DD266084A5

DD266084A5 - Verfahren zur entchlorierung einer chlorhaltigen waessrigen loesung eines alkalimetallchlorids

Info

Publication number: DD266084A5
Application number: DD87303038A
Authority: DD
Inventors: Stephen F Kelham
Original assignee: ��@��@��@��k��
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1987-05-22
Publication date: 1989-03-22
Also published as: US4857200A; NZ220327A; AU589772B2; NO872168D0; ATE74383T1; EP0247748A1; KR880014136A; GB8612627D0; NO167258B; JPS62283813A; FI872232L; AR241010A1; PL153862B1; FI872232A0; PL265843A1; FI80727B; AU7294287A; DE3777881D1; FI80727C; KR940010106B1

Abstract

Erfindungsgemaess wird ein Verfahren zur Entchlorierung einer chlorhaltigen, waessrigen Loesung eines Alkalimetallchlorids zur Verfuegung gestellt, bei dem die Loesung mit der Oberflaeche einer poroesen Membran aus einem hydrophoben Material in Kontakt gebracht wird und dass die gegenueberliegende Oberflaeche dieser Membran mit einer waessrigen Fluessigkeit in Kontakt gebracht wird. Die poroese Membran kann ein poroeser Film aus Polytetrafluorethylen sein. Das erfindungsgemaesse Verfahren wird in einer Apparatur durchgefuehrt, die aus einem Paar von Abteilungen gebildet wird, die durch eine poroese Membran voneinander getrennt sind, wobei eine erste Abteilung mit Vorrichtung ausgeruestet ist, um eine chlorhaltige, waessrige Alkalimetallchloridloesung in dieses Abteil einzuleiten und mit Vorrichtungen zur Entnahme der entchlorierten, waessrigen Alkalimetallchloridloesung daraus und wobei eine zweite Abteilung mit Vorrichtungen ausgestattet ist, um eine waessrige Fluessigkeit darin einzuleiten und mit Vorrichtungen, um die chlorhaltige, waessrigen Fluessigkeit daraus zu entnehmen. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Chlor, d.h. zur Entchlorierung einer chlorhaltigen, wäßrigen Lösung einer Alkalimetallchlorids, und insbesondere ein Verfahren zur Entchlorierung einer chlorhaltigen, wäßrigen Alkalimetallchloridlösung, die aus einer Elektrolysezelle stammt, z.B. aus einer Elektrolysezelle vom Typ der Quecksilber-Elekt/olysezellen oder nus einer Zelle vom Typ der im wesentlichen eine hydraulisch undurchlässige lonenaustauschmembran enthaltenden Zellen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Chlor wird in der Welt in großem Maßstab hergestellt, indem eine wäßrige Alkalimetallchloridlösung elektrolysiert wird und Insbesondere durch die Elektrolyse einer wäßrigen Natriumchloridlöf ung.

Die Elektrolysezelle, in der diese Elektrolyse ausgeführt wird, kann von der Art der Quecksilberzellen sein. Beim Betreiben einer solchen Elektrolysezelle wird die Lösung zwischen Anoden, die aus Graphit oder einem geeigneten Metall hergestellt sind, und einer frei fließenden Quecksilberkathode elektrolysiert. Die wäßrigr/ Alkalinvitallchloridlösung wird in die Elektrolysezelle eingegeben und Chlor, erschöpfte, chlorhaltige, wäßrige AlkaHmetallchloridlösung und Alkalimetall-Amalgam werden aus der Zelle entnommen. Das Amalgam wird danach mit Wasser u.ngesf/tzt, wobei ein sog. Amalgamzersetzer verwendet wird und Wasserstoff und eine wäßrige Alkalimetallhydroxidlösung hergestellt wird, wonach das an Alkalimetall erschöpfte Amalgam wieder in die Elektrolysezelle zurückgeführt wird. Die erschöpfte, chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung wird entchloriert und schließlich verworfen oder wird entchloriert und erneut mit Alkalimetallchlorid gesättigt, zur Entfernung mehrwertiger Metallionen behandelt und in die Elektrolysezelle zurückgeführt.

