DE2354711B2 - Kunstharzdiaphragma und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Kunstharzdiaphragma und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
- Publication number
- DE2354711B2 DE2354711B2 DE2354711A DE2354711A DE2354711B2 DE 2354711 B2 DE2354711 B2 DE 2354711B2 DE 2354711 A DE2354711 A DE 2354711A DE 2354711 A DE2354711 A DE 2354711A DE 2354711 B2 DE2354711 B2 DE 2354711B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hours
- diaphragms
- zirconium
- properties
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/28—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/26—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a solid phase from a macromolecular composition or article, e.g. leaching out
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
- C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
- C25B13/08—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material based on organic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/426—Fluorocarbon polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
f F
15
C-C
j I
I I
F Z
in der Y und Z Wasserstoffatome, Halogenatome oder Halogenmethylreste sind, besteht.
3. Verfahren zur Herstellung von Diaphragmen und Membranen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Poren von mikroporösen flächigen Werkstoffen aus Kunstharz, die
einen Porendurchmesser von 0,8 bis 15 μ haben, mit einer Lösung füllt, die ein Zirkonylsalz und/
oder Zirkonsalz und/oder ein Titansalz und/oder ein Titanylsalz enthält, und die erhaltenen flächigen
Werkstoffe mit einer alkalischen Lösung behandelt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Poren mit einer Lösung füllt, die ein Zirkonsalz und/oder ein Zirkonylsalz
enthält, und die erhaltenen flächigen Werkstoffe mit einer Alkalisilicatlösung behandelt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kunstharzpulver und ein
Kieselgel und oder Zirkonsilicat und/oder Titanhydroxyd und/oder Zirkonhydroxyd mit einer
Teilchengröße von nicht mehr als 1 μ mischt und das erhaltene Gemisch zu einem flächigen Werkstoff
formt.
55
Die Erfindung betrifft Diaphragmen und Membranen mit neuartiger Struktur in Form von flächigen
Werkstoffen aus synthetischen Harzen mit Poren, die von einer Oberfläche über Gele, die eine hydrophile
Gruppe enthalten, zur anderen Oberfläche verlaufen und sich durch hohe elektrische Leitfähigkeit bei
gleichzeitig niedrigem Wassertransport auszeichnen.
Bei der Elektrolyse, in Brennstoffelementen oder beim Transportverarmungsprozeß werden Diaphragmen
verwendet, um zu verhindern, daß zwei Arien von Flüssigkeiten sich mischen. Das für diese
Zwecke verwendete Diaphragma muß einen niedrigen elektrischen Widerstand und geringen Wassertransport
aufweisen. Diese beiden Eigenschaften schließen sich jedoch gegenseitig aus, d. h. je niedriger der
elektrische Widerstand, um so größer ist der Wassertransport und je kleiner der Wassertransport, um so
höher ist der elektrische Widerstand. Es ist daher sehr schwierig, beiden Forderungen zu genügen.
Es wurde vorgeschlagen, dieses Problem durch Verringerung der Pcrengröße des Diaphragmas zu
lösen. Die mit dem Grundmaterial gemischten Füllstoffe sind jedoch nicht hydrophil, so daß die zugemischten
Füllstoffe extrahiert werden müssen, um dem Diaphragma die gewünschten Eigenschaften zu
verleihen. Dieses Verfahren ist unbefriedigend, weil beispielsweise die Mindestporengröße für den Durchgang
des Wassers von den Eigenschaften der Grundmaterialien abhängt.
Gegenstand der Erfindung sind demgegenüber Diaphragmen und Membranen aus Kunstharz, deren Poren
von einer Oberfläche zur anderen Oberfläche verlaufen und mit Titanhydroxyd, Zirkonhydroxyd,
Zirkonsilicat oder Kieselgel gefüllt sind, und die eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von 1 · 10~3 bis
10"' mho cm und einen Wasserdurchgang von 10~3
bis 1501 m2 Std. bei einer Druckdifferenz von 0,5 kg/
cm2 haben, wobei die Teilchengröße des Kieselgels nicht mehr als 1 μ beträgt und die Poren bei Füllung
mit Titanhydroxyd, Zirkonhydroxyd und/oder Zirkonsilicat einen Durchmesser von 0,8 bis 15 μ aufweisen.
Bei diesen Diaphragmen bzw. Membranen der Erfindung besteht vorzugsweise das Kunstharz
aus einem Homopolymerisat oder Copolymerisat eines Monomeren der allgemeinen Formel
F Y
C-C
i I
F Z
in der Y und Z Wasserstoffatome. Halogenatome oder Halogenmethylreste sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Herstellung solcher Diaphragmen und Membranen. Diese Herstellung
kann nach den beiden im folgenden beschriebenen Verfahren erfolgen.
