水平な面をｍ談複極壁、‘２｝バッフルおよび｛３’
各縦型流通チャンネルは２枚のバッフル、電極面および
複壁面より構成され、一つの縦型流通チャンネルを構成
する電極面の底辺の長さは隣接した縦型流通チャンネル
を構成する電極面の底辺の長さとは異なる。

この【３’の点を説明する。第６Ａ図に示す態様におい
て、そのバッフルは電極面に垂直な平面を基準としてバ
ッフルは一方向および反対方向に額斜している。この場
合上方から見て２つの異なった形状を有する縦型流通チ
ャンネルが交互に形成される。第８図はこの状態を示す
平面図である。

Ａの縦型流通チャンネルとＢの縦型流通チャンネルが交
互に形成される。Ａの流通チャンネルを構成する電極面
の平面は第９図のイで示され、８の流通チャンネルを構
成する電極面は第９図の口で示される。イの平面と口の
平面とでは底辺の長さは異なる。又第６Ｂ図に示される
態様においてはそのバッフルは底面に対し直角ら垂直平
面を基準として一方向および反対方向に煩斜している。
この場合複極面から見て、２つの異なった形状を有する
縦型流通チャンネルが交互に形成される。第１０図はこ
の状態を示す複極壁側から見た正面図である。この場合
もＡの流通チャンネルを構成する電極面底辺の長さとＢ
の流通チャンネルを構成する底辺の長さとは異なる。第
６Ａ図（第８図）に示される態様においても又第６Ｂ図
（第１０図）に示される態様においてもＡの縦型流通チ
ャンネルは、Ｂの縦型流通チャンネルよりも塩素ガス又
は水素ガスが多く発生し、そのためＡの流通チャンネル
では上昇流が生じ、Ｂの流通チャンネルでは下降流が生
じ、その結果電解室全体にわたって電解液の雛拝が生じ
る。

第１図は、食塩ブラィンの電気分解に適した複極隔膜電
解槽を一連の要素の２個の複極要素を示し、第２図はそ
の拡大図であり、各複極要素は二元金属好ましくは爆発
接合および／またはラミネーションで得たものの複極壁
または区画１よりなっている。

この二元金属は、厚さ約７〜１５肋の鋼板または他の適
当なカソード材料ｌａおよび厚さ約１〜２．５肋のチタ
ンまたは他のバルブチタル板ｌｂよりなっている。矩形
フレームは、厚さ約２〜１５肋の溶接鋼榛２で作られて
いる。アノード室を規定するフレーム表面は、複極壁の
チタンまたはバルブメタル板ｌｂに密封溶接したチタン
または他のバルブメタル板２ｂでクラッドする。好まし
くは厚さ１．５〜３脇の範囲のチタン板の台形チャンネ
ルは、チャンネルの底辺に穿孔したスロットまたは孔を
介してチン板ｌｂに溶接する。チャンネルは、フレーム
の内側表面から一定の距離（数センチメートル、好まし
くは少なくとも３狐以上）で終っているアノード室の高
さの殆んど全部にわたって縦方向に延びている。チャン
ネルは、ァノード室の幅全体で相互に一定の距離で均一
に取付けられている。アノードは、例えばＵＳＰ３７１
１３８ふ ＵＳＰ３７７８３０７記載の抵抗性、非受働
態化材料の層で適当に被覆したチタンまたは他のバルブ
メタルのスクリーンまたはェクスパンドシート４で構成
されている。

適当なアノード用被覆は、白金族金属酸化物、非貴金属
の導電性混合酸化物例えばべロブスキ−石、スピネル等
よりなっている。スクリーンまたはェクスパンドシート
は、共平面のチャンネル３の端部に溶接するが、後述の
ように溶接しなくてもよい。アノード室Ａの奥行きに応
じて、台形チャンネル３の斜辺３ａおよび３ｂの傾斜お
よび各チャンネル間の距離Ｂは、チャンネルの斜辺３ａ
，３ｂの２つの端部により中断されたアノード表面部（
第１図でＣで示してある）とチャンネルの流通断面との
比は、２個の隣接するチャンネルの２つの斜辺３ａ，３
ｂで中断されるアノード表面部（第１図でＤで示してあ
る）と２個の隣接チャンネルの同じ２つの斜辺３ａ，３
ｂにより規定される流通断面との比とは異なっている。