Die Elektrolyse kann in einer Elektrolysezelle vom Typ der mit oiner hydraulisch impermeablen Ionenaustauschermembran ausgerüsteten Art durchgeführt werden. Dieser Typ ist durch dine Vielzahl von Anoden und Kathoden gekennzeichnet, wobei jede Anode von der benachbarten Kathode durch eine hydraulisch impermeable Ionenaustauschermembran getrennt ist, wodurch die Elektrolysezelle in eine Vielzahl von Anoden· und Kathoden-Abteilungen unterteilt ist. Die Anoden-Abteilungen olnor solchen Zelle sind mit Vorrichtungen ausgerüstet, mit denen eine Beladung der Zelle mit wäßriger Alkali metallchloridlösung ermöglicht wird, üblicherweise von einer gemeinsamen Zuführung, und mit Vorrichtungen zur Entnahme ν on Elektrolyseprodukten aus der Zelle. Ebenso sind die Kathoden-Abteilungen der Zelle mit Vorrichtungen zur Entnahme von Elektrolyseprodukten aus der Zelle ausgerüstet und gegebenenfalls mit Vorrichtungen, um Wasser oder andere Flüssigkeiten in die Zelle zuzuführen, üblicherweise von einer gemeinsamen Zuführung. Im Betrieb einer solchen Elektrolysezelle wird wäßrige Alkalimetallchloridlösung in die Anoden-Abteilungen gegeben und das während der Elektrolyse gebildete Chlor und die chlorhaltige, verarmte, wäßrige Alkalimetallchloridlösung worden aus den Anodenabteilungen entnommen, Alkalimetallionen werden durch die Membranen in die Kathoden-Abteilungen der Zelle transportiert, in die Wasser oder verdünnte Alkalimetallhydroxidlösung gegeben wird, und Wasserstoff und Alkalimetallhydraxidlösung, die durch die Umsetzung der Alkellmetallionen mit Wusser gebildet werden, werden vcn den Kathoden-Abteilungen der Zelle abgezogen. Wie im Falle einer Elektrolysezelle des Quecksilberamalgam-Typs wird die chlorhaltige, verarmte, wäßrige Alkalimetallchloridlösung entchloriert und verworfen oder sie wird entchloriert, mit Alkalimetallchlorid wiecior gesättigt, zur Entfernung mehrwertiger Metallionen behandelt und in die Elektrolysezelle zurückgeführt.

Aus einer Vielzahl von Gründen ist es erwünscht oder sogar lotwendig, Chlor au« einer chlorhaltigen, wäßrigen Alkalimetallchloridlösung, die aus einer Elektrolysezelle entnommen wird, zu entfernen. Sogar in dem Falle, wenn die lösung als solche ohne Wiederverwendung verworfen wird, würde das in der Lösung vorhandene Chlor für die Umwelt ein nirnt zu akzeptierendes Problem darstellen, wenn es nicht aus der Lösung entfernt würde. In den Fällen, In denen die Lösuni) mit Alkalimetallchlorid erneut gesättigt werden und der Elektrolysezelle wieder zugeführt werden soll, werden mehrw tige Metallionen, z.B. Erdalkalimetallionen, aus der Lösung entfernt, indem die Lösung m Natriumcarbcnat und Natriumhydroxid umgesetzt wird, um die mehrwertigen Metalle in Form ihrer unlöslichen Hydroxide oder Carbonate zu fällen. Wenn das Chlor vor einer solchen Umsetzung nicht entfernt würde, würde es mit dem Natriumhydroxid reagieren und dabei aggressives Natriumhypochlorit in der Lösung bilden. Weiterhin, und insbesondere im Falle der Elektrolyse der wäßrigen Alkalimetallchloridlösung in einer Elektrolysezelle vom Membi an-Typ, ist es notwendig, die Lösung außerdem mit einem Ionenaustauschharz zu behandeln, um die Konzentration an mehrwertigen Metollionen in der Lösung noch weiter zu senken. In der Lösung vorhandenes Chlor würde eine negp'ive Wirkung auf das lonennustauscherharz haben. Außerdem würde in der Lösung anwesendes Chlor für die Bedienungsmannschaft eine Gefährdung im Sinne des Arbeitsschutzes bedeuten, wenn die Lötung mit Alkalimetallchlorid in offenen Gefäßen wieder gesättigt werden sollte. Das in der wäßrigen Alkalimetallchloridlösung vorhandene Chlor dürfte weiterhin einen beträchtlichen Anteil des in der Elektrolyse hergestellten Chlors darstellen, und es ist natürlich wünschenswert, daß auch dieses Chlor als Produkt gewonnen wird.