Bei dem einen dieser Verfahren werden die Gele in Kunstharzen durch gleichmäßiges Mischen und Pressen
des Gels und des Kunstharzpulvers hergestellt. Bei dem anderen Verfahren werden unlösliche Füllstoffe
gleichmäßig im Kunstharz dispergiert und nach dem Pressen extrahiert, wobei eine mikroporöse
Kunstharzfolie erhalten wird. Abschließend werden diese Poren mit einem hydrophilen Gel ausgefüllt
Die mit den erfindungsgimäß bevorzugten Homopolymerisaten
oder Copolymerisatcn hergestellten Diaphragmen bzw. Membranen sind besonders beständig
gegen Chemikalien. Als Grundmaterialien für die Diaphragmen gemäß der Erfindung können
Polyäthylen, Polypropylen. Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril. Polyvinylacetat, Polyamide und Polyester
verwendet werden. Die Formung der Polymerisate zu flächigen Werkstoffen kann nach bekannten Verfahren
erfolgen.
Als Grundmaterialien für die Herstellung von chemisch beständigen Diaphragmen werden Homopolymerisate
oder Copolymerisate der vorstehenden all-
]emeinen Formel verwendet, die einen Polymerisaionsgrad
von 2 oder mehr habe j. Als Beispiele solcher »olymerisate sind Polytetrafluoräthylen, Polychlorrjfluoräthylen,
Polyhexafluorpropylen, Polyvinylidenluorid und Copolymerisate, die 2 oder mehrere Mononereinheiten
dieser Polymerisate enthalten, zu nennen
Polytetrafluoräthylen ist das typische Beispiel der Suorhaltigen Polymerisate, die für die Herstellung
:hemisch beständiger Diaphragmen verwendet werden. Geeignet ist Polytetrafluoräthylenpulver. das
für die übliche Formgebung durch Pressen verwendet wird, eine Teilchengröße von 20 bis 600 α ha», verhältnismäßig
weich ist und beim Pressen sehr gut zusammenbackt. Polytetrafluoräthylen mit einem zu
niedrigen Molekulargewicht pflegt während des Pressens zu reißen. Geeignet ist Polytetrafluoräthylen
mit einem Molekulargewicht von 1000 000 bis 10 000 000, vorzugsweise von 5 000 000 bis 10 000 000.
Die Eigenschaften der fertigen Diaphragmen sind von den Preßbedingungen und nicht vom Molekulargewicht
des fluorhaltigen Polymerisats abhängis. Außer Polytetrafluoräthylen können auch andere
fiuorhaltige Polymerisate als Ausgangsmaterial für die Diaphragmen gemäß der Erfindung \ er wendet
werden.
Bei dem Verfahren, bei dem die Gele, die eine hydrophile Gruppe enthalten, gleichmäßig in synthetischen
Harzen dispergiert werden, wird das Diaphragma wie folgt hergestellt: Die Korngröße der eine hydrophile
Gruppe enthaltenden Gele, die mit dem synthetischen Harz zu mischen sind, hat eine enge Beziehung zu den
Eigenschaften des Diaphragmas. Bevorzugt ist eine Teilchengröße unter 500 πΐμ. Bei Verwendung von
Kieselgelpulver wird ein durch thermische Krackung von halogeniertem Siliciumdioxyd eihaltenes pulverförmiges
Kieselgel auf Grund der geringen und gleichmäßigen Teilchengröße bevorzugt. Bei Verwendung
von Teilchen einer Größe über 1 μ wird die Gleichmäßigkeit des Diaphragmas verschlechtert. Diaphragmen
mit hoher spezifischer elektrischer Lcitfähigkeit sind damit nicht herstellbar, und die Eigenschaften
des Diaphragmas sind schlecht.
Die Menge des Gels kann in Abhängigkeit vom vorgesehenen Verwendungszweck des Diaphragmas
variiert werden. Sie beträgt im allgemeinen 5 bis 70 Gewichtsteile, vorzugsweise 15 bis 45 Gewichtsteile pro 100Gewichtsteile Kunstharz. Unterhalb
von 5 Gewichtsteilen können Diaphragmen mit hoher spezifischer Leitfähigkeit nicht hergestellt werden, und
oberhalb von 70 Gewichtsteilen sind die Eigenschaften. ζ B. die Festigkeit, schlecht.
Nach gleichmäßiger Zumischung zum Kunstharz wird das Diaphragma nach üblichen Verfahren der
Folienherstellung hergestellt. Ein Diaphragma mit hoher Beständigkeit gegen Chemikalien wurde beispielsweise
unter Verwendung von Polytetrafluorethylen und Kieselgelpulver wie folgt hergestellt:
Das Polytetrafluoräthylen und das Kieselgclpulver wurden in bestimmtem Mengenverhältnis gleichmäßig
gemischt. Das Gemisch wurde in einer Form durch Pressen bei normaler Temperatur vorgeformt. Zum
Vorformen wird normalerweise ein Druck von 50 bis 1000 kg cm2, vorzugsweise von 200 bis 600 kg cm2,
angewandt. Während des Prcssens ist eine Bewegung des Pulvers in einer Richtung senkrecht zur Preßrichtung
kaum möglich. Daher muß das Gemisch sorgfältig eingefüllt und gleichmäßig verteilt werden.
Das in die Form gefüllte Gemisch wurde allmählich so gepreßt, daß die Luft aus den Zwischenräumen im
Pulver leicht entweichen konnte. Nach dem Pressen wurde der erreichte Druck weitere 10 bis 30 Minuten
aufrechterhalten.