この２つの比の一方が大きいことが重要なのでなく、こ
れらの値が相互に異っているのが重要なのである。

この具体例では、２個の比の一方は他方の１．５〜８倍
であり、例えば約ｌｍのチャンネル高さでは、一方の３
〜５倍であるのが好ましい。第１、２図に示した具体例
によれば、アノード部分Ｃ／チャンネル３の流通断面の
比は、アノ−ド部分Ｄ／２個の隣接チャンネル３の間の
流通断面の比の３倍である。複極要素のアノード例につ
いては説明した通りであり、好ましくは厚さ１．５〜３
脚の範囲を有しかつ鋼、ニッケルまたはその他の苛性ア
ルカリ、水素抵抗性材料の板よりなる台形チャンネル５
を、好ましくは対応するアノードチャンネルの直接反対
側で、複極要素の鋼板ｌａに溶接する。

この場合、台形チャンネル５は、フレームの内側表面か
ら３弧で終るカソード室の高さの殆んど全部にわたって
縦方向に延びている。カソードは、鋼、ニッケルまたは
その他の苛性アルカリ、水素抵抗性材料のスクリーンま
たはェクスパンドシ−ト６で構成されている。必ずしも
必要ではないが、スクリーンまたはエクスパンドシート
のカソードは、台形チャンネル５の斜辺の共平面端部に
溶接する。アノード側について述べたように、中断され
たカソード表面部と対応する流通断面との比は、１．５
と８との間で変化する係数で異っている。

例えば高さｌｍのカソード室では３〜５の係数がより好
ましい。複極要素は、２個の単極端部アノード要素およ
びカソード要素の間を結合ロッドまたは油圧または空気
圧ジャッキにより絹立てて高容量の電解槽を形成する。

第１図に示すように、隔膜７は複極要素のアノードスク
リーンと直列で隣接する複極要素のカソードスクリーン
との間に位置し、好ましくはカチオン透過性膜で、ガス
および液体の水力学的流れに対して不透過性である。

適当な隔膜の一つのタイプは、１０分の数ミリメータの
厚さのテトラフルオロエチレン／パーフルオロスルホニ
ルエトキシビニルェーテル共重合体の薄膜よりなりジュ
ポン社製のナフィオンである。適当なガスケット８をフ
レーム２の密封表面と隔膜７との間に設ける。電解槽の
組立て後、アノードスクリーン４とカソードスクリーン
６の両者は隔膜７の大部分と接触するのが好ましいが、
一般に２肋以下のある距離で隔膜表面より離れていても
よい。アノードおよびカソードの両者は、隔膜のそれぞ
れの側に、例えば熱プレスにより、結合、埋没した導電
性、電気化学抵抗性材料粒子の多孔性層よりなっていて
もよい。この場合、多孔性アノードおよびカソードスク
リーン４，６は、それぞれ隔膜表面に結合した電極用の
電流分配器および集電器として作用する。電極および各
電流分配器および集電器との電気的接触は、結合した電
極を有する隔膜表面に対し１００〜１００雌／地の範囲
で圧力を加えるアノードおよびカソードスクリーン４，
６の機械的圧力により与えられかつ維持される。電解槽
を絹立てるときに隔膜７に対しアノードおよびカソード
スクリ−ン４，６を加圧する場合には、チャンネル３，
５の共平面端部に溶接する必要はなく、単にその上に或
層するのが好ましい。