Die Entchlorierung der chlorhaltigen, wäßrigen Alhalimetallchloridlösung kann auf eine Reihe von verschiedenen Wegen erfolgen. Die Entchlorierung kann z. B. dadurch erfolgen, daß Luft durch die Lösung geleitet oder gezogen wird, z. B. in einer mit einer Packung versehenen Kolonne, oder das Chlor kann dadurch abgedampft werden, indem verminderter Druck auf die Lösung angewendet wird, oder das Chlor kann aus der Lösung dadurch entfernt werden, indem verminderter Druck angewendet und Luft durch die Lösung geleitet oder gezogen wird. Solche Verfahren werden seit vielen Jahren angewendet. In einer neueren Entwicklung wurde in der Europäischen Patentanmeldung 0044145 A ein Verfahren beschrieben, wonach eine wäßrige Alkalimetallchloridlösung dadurch entchloriert wird, daß ein Apparat, der durch eine Düse zur Umwandlung von Energie des Druckes einer Flüssigkeit in kinetische Energie, wenigstens ein Desorptionsrohr, das sich von der Düse aus fortsetzt und eine gasdichte Verbindung damit aufweist und einen Eingang des gleichen oder größeren Durchmessers als der Ausgang der Düse hat, und einen Behälter, der mit dem Ausgang des Desorptionsrohres verbunden ist und eine gasdichte Verbindung dazu aufweist und der Behälter mit Vorrichtungen ausgerüstet ist, um Chlor und wäßrige Lösung daraus zu entfernen, gekennzeichnet ist, vorwendet wird, wobei das Verfahren darin besteht, unter Druck stehende chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung aus der Düse in Form eines Strahls auszutreiben, so daß dieser sich unterhalb dor Düse verteilt und mit der getarnten Innenfläche eines Teils des Desorptinnsrohres in Kontakt kommt und so einen vollständig eingeschlossenen Raum zwischen dem Strahl und dem Desorptionsrohr abdichtet, und dann in den Behälter gelangt und schließlich aus dem Behälter Chlor und entchlorierte Lösung entnommen wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Entchlorierung einer wäßrigen Alkalimetallchloridlösung.

DarSesiing de· Wesen* der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, oie Membrantechnik für die Entchlorierung einer wäßrigen Alkalimetallchloridlösung einzusetzen.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, in dem eine chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung in einem Apparat entchloriert wird, der sich durch eine einfache Konstruktion auszeichnet und der nicht von der Verwendung verminderten Druckes oder von der Verwendung einer wäßrigen Alkalimetallchloridlösung unter erhöhtem Druck abhängig ist.

Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Entchlorierung einer chlorhaltigen, wäßrigen Lösung eines Alkalimetallchlorids zur Veifügung gestellt, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß dip! ösung mit der Oberfläche einer porösen Membran eines hydrophoben Materials in Kontakt gebracht wird und eine wäßrige Lösung mit der gegenüberliegenden Oberfläche der Membran in Kontakt gebracht wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren soll die wäßrige Alkalimetallchloridlösung entchloriert werden. Die Verwendung der Begriffe ,entchlorieren* odor .Entchlorierung" soll nicht bedeuten, daß dadurch in diesem Verfahren die wäßrige Alkalimekallchloridlösung vollständig von Chlor befreit wird, sondern daß vielmehr der Gehalt an Chlor in der Lösung reduziert wird. Der Grad der Verminderung der Konzentration an Chlor in der Lösung ist von einer Reihe von Faktoren abhängig, die hierin im folgenden diskutiert werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösunc mit einer Oberseite einer porösen Membran in Kontakt gebracht, und die endete Oberfläche der Membran wird mit einer wäßrigen Flüssigkeit in Kontakt gebracht. ⁿie poröse Membran wird aus einem hydrophoben Material hergestellt. Unter den Betrif ^bedingungen des Verfahrens wird Chlor durch die Poren der Membran von der wäßrigen Alkalimetallchloridlösung in die wäßrigo Flüssigkeit übertragen. Da die Membran hydrophob ist, tritt wenig wäßrige Lösung odnr wäßrige Flüssigkeit durch die Membran. Die wäßrige Flüssigkeit ist nicht notwendigerweise frei von Chlor, obwohl die Konzentration etwa vorhandenen Chlors, die in der wäßrigen Flüssigkeit anwesend sein kann, niedriger sein soll als die Konzentration an Chlor in der wäßrigen Alkalimetallchloridlösung.

Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Membran wird üblicherweise in Form .liner Folie oder eines Films zur Verfügung gestellt, d. h. in einer Form, die zwei Oberseiten aufweiot, die jeweils eine spezifische Oberfläche besitzen und die mit der wäßrigen Alkalimetallchloridlösung und der wäßrigen Flüssigkeit in Kontakt gebracht werden können. Die Stärke der Membran ist nicht besonders kritisch. Sie kann z.B. eine Stärke im Bereich von 1 Mikron bis 10mm aufweisen, z. B. im Bereich von 100 Mikron bis .tu einigem mm, z.B. 3 mm. Die Membran ist porös, wenigstens soweit, daß sie für gasförmiges Chlor durchlässig ist, und sie kann eine in weiten Grenzen veränderliche Porosität aufweisen, z. B. eine Porosität von nur 10%, d.h. 10% des Membranenvolumens werden durch die Poren gebildet, oder sie kann eine Porosität von 90% aufweisen, obwohl die Porosität im allgemeinen im Berei'.h von 30% bis zu 70% oder 80% liegen wird. Die Porengrößt der Membran kann in einem großen Bereich variiert werden, vorausgesetzt, daß bei einem speziellen Material, das zur Herstellung eier Membran verwendet wird, und bei einer Membran gegebener Dicke und Porosität die Größe der Poren nicht derart ist, daß die Membran für die wäßrige Alkalimetallchloridlösung oder die wäßrige Flüssigkeit durchlässig wird. Die Eigenschaften dar Membran stehen tatsächlich in einem gewissen Grad miteinander in Wechselwirkung, d.h. bei einem gegebenen hydrophoben Material sollton die Porosität, die Porengröße und die Membranstärke so gewählt werden, daß die gewünschte Wirkung der Übertragung von Chlor aus der chlorhaltigen, wäßrigen Alkalimetallchloridlösung in die wäßrige Flüssigkeit bei wenig oder keiner Übertragung der Lösung oder der Flüssigkeit durch die Membran erreicht wird.

Die Membran wird aus einem hydrophoben Material hergestellt, d. h. aus einem Material, das durch die chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung oder durch die wäßrige Flüssigkeit im wesentlichen nicht benetzt wird. Geeignete hydrophobe Materialien sind fluorhaltige, organische, polymere Stoffe, einschließlich eines Tetrafluore'.hylen/Hexafluorpropylen· Copolymers und von Polyvinylidenfluorid. Ein bevorzugtes hydrophobes Material ist Polytetrafluorethylen, und eine besonders geeignete Membran, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden kann, ist eine ppröse Membran in Form eines Films, die aus Polytetrafluorethylen hergestellt und unter dem Handelsnamen „Gore-Τβχ" vertrieben wird. Diese Membran wird durch schnelles Verstrecken einer Polytetrafluorethylenfolle hergestellt, um dadurch die Porosität zu erzeugen, und anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen, um das Polytetrafluorethylen in dem entstandenen porösen Film zu sintern. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem Apparat durchgeführt werden, der ein Paar von Abteilen darstellt, die durch eine poröse Membran getrennt sind, wobei das erste Abteil mit Vorrichtungen ausgerüstet ist, die die Zuführung einer chlorhaltigen, wäßrigen Alkalimc'allchloridlösung erlauben und außerdem mit Vorrichtungen, die die Entnahme der entchlorierten wäßrigen Alkalimoiallchloridlösung dara js gestatten, und wobei das zweite Abteil mit Vorrichtungen ausgerüstet Ist, die zur Zuführung einer wäßrigen Flüssigkeit vorgesehen sind und außerdem mit Vorrichtungen, mit deren Hilfe die chlorhaltige, wäßrige Flüssigkeit daraus entnommen werden kann. Die Vorrichtungen zur Zuführung und zur Entnahme der w «sung und der Flüssigkeit aus den beiden Abteilungen können durch geeignete öffnungen in den Wänden der Abteilungen zur Verfügung gestellt weiden. Die Abteilungen weisen zweckmäßignrweise eine geringe Dimension in der Richtung senkrecht zur Membran auf, so daß die wäßrige Lösung und die wäßrige flüssigkeit in den beiden Abteilungen in Form eines 'elativ dünnen Films vorliegen. Der Apparat kann somit die Form einer Filterpresse aufweisen und die beiden Abteilungen können z. B. die Dimensionen von 0,2 bis 10mm, z. B. von 1 mm bis lOrnm in einer Richtung senkrocht zur Membran aufweisen. Die Wirksamkeit des Apparates bei der Entchlorierung der wäßrigen Alkalimetallchloridlösung hängt von der spezifischen Oberfläche der Membran ab, mit der die wäßrige Lösung und die wäßrige Flüssigkeit in Kontakt stehen, und von der Zeit, mit der die Lösung und die Flüssigkeit mit der Membran in Kontakt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann jede Abteilung mit einem Leitblech oder mit einer Viel.. M von Leitbiechen oder mit einem Kanal oder einer Vielzahl von Kanälen ausgerüstet werden, die dazu dienen, den Fluß der wäßrigen Alkaline allchloridlösung und den der wäßrigen Flüssigkeit in einem verlängerten Weg Ober die Oberflächen der porösen Membran zu leiten, um so den Kontakt zwischen der Mimbrar und der Lösung bzw. der Flüssigkeit zu verlängern, wodurch der Grad der Übertragung von Chlor durch die poröse Membran erhöht wird. Vorzugsweise wird die chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung durch den Apparat hindurchgeleitet und es wird weiterhin bevorzugt, daß die Lösung und die wäßrige Flüssigkeit in diesem Apparat nach dem