Der gebildete Vorformling wurde aus der Form genommen. Ein als kleiner Block hergestellter Vorformling
wurde unmittelbar in einen bei 370 bis 38O0C gehaltenen Ofen eingeführt. Ein als großer
Block hergestellter Vorformling wurde in einen unter Normaldruck gehaltenen Ofen gelegt, worauf die
Temperatur allmählich auf die Calcinierungstemperatur erhöht wurde. Die Calcinierungsdauer ist verschieden
in Abhängigkeit von der Größe des Formlings. Empirisch wird mit einer Calcinierungsdauer
von 5 bis 8 Minuten pro mm Dicke ein gutes Ergebnis erhalten. Bei großen Blöcken, die eine längere
Calcinierungszeit erfordern, muß die Calcinierungstemperatur niedriger sein, um eine nachteilige Veränderung
zu vermeiden. Bei kleinen Blöcken, die eine kürzere Calcinierungsdauer erfordern, sollte die CaI-cinierungstemperatur
höher sein. Bei großen Blöcken mit einer Dicke von 150 bis 200 mm werden 20 Stunden
oder mehr zum Calcinieren benötigt, so daß die CaI-cinierungstemperatur
360 bis 370" C betragen soll. Bei Formhngen mit einer Dicke von 50 mm kann eine
relativ höhere Calcinierungstemperatur von 370 bis 380 C angewandt werden.
Kleinere Blöcke werden mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 150 C Std. gekühlt. Bei großen Blöcken
muß jedoen die Temperatur langsam mit einer Geschwindigkeit
von 20 bis 50 C Std. gesenkt werden. Insbesondere bei ungefähr dem Schmelzpunkt von
327 C. wo eine schnelle Schrumpfung stattfindet, muß möglichst langsam gekühlt werden.
Zur Herstellung des Diaphragmas wird der in dieser Weise hergestellte Block auf die geeignete
Dicke geschnitten. Die Dicke des Diaphragmas variiert mn der Menge des Kieselgclpulvers und den erforderlichen
Eigenschaften des Diaphragmas. Im allgemeinen werden mit einer Dicke von 0.1 bis 0.4 mm
gute Ergebnisse erzielt Das Diaphragma kann aus dem Block hergestellt werden, indem der Block zu
einem Zylinder geformt und das Diaphragma vom Zylinder abgeschält wird. Auf diese Weise kann der
Block zu flächigen Diaphragmen einer Dicke von 0.1 bis 0.4 mm aufgespalten werden.
Bei dem zweiten Verfahren gemäß der Erfindung, bei dem ein hydrophiles Gel in die Porin der mikroporösen
Membran aus synthetischem Hai/ gefüllt wird, werden Diaphragmen wie folgt hergestellt:
Der Durchmesser der Poren der mikroporösen Kunstharzmembran betragt vorzugsweise 0.8 bis 15 μ.
Wenn bei diesem Verfahren der Durchmesser nicht größer ist als 0.8 u. kann die spezifische Leitfähigkeit
nicht erhöht und eine brauchbare Membran nicht hergestellt werden. Bei einem Durchmesser von mehr
als 15 ;λ ist der Wassertransport /u groß, so daß die
Membran für die Herstellung des Diaphragmas ungeeignet ist.
Zur Herstellung von mikroporösen Membranen aus synthetischem Hai/ werden unlösliche Pulver
mit einem Teilchendurchmesscr von 0.8 bis 15 u oder unlösliche flüssige anorganische oder organische Verbindungen
dem pulverförmiger! synthetischen Harz zugesetzt, worauf gleichmäßig gemischt, das Gemisch
zum flächigen Werkstoff gepreßt und dann das Pulver oder die Flüssigkeit nach einem geeigneten Verfahren
entfernt wird. Als pulverförmige und oder flüssige
Füllstoffe eignen sich pulverfÖrmige anorganische
Stoffe, z.B. CalcJumcarbonatpulver, Kohlepulver,
Bronzepulver, Aluminiumpulver und Siliciumdioxydpulver, organische Verbindungen, z. Ö. Dialkylphthalat,
und kurze Fasern beispielsweise aus Glas, Kohlen-•toff.
Stahl, Quarz, Bornitrid, Aikalimethyltitanat,
Bleisilicat und von Alkali und Alkalimetallen. Diese Pulver, kurze Fasern und/odei Flüssigkeiten können
durch physikalische Behandlung, z. B. durch Waachen und/oder durch chemische Behandlung, z. B.
Zersetzung mit Säuren und Alkalien, leicht entfernt werden.
Mikroporöse Kunstharzmembranen können auch durch Dispergieren von Verbindungen wie Dimethylphthalat,
die im erhaltenen Polymerisat unlöslich sind und selost nicht polymerisieren, im Monomeren,
Polymerisieren in bekannter Weise, Formung zum flächigen Werkstoff und anschließende Entfernung
der unlöslichen Verbindung mit einem geeigneten Lösungsmittel hergestellt werden.
Es ist ferner möglich, Poren zu bilden, indem man einen Teil des Ausgangsmonomeren während der
Herstellung des synthetischen Harzes nicht umgesetzt läßt und das restliche Monomere nach der Herstellung
des flächigen Materials mit einem geeigneten Lösungsmittel extrahiert. Die zur Bildung der Poren dienenden
Verbindungen können allein oder in Kombination mit zwei oder mehreren Verbindungen verwendet
werden.