緒付け圧力が、チャンネルの端部と電極スクリーンとの
良好な電気的接触を与えるに充分である。さらに、熔綾
点のないことは、チャンネル３，５の斜辺を拘束しない
ので、構造物はある程度の弾性を有して、チャンネルの
斜辺は僅かに湾曲できてアノードおよびカソードスクリ
ーン間の平面性および平行性の小量の変動に対し一定の
限度内で補償する。したがって、アノードチャンネル３
のバツフル３ａおよび３ｂとカソードチヤンネル５の斜
辺であるバッフルは、水力学的手段として作用する一方
、所望数の複極要素の組立てにより得られる電解槽の電
極に対する電流分配手段である。第３図はこの発明で使
用される電解槽の別の具体例を示し、同じ機能を達する
部品は第１、２図と同じ符号を用いた。

この具体例ではチャンネルは一連のＶ断面チャンネルを
複極壁１の両側に溶接して構成し、第１、２図と異なり
スクリーン電極との電気的接触は、Ｖ断面チャンネルの
頂点で行われている。各自由端部に沿って複極壁の表面
に熔接したチャンネルで与えられる接触点の剛性は、電
極スクリーンのチャンネル頂点への電気溶接を容易にし
、この構造は電極４，６を隔膜７と間隔を持たせかつ電
極をチャンネルに溶接する場合に好ましい。この場合で
も、チャンネルの２個の端部で中断された電極表面部と
その流通断面との比は、２個の隣接チャンネル間の電極
表面部とその間の流通断面との比とは異っている。

第３図の場合には、チャンネルの２個の端部により中断
される電極表面部は実質上ゼロに等しいので、２つの比
が異なるという必須要件を満たしている。第３図より明
らかなように、一連の個々のチャンネルの代りに、適当
なコルゲートシートを複極隔壁の表面に溶接して各種の
流通チャンネルが形成できる。第４図は、第１図の複極
要素の４−４に沿った断面である。アノード室の底部に
はアノード液入口９を設け、廃アノード液およびアノー
ドガス用出口１０をフレーム上部に設ける。同様に、カ
ソード室には、水または稀苛性アルカリ用入口１１と濃
苛性アルカリおよび水素用出口１２とを設ける。電解槽
の操業中、電気分解電流はアノード端部要素から、各複
極要素を通って１個の単位槽のカソードスクリ−ンから
、カソードリプ、複極セパレーター、アノードリブ、隣
接単位槽のァノードスクリーンを通して順次にこれを繰
返してカソード端部要素に流れる。塩素ガスは細かい泡
の形状でアノードで発生し、アノードスクリーンのメッ
シュを通ってからアノード室内部のブラィン中を上昇す
る。溶媒和したナトリウムイオンは、隔膜を適って移動
してカソード表面に達し、そこで水のカソード還元によ
り発生した水酸化物イオンと結合して苛性ソーダを形成
する。細かい泡の形でカソード発生水素は、カソードス
クリーンのメッシュを通過してカソード室のカソード液
を通って上昇する。第１，２図を参照すると、符号Ｃの
セグメントに対応するアノード表面で発生した塩素の量
は、付勢されてチャンネル３の部分を通って上昇し、一
方符号Ｄのセグメントに対応するアノード表面で発生し
た塩素の量は、付勢されて２個の隣接するチャンネル３
の壁３ａおよび３ｂで規定される流通チャンネル部を通
って上昇する。

２つの場合、塩素量（即ちアノード表面）と流通断面と
の比が異なり、特に最初の方が後者より大きいので、チ
ャンネル３内部のアノード液はそのガス泡の高密度のた
めに上向きに押され、この上向き運動はガス泡密度の低
いチャンネル外部の下向き運動を誘発する。

したがって、互に隣接している多くの循環運動がァノー
ド室の全幅に沿って発生し、アノード液全体の連続循環
を生じる。入口９を通るアノード室底部で供給される濃
厚ブラィンは、直ちに循環されて濃度勾配は起きず、よ
り均一な操業がァノード表面全体にわたって確実に行わ
れる。大部分の塩素ガス泡は、頂部の出口１０（第４図
）を通って底部で供総合した濃厚ブラィンの容量に相当
する簾ァノード液とともにアノード室を離れる。