Gegenstromprinzip fließen. Es kann sich als notwendig erweisen, große Volumina en wäßriger Alkalimetallchloridlösung, die aus einer Elektrolysezelle abgelassen wird, zu entchlorieren und um eine ausreichende Entchlorierung zu erreichen, kann es notwendig sein, den Apparat mit einer Membran von beträchtlicher Oberfläche auszurüsten. Wenn es weiterhin beabsichtigt ist, den Apparat aus einem einzelnen Paar von Abteilungen, die durch eine poröse Membran getrennt sind, zu bauen, kann es notwendig sein, den Apparat in großen Dimensionen zu bauen, wobei er insbesondere große Dimensionen in bezug auf Höhe und Länge aufweist. Damit der Apparat nicht solche großen Gesamtdimensionen aufweist, wird es bevorzugt, daß der Apparat aus einer Vielzahl von Paaren der Abteilungen besteht, wobei jedes Paar durch eine poröse Membran getrennt ist. Die Abteilungen können die Form einer Filterpresse aufweisen. Die ersten Abteilungen der Paare der Abteilungen können miteinander in Verbindung stehen, z. B. durch Öffnungen in den Wänden der Abteilungen, und die zweiten Abteilungen der Paare der Abteilungen können miteinander in Verbindung stehen, z. B. durch Öffnungen in den Wänden der Abteilungen. Bei der Verwendung dieser bevorzugten Ausführungsform des Apparates kann die chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung durch die ersten Abteilungen nacheinander geleitet werden und die entchlorierte wäßrige Alkalimetallchloridlösung kann dann daraus abgezogen werden; die wäßrige Flüssigkeit kann durch die zweiten Abteilungen nacheinander geleitet werden und die chlorhaltige, wäßrige Flüssigkeit kann dann daraus entnommen werdon. Der Fluß der Lösung und der Flüssigkeit durch die Abteilungen des Apparaten wird bevorzugt im Gegenstrom durchgeführt. Diese bevorzugte Ausführungsform des Apparates, insbesondere, wenn er in der Form einer Filterpresse angewendet wird, kann z. B. ir, Verbindung stehen mit einer Elektrolysezelle des Typs der Filterpresse. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dazu verwendet werden, eine beliebige chlorhaltige, wäßrige Alknhmetallchloridlösung zu entchlorieren, z. B. eine Lösung von Kaliumchlorid, es wird aber im allgemeinen dazu verwendet, einti Lösung von Natriumchlorid zu entchlorieren.

Ddt erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer chlorhaltigen, wäßrigen Alkalimetallchloridlösung durchgeführt werden, die von einem beliebigen Typ von Elektrolysezelle abgelassen worden ist, im allgemeinen wird es jedoch mit solchen Lösungen durchgeführt werden, die aus Elektrolysezellen des Amalgamtyps oder des Membrantyps stammen, wie es hierin bereits beschriebe' ι worden ist. Solche Elektrolysezellen sind bekannt und es ist nicht notwendig, die Konstruktion solcher ElektrolySbJellen im Detail zu beschreiben.