Die Teilchengröße der zur Bildung der Poren dienenden
Füllstoffe beeinflußt stark die Eigenschaften des als Endprodukt erhaltenen Diaphragmas. Die
Teilchengröße wird je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck des Diaphragmas aus dem Bereich
von 0,8 bis 15 u., vorzugsweise 2 bis 10 μ Durchmesser
gewählt. Die Lange der kurzen Fasern, die zur Bildung der Poren verwendet werden können, beträgt zweckmäßig
nicht mehr als 3 mm, vorzugsweise nicht mehr als 0,5 mm.
Die verwendete Menge der vorstehend genannten Füllstoffe zur Bildung der Poren ist verschieden in
Abhängigkeit vom Verwendungszweck des als Endprodukt erhaltenen Diaphragmas und beträgt im allgemeinen
5 bis 70 Gewichtsteile, vorzugsweise 10 bis 40 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Kunstharz.
Das Diaphragma wird erhalten, indem die Poren der mikroporösen Kunstharzmem ran mit einem
Gel, das eine hydrophile Gruppe ei.thält, ausgefüllt werden. Di*: Ausfüllung der Poren mit dem Gel erfolgt
beispielsweise durch Herstellen einer Lösung eines gelbildenden Materials und Eintauchen der
mikroporösen Kunstharzmembran in die Lösung. Die in den Poren enthaltene Lösung wird dann geliert.
Die Gelbildung erfolgt normalerweise durch Einstellung des pH-Werts, durch Umsetzung von
zwei oder mehr Verbindungen, die durch die Reaktion ein Gel bilden, in den Poren oder durch Einwirkung
von radioaktiver Strahlung auf die die Poren füllenden Materialien, z. B. organische Silicone.
Diese Behandlung wird weiter an Hand eines Beispiels beschrieben, wobei Titanhydroxyd und Zirkonhydroxyd
als Gele verwendet werden.
Die in der oben beschriebenen Weise hergestellte mikroporöse Kunstharzmembran wird in wenigstens
eine Lösung von Titanverbindungen, Titanylverbindüngen,
Zirkonverbindungen oder Zirkonyiverbindungen getaucht und dann mil einer alkalischen
Lösung behandelt, wodurch Titanhydroxyd oder Zirkonhydroxyd in den Poren ausgefallt wird. Die
in dieser Weise in den Poren gebildeten Titanhydroxyde oder Zirkonhydroxyde sind Verbindungen der
allgemeinen Formel
Il
Ο —Μ —Ο
Ο —Μ —Ο
O —M —O
Y
Y
in der X und Y Hydroxylgruppen oder Gruppen der allgemeinen Formel
O — M — O
O
O
Ο—Μ —Ο
OH
sind, worin M für Titan oder Zirkon steht und η und m positive ganze Zahlen sind.
Als typische Beispiele löslicher Salze von Titan und Zirkon, die für die Zwecke der Erfindung geeignet
sind, sind Titanchlorid, Titansulfat, Titanylchlorid, Titanylsulfat, Zirkonchlorid, Zirkonsulfat, Zirkonylchlorid
und Zirkonylsulfat zu nennen. Als Lösungsmittel eignen sich für die Zwecke der Erfindung je
nach den Eigenschaften der verwendeten Salze Wasser, Alkohole wie Methanol und Äthanol sowie Ketone
wie Anetcn und Methyläthylketon.
Als typische Beispiele von Alkaliverbindungen, die zur Fällung des Hydroxyds aus den die Poren ausfüllenden
löslichen Titan- oder Zirkonsalzen verwendet werden, sind Natriumhydroxyd, Kaliurnhydroxyd,
Calciumhydroxyd und Ammoniak zu nennen.
Die Konzentration des die Poren ausfüllenden löslichen Titan- oder Zirkonsalzes liegt zwischen 1 % und
Sättigung. Unterhalb von 1% wird die Größe des Wassertransports selbst nach der Fällung nicht wesentlich
geringer. Alkalische Lösungen von beliebiger Konzentration sind geeignet. Im allgemeinen wird
eine Konzentration von 1 N oder mehr bevorzugt.
Die zur Ausfüllung der Poren verwendete Lösung des Titan- oder Zirkonsalzes kann eine beliebige Temperatur
zwischen Raumtemperatur und dem Siedepunkt der Lösung haben. Normalerweise beträgt die
Temperatur der Alkalilösung zweckmäßig wenigstens 400C. Durch Behandlung unterhalb von 40° C werden
die ausgefällten Hydroxyde in Säuren löslich, so daß diese I omperaturen nicht zweckmäßig sind.