水素の泡は、カソード液で実質上同じ効果を発輝する。
カソード室の底部で入口１１（第４図）を通って供給さ
れる水または稀苛性ソーダは、直ちに循環して濃度勾配
ができるのを防止しかつカソード表面全体にわたって適
当な苛性ソーダ濃度を確保する。さらに、カソードスク
リーン６に沿った高いカソード液速度は、カソード表面
で形成した強アルカリ性フィルムをより急速に稀釈する
のに有効である。第５図は、各複極要素のカソードとア
ノードとの間の電気的接続を、複極セパレーターおよび
垂直面に関し煩斜したバツフルを介して行ったこの発明
の方法を示している。

第５図は、次のようにして粗立てた、この発明の榎極要
素の拡大断面図である。鋼製または他の適当なカソード
材料板には、相互に平行、等距離にあり、板の高さの大
部分に延びかつ上端および下端から数センチメートルで
終っている、一連の溝ｌｃが設けてある。

二元金属板（チタン厚さ１〜２職、銅または高導電性、
水素移動抵抗性の他の金属厚さ４〜１仇帆）から、好ま
しくは幅１〜３伽、溝１１ｃの長さと同じのストリップ
ｌｄを切り取る。１個またはそれ以上のネジ付鋼ステム
を、二元金属ストリップｌｄの上に均一な間隔で溶接す
る。

次いでストリップを溝ｌｃの中に挿入し、ネジ付銅ステ
ムを溝ｌｃの底部に貫通した孔ｌｆに通す。

銅製または他の適当なカソード材料製の袋ナット１ｇを
、ネジ付銅ステムｌｃに螺合する。ガスケットまたは好
まいま第５図に示すような溶接部ｌｈが、水密密封を与
える。チタンまたは他のバルブメタルの薄板ｌｂを、板
ｌａの表面に取付ける。チタン板には、二元金属ストリ
ップｌｄと係合する一連の孔またはスリットを設けるの
が好ましく、チャンネル３には板ｌｄの孔またはスリッ
トと共通の孔またはスリットを設ける。熔接孔またはス
リットと対応して、チャンネル３および板ｌｂの両者を
単一操作でＴｉ−Ｃｕ二元金属ストリップ１ｄのチタン
側に溶接する。

カソード側では、チャンネル５を袋ナット１ｇに溶接す
る。複極要素は、必要な入口および出口を有するフレー
ム２、チタン板ｌｂに密封溶接したチタン被覆２ｂおよ
びアノードスクリーン４とカソードスクリーン６とによ
り完成する。電流は、カソードスクリーン６から鏡斜カ
ソードリブ５、ナット１ｇ、ネジ付銅ステムｌｅを通り
、二元金属ストリップｌｄの銅棒によりチタンチャンネ
ル３およびチタン板ｌｂを二元金属ストリップｌｄのチ
タン側に接合する一連の溶接点を経てチタンチャンネル
３の壁を形成する煩斜アノードリブに分配する。

第５図に示した組立物は、バルブメタル／鋼製の高価な
二元金属板を用いるよりは卓越した利点を有している。
コストを非常に低減する有効かつ最少量の二九金属（バ
ルブメタル／銅）しか必要としない。

さらに、アノードチャンネル３の溶接は、二元金属スト
リップのバルブチタル側に行われるので、好ましくは１
肋以下の厚さの極めて薄いチタンまたは他のバルブメタ
ル板が、アノード被覆板ｌｂとして用いられる。二元金
属板を用いるとき、チタンまたは他のバルブメタルの厚
さは、バルブメタル被覆を損傷することなくアノードチ
ャンネル３の溶接ができるのに充分でなければならない
のでバルブメタルの厚さか少なくとも１肋好ましくは１
．５脇以上である。この発明の組立物の利点は、用いる
バルブメタルの量が少ないことで立証できる。別の優れ
た利点は、電流は実質上複極セパレーターを経て銅によ
り伝達されるので、抵抗損失を最底にできることである
。