Die Konzent's^on des Chlors In der wäßrigen Alkalimetallchloridlösung, die aus einer Elektrolysezelle abgelassen worden ist und die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entchlorten werden soll, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, z. B. von der Temperatur der Lösung und vom Druck in der Elektrolysezelle, bei dem die Elektrolyse durchgeführt wird. Je höher die Temperatur, bei der die Elektrolyse durchgeführt wird, desto niedriger wird die Chlorkonzentration in der Lösung sein. Umgekehrt wird die Konzentration an Chlor in der Lösung um so größer sein, je höher der Druck ist, bei dem die Elektrolyse durchgeführt wird. Die Elektrolyse wird üblicherweise bei einer Temperatur im Bereich von 7O⁰C bis 95°C durchgeführt. In einer Elektrolysezelle vom Amalgamtyp ist der Druck üblicherweise etwas niedriger als Atmosphärendruck, während in einer Elektrolysezelle vom Membrantyp der Druck ungefähr Atmosphärendruck oder etwas darüber betragen kann. Die Konzentration an Chlor in der Lösung, die aus der Elektrolysezelle abgelassen wird, kann in der Größenordnung von 1 Gew.-% liegen, kann jedoch ai'ih größer sein, Insbesondere, wenn die Elektrolyse bei einem Druck oberhalb Atmosphärendruck ausgeführt worden ist. Die Konzentration an Chlor in der Lösung kann auch niedriger sein, z. B. in der Größenordnung von 0,2Gew.-%. Vor der Behandlung der Lösung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zu der chlorhaltigen, wäßrigen Natriumchloridlösung Säure zugesetzt werden, um hypochlorige Säure, die in der Lösung anwesend sein kann, in Chlor umzusetzen.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es erwünscht, die Konzentration an Chlor in der Natriumchloridlösung auf einen möglichst niedrigen Wert zu senken und vorzugsweise auf eine Konzentration von weniger als 100 Teile je Million (ppm), noch bevorzugter aufwerte unterhalb 10ppm

Die wäßrige Flüssigkeit, die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird und in die Chlor übertragen wird, kanr. Wasser sein. Jedoch kann auch diese eine wäßrige Alkalimetallchloridlösung sein. So kann es sich z. B. um solch eine Lösung handeln, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entchloriert worden ist und die danach wieder mit Alkalimetallchlorid gesättigt worden ist und die gegebenenfalls derart behandelt wurde, daß mehrwertige Metallionen entfernt worden sind. Die dann erzeugte chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung kann anschließend wieder in die Elektrolysezelle zur Elektrolyse zurückgeführt werden.

Um zu erreichen, daß der Prozeß der Entchlorierung mit einer hohen Wirksamkeit vor sich geht, wird es vorgezogen, das Verfahren bei einer Temperatur so hoch wie möglich durchzuführen, d. h. mit einer chlorhaltigen, wäßrigen Alkalimetallchloridlösung und einer wäßrigen Flüssigkeit bei einer Temperatur, die so hoch wie möglich sein soll, z. B. bei einer Temperatur im Bereich von 7O⁰C bis 95'C.

In einer weiteren Ausführungsform des Apparates, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, kann die poröse Membran aus hydrophobem Material in Form einer Röhre oder einer Vielzahl von Röhren oder Hohlfasern vorliegen, und das Verfahren kann dadurch ausgeführt werden, daß die chlorhaltige, wäßrige Alkplimetallchloridlösung durch die Röhre oder die Röhren oder Hohlfasern und die wäßrige Flüssigkeit über die äußere Oberfläche der Röhre, der Röhren ode. der Hohlfasern geleitet wird. Alternativ dazu können die Positionen der wäßrigen Lösung und der wäßrigen Flüssigkeit ausgetauscht werden. Diese "orm des Apparates kann die Form eines Röhren-Wärmeaustauschurs aufweisen. Vor der Verwoiidung im erfindungsgemäßen Verfahren kann die chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung einer vorhergehenden, teilweisen Entchlorierung, z. B. durch Anwendung verminderten Druckes und/oder durch Durchleiten von Luft durch die Lösung, unterworfen werden.

AusfOhrungsbelsplel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel näher erläutert

In der beiliegenden Zeichnung zeigen:

Flg. 1: eine isometrische Auflösung eines Apparates, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann; Flg. 2: eine weitere Ausbildungsform eines Apparates, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

In der Fig. 1 ist ein Apparat 1 dargestellt, der aus einer Endplatte 2 aus Kunststoff, der ein Acrylnitril-Butadien-Styren-Copolymer sein kann, besteht, wobei rfiese Er>dpl»tte 2 zwei öffnungen 3 und 4 aufweist. Der Apparat besteht weiterhin aus einer Endplatte 5 aus Kunststoff mit den iwsl öffcv .igen β und 7. Zwischen den Endplatten 2 und 5 sind zwei rahmenförmige Dichtungsringe 8 und 9, ebenfalls aus Kunststoff, und eine poröse, hydrophobe Membran in Form eines Filmes aus Polytetrafluorethylen 10 zwischen den Dichtungsringen 8 und 9 angeordnet. Die poröse, hydrophobe Membran 10 ist ein Material, das unter dem Handelsnamen .Qore-Tex" vertrieben wird. Die Membran überdeckt die Innenfläche der Dichtungsringe 8 un .', muß aber nicht notwendigerweise die gesamte Oberfläche der Dichtungsringe bedecken.