Die nach den beiden vorstehend beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Diaphragmen
und Membranen weisen einen geringen Wassertransport und niedrigen elektrischen Widerstand auf.
so daß sie für die Elektrodialyse oder für die Elektrolyse
besonders gut geeignet sind. Insbesondere haben die vorstehend genannten, als Ausgangsmaterialien
verwendeten fluorhaltigen Polymerisate und die vorstehend genannten Gele eine äußerst hohe Beständigkeit
gegen Chlor, so daß die aus diesen Verbindungen hergestellten Membranen fast völlig chlorbeständig
sind. Bisher mußten zur Erzielung der Chlorbeständigkeit chlorbeständige Werkstoffe, z. B. Asbest, ohne
Rücksicht auf ihre niedrige spezifische Leitfähigkeit verwendet werden. Dagegen eignen sich die Diaphragmen
und Membranen gemäß der Erfindung für die Elektrolyse, bei der Chlor gebildet wird, und für
die Elektrodialyse von Salzwasser, bei der ebenfalls Chlor gebildet wird.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert. Die in den Beispielen genannten
Eigenschaften wurden nach den folgenden Methoden gemessen:
1. Spezifische elektrische Leitfähigkeit (mho/cm)
Meßmethode
Meßmethode
Die Membran wird in wäßriger 5 N-NaCl-Lösung ins Gleichgewicht gebracht, worauf die Messung in
dieser Lösung bei 25° C mit Wechselstrom von 1000 Hz vorgenommen wird.
2. Größe des Wassertransports (l/m2 Std.)
Gemessen wird die Menge an destilliertem Wasser, die unter einem Druck von 0,5 kg/cm2 durch eine
Membran, die eine Größe von 25 cm2 hat, transportiert wird.
35
Calciumcarbonatpulver mit einer mittleren Teilchengröße
von 5 μ und Polyäthylenpulver wurden im Gewichtsverhältnis von 25:75 gemischt. Das
Gemisch wurde in einer Form sorgfältig ausgebreitet und zu Folien einer Dicke von 0,15,0,20 und 0,25 mm
heiß gepreßt. Aus diesen Folien wurde das Calciumcarbonat durch Behandlung mit wäßriger Salzsäure
vollständig entfernt, wobei mikroporöse Folien erhalten wurden, deren Wasse-durchgang und spezifischer
elektrischer Widerstand in Tabelle 1 genannt sind.
Wasserdnrchgang
(Vm2-Std.)
Spezifische Leitfähigkeit
(mho/cm)
18,8·
17,9·
16,7
17,9·
16,7
10-3
10'3
ΙΟ"3
10'3
ΙΟ"3
Dicke
(mm)
(mm)
0,15
0.20
0,25
0.20
0,25
Die in dieser Weise hergestellten Grundmembranen wurden 2 Stunden bei Raumtemperatur in wäßriger
25%iger Natiiumsilicatlösung und dann 10 Minuten
in oN-Schwefelsäure gehalten, wobei Kieselgel
in jeder Zelle ausgefällt wurde.
Die Eigenschaften der in dieser Weise hergestellten Diaphragmen and in Tabelle 2 genannt
Wasserdurchgang
(l/m2 ■ Std.)
(l/m2 ■ Std.)
Spezifische Leitfähigkeit
(mho/cm)
9,0
5,7
4,4
4,4
18,0-10"3
17,2 ΙΟ"·1
16,2 10"J
17,2 ΙΟ"·1
16,2 10"J
Dicke (mm)
0,15 0,20 0,25
Wie die vorstehenden Werte zeigen, ist die spezifische Leitfähigkeit der Diaphragmen gemäß der
Erfindung mit derjenigen üblicher mikroporöser Membranen vergleichbar, während sie einen weit geringeren
Wasserdurchgang haben als die üblichen Membranen.
Diaphragmen wurden auf die vorstehend beschriebene Weise, jedoch unter Verwendung von Polypropylenpulver
an Stelle von Polyäthylenpulver hergestellt. Die Eigenschaften der Diaphragmen sind in
Tabelle 3 genannt.
Wasserdurchgang | Spezifische Leitfähigkeit | Dicke |
(l/m2 ■ Std.) | (mho/cm) | (mm) |
8,2 | 17,5 · 10~3 | 0,15 |
5,5 | 17,1 ΙΟ"3 | 0,20 |
4,6 | 16,6 10~3 | 0,25 |
Beispiel 2 |
Die gemäß Beispiel 1 hergestellten Grundmembranen wurden 2 Stunden in 25%iger wäßriger Zirkonsilicatlösung
gehalten und dann 10 Minuten in lON-Natriumhydroxyd von 80° C getaucht, wobei
Zirkonhydroxyd ausgefällt wurde. Die Eigenschaften der Membranen sind in Tabelle 4 genannt.
Grundmembran
Behandelte Membran
0,15 0,20 0,25 0,15 0,20 0,25 18,8 17,9 16,7 18,3 17,5 16,4
Dicke, mm
Spezifische Leitfähigkeit,
mho/cm · 10'3
Spezifische Leitfähigkeit,
mho/cm · 10'3
Wasserdurchgang, 600 480 310 8,5 5,2 3 8 l/m2 · Std.
Die gemäß Beispiel 1 hergestellte Grundmembrai wurde 2 Stunden in 25%iger wäßriger Zirkonsulfat
lösung und dann 1 Stunde in 20%iger wäßriger Na triumsflicatlösung gehalten, wobei Zirkonsilicat aus
gefällt wurde. Die Eigenschaften der erhaltenen Mem bran sind in Tabelle 5 genannt.