銅は原子状水素透過性材料として知られている鋼のカソ
ード表面からアノード被覆およびアノードチャンネルを
構成するチタンへの原子状水素の拡散に対するバリャー
として作用している。銅／ゞｌｊャーの厚さは、二元金
属のバルブメタル側のアノードチャンネルの溶接点でバ
ルブメタルに水素が実際上移動しないようにするに充分
な厚さ以上とし、原子状水素とバルブメタルとの結合に
よる脆化を避ける。さもなければ、二元金属ストリップ
ｌｄを溝ｌｃに永久的にハンダ付けして銅ステムを鋼板
を貫通させる。

この場合、電流は高導電性二元金属により鋼板に分配さ
れ、カソードリブは鋼板のカソード側に直接溶接できる
（第１〜４図）。第６ａ図は、アノード側から見たこの
発明で使用される複極要素の斜面図である。

この図でも、第１〜５図と同一部品は同一符号である。
フレ−ム２の内側表面、穣極要素のバルブメタル被覆表
面ｌｂおよびアノードメッシュ構造物４により規定され
るアノード室は、複極セパレーターの他側のカソード室
から完全に分離されている。バルフメタルチヤンネル３
の傾斜壁で示されるアノードバツフルは、アノード室を
一連の縦型流通チャンネルに分画し、その内部では各流
通チャンネルに沿って上昇するガスの交互に異なる割合
の結果として、矢印で示す循環運動が発生がする。第６
Ｂ図は、この発明で使用される別の具体例の複極要素の
アノード側からの斜面図で、バツフルは複極セパレータ
ー表面に直角の垂直面に関し交互に一方向および他の方
向に煩斜し、他の方向では横方向の代りに長手方向に傾
斜している。

換言すれば、バッフルは複極セパレーターの表面から直
角に延びているが、セパレーター表面に直角の垂直面に
関し交互に一方向および他方向に懐斜している。このよ
うにして、縦型流通チャンネルは上向き方向に沿って交
互に増大および減少する矩形部分を有することになる。
この場合、チャンネルを横方向に規定するバッフルによ
り中断されるガスは、隣接するチャンネルの流通面積と
異なる流速面積を流れるように付勢されて２個の隣接す
るチャンネルでは異なるガス泡密度になる。このことに
より、高いガス泡密度を有するチャンネル内の電解液の
上向き運動を発生し、同時に隣接するチャンネルでは電
解液の下向き運動が起きる。アノードバッフル３は、複
極セパレーターからその両表面に直角の方向でアノード
スクリーン４に向って延び、両表面に直角の垂直平面に
関し交互に長手方向で一方向に額斜している。

したがって、一連の交互に上向きに増大または減少する
縦型流通チャンネルが、電解室の幅全体に沿って作られ
る。例えば、縦型チャンネルＸは上向きに減少する部分
を有するが、隣接チャンネルＹは上向きに増大する部分
になっている。アノ−ドスクリーン４で発生したガスは
、スクリーンのメッシュを通過しその上昇中にバツフル
で中断される。ある高さで２個のチャンネルの各流通部
を考えると、チャンネルＸ内部の電解液では高いガス泡
密度が存在し、一方チャンネルＹではその電極面積、即
ち中断されるガスの量はチャンネルＸよりも少量である
ので、より低いガス泡密度が観察される。したがって、
チャンネルＸ内の電解液は上向きに駆動されるが、チャ
ンネルＹでは対応する量の電解液が下向きに寄び戻され
る。このようにして、第６Ｂ図で矢印で示したように、
循環運動が発生する。第７図はこの発明で使用される電
解槽の正面図で、電解槽は第１〜６８図で示した複極要
素のものと類似の単一アノード室およびアノード構造物
よりなり電源の十極に接続したアノード端部要素１３を
含んでいる。