Der Apparat wird zusammengesetzt, indem die Membran 10 zwischen die Dichtungsringe 8 und 9 eingelegt und die Dichtungsringe 8 und 9 durch Verwendung eines Klebstoffes oder durch Heißversiegelung miteinander verbunden werden Die Dichtungsringe 8 und 9 werden dann mit den Endplatten 2 und 5 ebenfalls durch Verwendung eines Klebstoffes oder durch Heißversiegelung verbunden. Der zusammengesetzte Apparat stellt zwei Abteilungen 11 und 12 aar.

Die öffnung 3 wird mit einer Zuleitung für eine chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung, z. S. mit dem Auslaß-Kopfs':ück der Anodenabteilungen eher Elektrolysezelle, verbunden, und die öffnung 4 wird mit einem Lagertank für die wäßrige Alkalimetallchloridlösung, die in dem Apparat behandelt worden ist, verbunden. Die Öffnung 7 wird mit einem Lager für did wäßrigef lüssigkeit, z.O. mit einem Zwischenlager für chlorfreie, wäßrige Alkalimetallchloridlösung, verbunden, und die Öffnung 6 wird mit einem Lagertank für die wäßrige Flüssigkeit, die bereits den Apparat passiert hat, verbunden. Beim Betrieb dieses Apparates wird die chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung über die öffnung 3 in die Abteilung 11 geleitet, wo bei · die Lösung durch die Abteilung in der Richtung geleitet wird, die durch die mit einem Pfeil versehene Linie 13 bezeichnet ist, u nd die entchlorierte, wäßrige Alkalimetallchloridlösung wird aus der Abteilung über die öffnung 4 abgezogen. Die wäßrige Flüssigkeit wird über die Öffnung 7 in die Abteilung 12 eingeleitet, wobei die wäßrige Flüssigkeit durch die Abteilung in der Richtung geleitet wird, die durch die mit einem Pfeil versehen Linie 14 bezeichnet ist, und die chlorhaltige wäßrige Flüssigkeit wird über die öffnung 6 aus der Abteilung entnommen.

Die Abbildung 2 stellt einen Apparat 14 dar, der aus einem Rohr 15 aus Kunststoff mit den Endstücken 16 und 17 besteht. D e untere und obere Endfläche 16 bzw. 17 werden mit Stutzen 18 und 19 versehen, und das Rohr selbst wird mit den Stutzen 201 nd 21 versehen. Innerhalb des Rohres 15 ist eine Violzahl von Röhren 22 aus einem porösen, hydrophoben Material, z.B. aus porösem Pc ^tetrafluorethylen, angeordnet, wobei die Röhren 22 in ihren Positionen durch die Platten 23 und 24 gehalten werden. Der Apparat enthält darüber hinaus einige Leitbleche 25,26,27 und 28.

Beim Betrieb dieses Apparates wird chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung über den Stutzen 19 in den Apparat geleitet, die Lösung strömt an den Röhren aus porösem, hydrophoben Material 22 entlang und die entchlorierte, wäßrige Alkalimetallchloridlösung wird über den Stutzen 18 aus dem Apparat abgelassen.

Die wäßrige Flüssigkeit wird übur den Stutzen 20 if· den Apparat geleitet, die wäßrige Flüssigkeit steht im Kontakt mit den äußeren Oberflächen der Röhren aus porösem, hydrophoben Material 22, und die chlorhaltige, wäßrige Flüssigkeit wird über den Stutzen 21 aus dem Apparat abgelassen.

In einem speziellen Beispiel zum Betrieb nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wäßrige Natriumchloridlösung, die ungefähr 600 mg/l Chlor enthielt, in einem Apparat des Typs, wie er allgemein in Abbildung 1 dargestellt ist, entchloriert. Die äu'Ioren Abmessungen des Apparates betrugen 25cm χ 15cm und die Abteilungen 11 und 12 enthielten Leitbleche, die über den Dichtungsringen 8 und 9 vertikal angeordnet wurden, die jedoch in der Abbildung 1 nicht dargestellt sind. Durch diese Leitbleche wurden Kanäle mit 5mm Weite und 1 mm Tiefe erzeugt, wobei die Gesamtlänge des Kanals in jeder der beiden Abteilungen 11 und 12380cm betrug. (Beim Betrieb dieses Apparates wurden die wäßrige Lösung und die wäßrige Flüssigkeil nach und nach von einem Ende des Kanals zum anderen geleitet). Die Dichtungsringe 8 und 9 waren 1 mm dick, so daß jede der Abteilungen 11 und 12 eine Tiefe von 1 mm aufwies. Die poröse Polvtetrafluorethylen-Membran i0 .latte eine Stärke von 80 Mikron, eine durchschnittliche Porosität von 78% und einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 0,2 Mikron; die Membran war durch ein grobmaschiges Polypropylen-Gewebe verstärkt worden.

