PL445331A1

PL445331A1 - Method of modifying diaphragms made of technical nonwoven fabrics for the brine electrolysis process

Info

Publication number: PL445331A1
Application number: PL445331A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Gardeła; Aleksandra Basiura; Julita Mrowiec-Białoń; Ginter Nawrat; Andreas Steiner
Original assignee: Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Górnictwa Surowców Chemicznych Chemkop Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2023-06-22
Filing date: 2023-06-22
Publication date: 2024-12-23

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji diafragm z włóknin technicznych (WT). Jak wykazały badania prowadzone w OBRGSChem Chemkop cechami wyróżniającymi je w odniesieniu do klasycznych diafragm są m. in.: duża wytrzymałość mechaniczna, odporność chemiczna, wysoka jednorodność struktury, stabilność charakterystyki, elastyczność, brak konieczności energochłonnego próżniowego osadzania na siatce katodowej. Poważnym mankamentem diafragm z WT jest ich zbyt wysoka przepuszczalność hydrodynamiczna, która uniemożliwia osiąganie wskaźników techniczno-ekonomicznych procesu elektrolizy porównywalnych dla uzyskiwanych z udziałem klasycznych materiałów diafragmowych. Istotą wynalazku jest sposób modyfikacji chemicznej diafragm z WT, który polega na osadzeniu w porach tj. („przestrzeni międzywłóknowej") WT substancji chemicznej odpornej na restrykcyjne warunki fizyko-chemiczne panujące w strefie międzyelektrodowej elektrolizera. Wskutek osadzenia w porach diafragmy („przestrzeni międzywłóknowej") modyfikatora zostaje znacznie pomniejszona średnica porów (r) przenoszących jony, a także z uwagi na porowatą strukturę wprowadzonej substancji wydatnie zwiększona ich ilość (n), długość (l) oraz współczynnika krętości porów (k). Efektem ww. działań jest znaczna poprawa właściwości separacyjnych diafragm z WT w rozdziale różnoimiennych komór elektrodowych, a w konsekwencji znaczne ograniczenie niekorzystnej dla procesu elektrolizy wymiany masy związanej z dyfuzją i migracją jonów OH- z komory katodowej do anodowej. Modyfikacja chemiczna pozwala uzyskiwać produkty elektrolizy tj.: chlor, wodorotlenek sodu oraz wodór o stężeniu i jakości porównywalnej ze stężeniem i jakością ww. produktów uzyskiwanych z udziałem klasycznych diafragm osadzanych techniką próżniową, przy znacznie korzystniejszych wskaźnikach techniczno-ekonomicznych procesu elektrolizy.The subject of the invention is a method of modifying diaphragms made of technical nonwovens (WT). As shown by research conducted at OBRGSChem Chemkop, the features that distinguish them from classic diaphragms include: high mechanical strength, chemical resistance, high homogeneity of structure, stability of characteristics, flexibility, no need for energy-consuming vacuum deposition on a cathode grid. A serious drawback of diaphragms made of WT is their excessively high hydrodynamic permeability, which prevents the achievement of technical and economic indicators of the electrolysis process comparable to those obtained with the participation of classic diaphragm materials. The essence of the invention is a method of chemical modification of WT diaphragms, which consists in embedding in the pores, i.e. ("inter-fiber space") of WT a chemical substance resistant to restrictive physicochemical conditions prevailing in the inter-electrode zone of the electrolyzer. As a result of embedding the modifier in the pores of the diaphragm ("inter-fiber space"), the diameter of the pores (r) transferring ions is significantly reduced, and also due to the porous structure of the introduced substance, their number (n), length (l) and pore tortuosity coefficient (k) are significantly increased. The effect of the above actions is a significant improvement in the separation properties of WT diaphragms in the separation of dissimilar electrode cells, and consequently a significant reduction in the mass exchange unfavorable for the electrolysis process associated with the diffusion and migration of OH- ions from the cathode to the anode chamber. Chemical modification allows obtaining electrolysis products, i.e. chlorine, sodium hydroxide and hydrogen with a concentration and quality comparable to the concentration and quality of the above products obtained with the participation of classical diaphragms deposited using the vacuum technique, with much more favorable technical and economic indicators of the electrolysis process.