509533/41
Grundmembran
Behandelte
Membran
Membran
Dicke, mm
Spezifische Leitfähigkeit,
mho/cm · 10~3
Wasserdurchgang,
l/m2 · Std.
Spezifische Leitfähigkeit,
mho/cm · 10~3
Wasserdurchgang,
l/m2 · Std.
0,15
18,8
18,8
0,20
17,9
17,9
0,25
16,7
16,7
0,15
18,2
18,2
0,20
17,3
17,3
0,25 16,1
600 480 310 8,4 5,3 3,9
Das gemäß diesem Beispiel hergestellte Diaphragma , der Dicke von 0,2 mm wurde in Kombination mit
einer Kationenaustauschmembran vom Sulfonsäuretyp (AClPLEX K-101, hergestellt von der Anmelderin)
für die Elektrodialyse von Salzwasser von 1500ppm auf 300 ppm verwendet. Hierbei betrug der Stromwirkungsgrad
48% und die Stromleistung 0,5kWH/m3 Wasser.
24,8 Gewichtsteile Vinylpyrrolidon, 35,2 Gewichtsteile Divinylbenzol, 40 Gewichtsteile Dimethylphthalat
und 0,4 Gewichtsteile Azobisisobutyronitril wurden gemischt. Das Gemisch wurde polymerisiert und zu
einer Platte einer Dicke von 0,20 mm verarbeitet. Das Dimethylphthalat wurde durch Eintauchen in
Methanol aus der Platte entfernt. Die hierbei erhaltene Membran hatte die folgenden Eigenschaften:
Spezifische Leitfähigkeit .. 10,0· 10~3 mho/cm
Wasserdurchgang 4,5 l/m2 Std.
Wasserdurchgang 4,5 l/m2 Std.
Die Membran wurde 1 Stunde in 25%iger wäßriger Zirkonsulfatlösung gehalten und dann 10 Minuten
in 10N-Natriumhydroxyd getaucht, wobei Zirkonhydroxyd ausgefällt wurde. Die erhaltene Membran
hatte die folgenden Eigenschaften:
Spezifische Leitfähigkeit .. 9,8 -10"3 mho/cm
Wasserdurchgang 0,15 l/m2 Std.
Wasserdurchgang 0,15 l/m2 Std.
Nylon 6 und Dioctylphthalat wurden im Gewichtsverhältnis von 60:40 gemischt und zu einer 0,20 mm
dicken Platte heiß gepreßt. Die Platte wurde 2 Stunden in Methanol getaucht, wodurch das Dioctylphthalat
und nicht umgesetztes Caprolactam extrahiert wurden. Die erhaltene Membran hatte die folgenden Eigenschaften
:
Spezifische Leitfähigkeit .. 19 10~3mhocm
Wasserdurchgang 93 I, m2 Std.
Wasserdurchgang 93 I, m2 Std.
Die Poren dieser Membran wurden auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise mit Zirkonhydroxyd ausgefüllt.
Das hierbei erhaltene Diaphragma hatte die folgenden Eigenschaften:
Spezifische Leitfähigkeit .. 18,4 · 10~3mho cm
Wasserdurchgang 0,59 l/m2 Std.
Wasserdurchgang 0,59 l/m2 Std.
Zerhackte Glasfasern, die einen Durchmesser von 9 μ. eine Länge von 50 μ und ein spezifisches Gewicht
von Z54 hatten, wurden zur vollständigen Entfernung flüchtiger und eiitflammbarer Stoffe auf 400"C
10
erhitzt. Sie wurden dann in einem Mischer mit PoIytetrafluoräthylen
im Gewichtsverhältnis von 25:75 gemischt. In einer würfelförmigen Form von 60cm
Kantenlänge wurden 8 kg dieses Gemisches in gleichmäßiger Dicke ausgebreitet. Der Druck wurde allmählich
auf 21 kg/cm2 erhöht und 20 Minuten auf dieser Höhe gehalten. Der Vorformling wurde dann
in einen Ofen gelegt. Die Temperatur wurde in 15 Stunden auf 3700C erhöht und 7 Stunden auf
dieser Höhe gehalten. Der Ofen wurde dann innerhalb von 15 Stunden abgekühlt. Hierbei wurde ein
Block mit einem Raumgewicht von 1,93 und einem Porengehalt von 15% erhalten.
Der Block wurde zu Platten einer Dicke von 0,15, 0,20 und 0,25 mm aufgespalten. Die Platten
wurden 48 Stunden bei Raumtemperatur in Fluorwasserstoffsäure gehalten. Anschließend wurde das
Glas mit Salzsäure vollständig herausgelöst. Die spezifische Leitfähigkeit und der Wasserdurchgang
der so hergestellten Diaphragmen sind nachstehend in Tabelle 6 genannt.
-
Wasserdurchgang
(l/m2 ■ Std.)
(l/m2 ■ Std.)