一定数の複極要素１４が直列に電気的に接続した多数の
電解槽単位を形成し、電解槽は電源の一極に接続したカ
ソード端部要素で完成する。カソード端部要素は、単一
カソード室および最後の複極要素のアノードと共働する
カソードよりなっている。フィルタープレス型電解槽は
、タイロツド、または図に示すように水力または空力ジ
ャッキ１７により締付け板１６の助けで細立てる。次の
実施例でこの発明で使用される好ましい具体例を説明す
るが、この発明はこの発明で使用されるこれらの具体例
に限定されるものではない。

実施例 １第１図に示した形状を有するこの発明で使用
される電解槽は、次の特性を有していた：アノード室の
奥行き ２加カソード室の奥行き
２節電繁室の高さ
１０比机電解室の幅
１５０弧チャンネル３．５の縦方向延長
４瓜地中断された電極面積と２個の隣接
するチャンネルの流通部面積との比それぞれの 比 ３．５２個の
榎極要素をアノード端部要素およびカソード端部要素の
間に挿入して、３個の単位電解槽装置を構成しそ。

隔膜は、ジュポン社製のナフィオン２２７タイプカチオ
ン性隔膜よりなっていた。食塩ｇ／夕を含みＨＣＩでｐ
Ｈ３．５に酸性化したブラィンを、アノード室底部に供
給し、アノード液の外部循環は行はなかった。水は、カ
ソード室底部に供給した。操業条件は、次の通りであっ
た：温 度 ９０ｏ
０電流密度 ２５００Ａ
／〆アノード室出口のァノード液濃度 １６雌／そ
カソード室出口のカソード液濃度 ２０％槽電圧
は３．９Ｖで、カソード電流効率は９３％であった。実
施例２（参考例） 対照として、実施例１の電解槽と同じ特性のものを用い
たが、縦型チャンネルの代りにセパレーター平面に直角
で実施例１のチャンネル形成用板の２倍の厚さの多数の
垂直リブを存在させた。

この場合も、ナフイオン２２７タイプカチオン性隔膜を
複極要素の間に取り付けた。同一操業条件で、糟電圧は
４．１Ｖであったがカソード電流効率は８８％に過ぎな
かった。アノード室に供聯合した濃厚ブラィンの流速を
増加させ、実施例１の電圧および電流効率を再現するた
めの努力としてアノード室を離れるアノード液を徐々に
高濃度にした。

結果は次の表に示してある。廃ァノード液の濃度が２８
０ｇ／〆になるように流速を維持しながら、カソード室
から取出したカソード液の一部を循環パイプにより槽底
部に連続的に循環させ、檀から連続的に取出すカソード
液の濃度をＮａＯＨ２肌ｔ％の一定に維持した。

循環ポンプの能力を変えて循環割合を徐々に増加させた
。結果を次の表に示す。実施例１および２の操業データ
一の比較は、この発明の利点を明らかにしている。

この発明と類似の結果は、ポンプ設備による非常な高コ
ストを伴う手段および特にブラィンの再飽和、精製用の
大容量の設備によってのみ得ることができた。したがっ
て、縦型電極を設けた複極隔膜型電解槽での食塩プラィ
ンの電気分解法は、実質上電解液が充満した電極室で電
気分解の実施；電解槽の奥行きに実質上対応する幅を有
し分離壁の平面に直角な垂直方向に関し交互に一方向お
よび他方向に煩斜し相互に間隔のある一連のバッフルで
軍籍室をその殆んど全局さに延びる一連の縦型流通チャ
ンネルに分割し、縦型流通チャンネルを規定する２個の
バッフルの端で中断される電極表面（即ちガスの量）と
その流通部との比を上記の２個のバッフルの一方の織部
および直列で隣接するバッフルの端部で中断される電極
表面（即ちガスの量）と前者のチャンネルに直列で隣接
するチャンネルの流通部との比と異ならせ；アノード室
定部に濃厚プラィンをそしてカソード室底部に水または
好ましくは稀苛性ソーダを供給して電解室に含まれる全
電解液に多くの循環運動を起させ：この循環運動は隣接
チャンネル間のガス泡の密度差により電解槽の幅全体に
沿って分布させることによりなっている。当業者に明ら
かなように、効率的な循環運動を縦型電極を備えた複極
隔膜式電解槽の電極室で発生させるこの発明の方法は、
例えば水、塩酸、リチウムまたは苛性カリの電気分解お
ようにガス発生の起きる他の電気分解法にも有効である
。