Beim Betriob nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde verarmte wlßrige Natriumchloridlösung, die aus einer Membranzelle entnommen worden war und die ungefähr 600mg/1 Chlor enthielt, mit einor Geschwindigkeit von 61/Stunde durch den Kanal in der Abteilung 11 geleitet. Die Temperatur der Lösung betrug im Moment ihrer Finspeisung in die Abteilung 70'C. Gesättigte wäßrige Natriumchloridlösung, die kein Chlor enthielt und eine Temperatur von ßO'C aufwies, wurde mit einer Gevchwindigkeit von 7,51/h durch den Kanal in der Abteilung 12 geleitet. Es wurde festgestellt, daß dio aus der Abteilung 12 abgeleitete Lösung einer. Chlorgehalt von ungefähr 200 mg/1 aufwies. Dieses Chlor ist durch die poröse Membran 10 aus der Lösung in der Abteilung 11 übertragen wordsn. Der Grad der Entchlorierung der verarmten, wäßrigen Natriumchloridlösung konnte dadurch erhöht werden, daß der Entchlorierungsprozeß wiederholt ν urde, d. h. die Lösung wurde anschließend durch eine weitere Abteilung 11 geleitet, wobei sie mit einer weiteren porösen Membran 10 in Kontakt gebracht wurde, die ihrerseits wiederum in Kontakt mit einer chlorfreien, gesättigten, wäßrigen Natriumchloridlösung in einer weiteren Abteilung 12 stand.

Claims

1. Verfahren zur Entchlorierung einer chlorhaltigen, wäßrigen Lösung eines Alkalimetallchlorids, gekennzeichnet dadurch, daß die Lösung mit der Oberfläche einer porösen Membran aus einem hydrophoben Material in Kontakt gebracht wird und daß eine wäßrige Flüssigkeit mit der gegenüberliegenden Oberfläche der Membran in Kontakt gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß nie poröse Membran in der Form eines Films oder einer Folie vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Film oder die Folie der porösen Membran eine Dicke im Bereich von 1 bis 1000 Mikron aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die poröse Membran eine Porosität im Bereich von 10% bis 90% aufweist.

5. Veffahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das hydrophobe Material der porösen Membran durch Polytetrafluorethylen gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß es in einem Apparat durchgeführt wird, der aus einem Papt von Abteilungen gebildet wird, die durch eine poröse Membran voneinander getrennt sind, wobei eine erste Abteilung mit Vorrichtungen ausgerüstet ist, um eine chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung in dieses Abteil einzuleiten, und mit Vorrichtungen zur Entnahme der entchlorierten, wäßrigen Alkalimetallchloridlösung daraus, und wobei eine zweite Abteilung mit Vorrichtungen ausgestattet ist, um eine wäßrige Flüssigkeit darin einzuleiten, und mit Vorrichtungen, um die chlorhaltige, wäßrige Flüssigkeit daraus zu entnehmen.

7. Verfuhren nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Abteilungen des Apparates eine Dimension von 0,2 bis 10mm in der Richtung senkrecht zur porösen Membran aufweisen.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß die chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung und die wäßrige Flüssigkeit im Gegenstromverfahren durch den Apparat geleitet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß es in einem Apparat durchgeführt wird, der aus einer Vielzahl von Paaren von Abteilungen besteht und bei dem die erste Abteilung eines jeden Paares von Abteilungen von der zweiten Abteilung eines jeden Paares von Abteilungen durch eine poröse Membran getrennt ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß die ersten Abteilungen dor Paare von Abteilungen in Verbindung miteinander stehen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß der Apparat die Form einer Filterpresse aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die chlorhaltige, wäßrige Alkalimetallchloridlösung nach und nach durch die ersten Abteilungen geleitet wird und daß entchlorierte, wäßrige Alkalimetallchloridlösung daraus entnommen wird, daß wäßrige Flüssigkeit durch die zweiten Abteilungen nach und nach geleitet wird und daraus schließlich die chlorhaltige, wäßrige Flüssigkeit entnommen wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die wäßrige Flüssigkeit Wasser ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die wäßrige Flüssigkeit eine wäßrige Alkalimetallchloridlösung ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß es bei einer Temperatur im Bereich von 7O⁰C bis 95⁰C betrieben wird.