30 320 230
Spezifische Leitfähigkeit
(mho/cm· 10~3)
(mho/cm· 10~3)
14,3
13,9
Dicke
(mm)
(mm)
0,15
0,20
0,25
0,20
0,25
Diese Grundmembranen wurden 2 Stunden bei Raumtemperatur in 20%ige wäßrige Zirkonsulfatlösung
getaucht und dann zur Ausfällung von Zirkonsilicat 18 Stunden bei Raumtemperatur in 20%iger
wäßriger Natriumsilicatlösung gehalten. Der Wasserdurchgang und die spezifische Leitfähigkeit der erhaltenen
Diaphragmen sind in Tabelle 7 genannt.
Wasserdurchgang
(Km2-Std.)
(Km2-Std.)
5,25
4,5
Spezifische Leitfähigkeit Dicke
(mho/cm· I0"3) (mm)
14,5 0,15
13,5 0.20
12,8 0.25
Die Werte blieben unverändert, nachdem die Dia phragmen 4000 Stunden bei 60üC in Natriumhypo
chlorit gehalten worden waren.
Die gleichen Grundmembranen wie im Beispiel ( wurden 2 Stunden bei Raumtemperatur in einer ge
sättigten Lösung von Zinntetrachlorid in Methane und dann 18 Stunden bei Raumtemperatur in 10%ige
wäßriger Natriumsilicatlösung gehalten, wobei Zirkon silikat ausgefällt wurde. Die Eigenschaften der erhal
tenen Diaphragmen sind in Tabelle 8 genannt
Wasserdurchgang
(l/m2 ■ Std.)
(l/m2 ■ Std.)
Spezifische Leitfähigkeit
(mho/cm- 1(T3)
(mho/cm- 1(T3)
Dicke
(mm)
(mm)
Wasserdurchgang
(l/m2 · Std.)
(l/m2 · Std.)
Spezifische Leitfähigkeil
(mho/cm ■ 1(T3)
(mho/cm ■ 1(T3)
13,1
12,0
0,15
0,20
0,25
0,20
0,25
390 300
10 14,4
13,8
13,5
13,8
13,5
Dicke
(mm)
(mm)
0,15
0,20
0,25
0,20
0,25
Die Diaphragmen wurden auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise auf Chlorbeständigkeit geprüft, d. h.
4000 Stunden in Natriumhypochlorit gehalten. Eine Änderung der Eigenschaften wurde nicht festgestellt.
Die in dieser Weise erhaltenen Grundmembranen wurden 2 Stunden bei Raumtemperatur in eine gesättigte
Lösung von Zirkontetrachlorid in Methanol und dann zur Ausfällung von Zirkonsilicat 18 Stunden
bei Raumtemperatur in eine 30%ige wäßrige Natriumsilicatlösung getaucht. Die Eigenschaften der erhaltenen
Diaphragmen sind in Tabelle 11 genannt.
Die gleichen Grundmembranen wie im Beispiel 6 20 Tabelle
wurden 2 Stunden bei Raumtemperatur in eine gesättigte Lösung von Zirkontetrachlorid in Äthanol
getaucht und dann 18 Stunden bei Raumtemperatur in 25%iger wäßriger Natriumsilicatlösung gehalten.
Die Eigenschaften der erhaltenen Diaphragmen sind in Tabelle 9 genannt.
Wasserdurchgang (l/m2 · Std.)
Wasserdurchgang
(l/m2 · Sld.)
(l/m2 · Sld.)
Spezifische Leitfähigkeit Dicke
(mho/cm· I0~3) (mm)
14,1 0,15
13.1 0,20
12.2 0,25
Calciumcarbonatpulver einer mittleren Teilchengröße von 2 μ und pulverförmiges Polytetrafluoräthylen
wurden im Gewichtsverhältnis von 30:70 gemischt. In einer würfelförmigen Form von 60 cm
Kantenlänge wurden 8 kg des Gemisches in gleichmäßiger Dicke sorgfältig ausgebreitet. Der Druck
wurde allmählich aui 21 kg/cm2 erhöht und 20 Minuten
auf dieser Höhe gehalten. Der erhaltene Vorformling wurde in einen Ofen gelegt. Die Temperatur
wurde innerhalb von 15 Stunden auf 3700C erhöht
und 7 Stunden auf dieser Höhe gehalten. Der Ofen wurde in 15 Stunden abgekühlt, wobei ein Block mit
einem Raumgewicht von 1,95 und einem Porengehalt von 15% erhalten wurde.
Der Block wurde zu Platten einer Dicke von 0,15.
0,20 und 0,25 mm aufgespalten. Die Platten wurden 48 Stunden bei Raumtemperatur in konzentrierter
Salzsäure gehalten, wobei das zugemischte Calciumcarbonat vollständig herausgelöst wurde. Die Eigenschaften der hierbei erhaltenen Membranen sind in
Tabelle 10 genannt
5,5 4,9 4,0
Spezifische Leitfähigkeit Dicke
(mho/cm ■ I0~3) (mm)
14,4 0,15
13,6 0,20
13,3 0,25
Bei der Prüfung auf Chlorbeständigkeit für 4000 Stunden auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise
wurde keine Änderung der Eigenschaften festgestellt. _ 30 Die Prüfungauf Chlorbeständigkeit für4000 Stunden
auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise ergab keine Veränderung der Eigenschaften.