バッフルは、プラスチック材料で作りかつ電極への電流
分配を電極面に直角の垂直金属リブまたは他の形状の分
配器で行う既存の電解槽に取付けることもできる。この
発明の装置および方法の種々の変更は、この発明の精神
に反することなく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明で使用される好ましい具体例の複極
隔膜式電解槽の２個の複極要素の平面図である。 第２図は、第１図の上部の拡大図である。第３図は、こ
の発明で使用される他の具体例の複極隔膜式電解槽の複
極要素の部分平面図である。第４図は、第１図４−４に
沿った縦断面図である。第５図は、この発明で使用され
るさらに別の具体例の複極隔膜式電解槽の複極要素の拡
大部分平面図である。第６Ａ図および第６Ｂ図は、それ
ぞれこの発明で使用される電解槽の複極要素のアノード
側からの斜面図である。第７図はこの発明で使用される
電解槽組立てと複極電解槽の側面図である。第８図は第
６Ａ図における電極、バッフルおよび穣極壁の関係を示
す平面図である。第９図は第８図におけるＡおよびＢの
流通チャンネルを構成する電極面の平面図である。第１
０図は第６Ｂ図に示される態様の複極壁から見たバッフ
ルの形状を示す正面図である。１・…・・分離壁、２・
・・・・・フレーム、３，５・・・・・・台形チャンネ
ル、４・・・・・・アノードスクリーン、Ｅ・・・・・
・下方流流通断面、６・・・・・・カソードスクリーン
、Ｆ・・・・・・上方流流通断面、７・・・・・・隅膜
、４，６・・・・・・堅型多孔質電極、８・・・・・・
ガスケット、１０１・・・・・・電極、ｌｏ２・・・・
・・複極壁、１０３．・・．・・バッフル。 第１図第２図 第６図Ａ 第３図 第４図 第７図 第５図 第６図Ｂ 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 実質上電解液で充満した電極室で電気分解処理を実
   施し、電極室は複極壁、電極、上下板および側板によつ
   て囲まれており、その電極室には複数のバツフルが設け
   られており、そのバツフルは電極室の複極壁と電極とに
   わたる幅にわたつており、電極平面に直角な垂直平面又
   は底面に直角な垂直平面のどちらかに関して交互に一方
   向および反対方向に傾斜し、かつ相互に間隔を有する一
   連のバツフルで電極室の高さの実質的部分に延びる一連
   の実質上縦型流通チヤンネルに分割し、各縦型流通チヤ
   ンネルは２枚のバツフル、電極面および任意に複壁面よ
   り構成され、一つの縦型流通チヤンネルを構成する電極
   面の底辺の長さは隣接した縦型流通チヤンネルを構成す
   る電極面の底辺の長さとは異なり、濃厚ブラインをアノ
   ード室に水をカソード室に供給し、電極室に含まれる電
   解液に隣接チヤンネル間での異なるガス泡密度分布の結
   果として電極室の幅全体に沿つて分布する多数の循環運
   動を起こさせ、各電解室の頂部の出口からガスおよび電
   解液排出液を排出させることによりなる複極隔膜式電解
   槽でアルカリ金属ハロゲン化物水溶液の電気分解法。