Zerhackte Glasfasern mit einem Durchmesser von 9 μ, einer Länge von 50 μ und einem spezifischen Gewicht
von 2,54 wurden zur vollständigen Entfernung von flüchtigen und entflammbaren Stoffen auf 400° C
erhitzt. Sie wurden dann mit Polytetrafluoräthylen
4c in einem Mischer im Gewichtsverhältnis von 25:75
gemischt. In einer würfelförmigen Form von 60 cm Kantenlänge wurden 8 kg dieses Gemisches sorgfältig
in gleichmäßiger Dicke verteilt. Der Druck wurde allmählich auf 21 kg/cm2 erhöht und 20 Mjnuten
auf dieser Höhe gehalten. Der Vorformling wurde in einen Ofen gelegt. Die Temperatur wurde in
15 Stunden auf 37O°C erhöht und 7 Stunden auf dieser
Höhe gehalten. Der Ofen wurde in 15 Stunden abgekühlt,
wobei ein Block mit einem Raumgewicht von 1,93 und einem Porengehalt von 15% erhallen wurde.
Der Block wurde zu Platten einer Dicke von 0,15,
0,20 und 0,25 mm aufgespalten. Die Platten wurden 48 Stunden bei Raumtemperatur in Fluorwasserstoffsäure
gehalten. Durch Behandlung mit Salzsäure
ss wurde das zugemischte Glas vollständig herausgelöst
Der Wasserdurchgang und die spezifische Leitfähigkeit der erhaltenen Diaphragmen sind in Tabelle l;
genannt.
Tabelle 12 | Spezifische Leitfähigkeit (mho/cm- IO 1J |
Dicke (mm) |
Wasserdurchgang (Im2 Std) |
15 14,3 13,9 |
0,15 0,20 0,25 |
400 320 230 |
||
1 fiOfi
Die Grundmembranen wurden 2 Stunden bei Raum- Tabelle
temperatur in 25%iger wäßriger Zirkonsulfatlösung
gehalten und dann 10 Minuten bei 80° C in wäßrige lON-Natriumhydroxydlösung getaucht, wodurch Zir-
konhydroxyd ausgefällt wurde. Die Eigenschaften der 5
erhaltenen Diaphragmen sind in Tabelle 13 genannt.
Grundmembran
Behandelte Membran
IO
Grundmembran
Behandelte Membran
Dicke, mm
Spezifische Leitfähigkeit,
mho/cm · 10~~3
Wasserd u rchgang,
l/m2 · Std.
Spezifische Leitfähigkeit,
mho/cm · 10~~3
Wasserd u rchgang,
l/m2 · Std.
0,15
15
15
0,20
14,3
14,3
0,25 13,9
0,15 14,5
0,20 13,5
0,25 12,8
400 320 230 6,0 5,5 4,65
Die Werte waren unverändert, nachdem das Diaphragma 4000 Stunden bei 6O0C in Natriumhypochlorit
gehalten worden war.
Dicke, mm
Spezifische Leitfähigkeit,
mho/cm ■ ΙΟ"3
Wasserdurchgang,
l/m2 · Std.
Spezifische Leitfähigkeit,
mho/cm ■ ΙΟ"3
Wasserdurchgang,
l/m2 · Std.
0,15
0,20
14,3
14,3
0,25 13,9
0,15 14,8
0,20 14,2
400 320 230 12,5 8,25 5,5
Die Eigenschaften blieben unverändert, wenn die Diaphragmen 4000 Stunden bei 6O0C in Natriumhypochloritlösung
getaucht wurden.
Gemäß Beispiel 10 hergestellte Grundmembranen wurden 2 Stunden bei Raumtemperatur in 20%ige
wäßrige Titansulfatlösung und dann 10 Minuten bei 80° C in wäßrige 8 N-Kaliumhydroxydlösung getaucht,
wobei Titanhydroxyd ausgefällt wurde. Die Eigenschäften der erhaltenen Membranen sind in Tabelle 16
genannt.
Die gemäß Beispiel 10 hergestellten Grundmembranen wurden 2 Stunden bei Raumtemperatur in
20%ige wäßrige Oxyzirkonsulfatlösung (Zirkonylsulfat) und dann 10 Minuten bei 70°C in wäßrige
8N-Natriumhydroxydlösung getaucht, wobei Zirkonhydroxyd
ausgefällt wurde. Die Eigenschaften der erhaltenen Membranen sind in Tabelle 14 genannt.
Tabelle 14 | Grundmembran | 0.20 | 0,25 | Behandelle | 0,25 |
14,3 | 13,9 | Membran | 12,5 | ||
0.15 | 0,15 0,20 | ||||
Dicke, mm | 15 | 14,1 13,3 | |||
Spezifische Leit | 320 | 230 | 4.9 | ||
fähigkeit, | |||||
mho/cm · 10"3 | 400 | 6,1 5,55 | |||
Wasserdurchgang, | |||||
l/m2 ■ Std. | |||||
Bei der Prüfung auf CbJorbeständigkeit für
4000 Stunden auf die im Beispiel 6 beschnebene Weise wurde keine Änderung der Eigenschaften festgestellt.
Tabelle 16 | Grundmembran | 0,20 | 0,25 | Behandelte Membran |
0,25 |
0,15 | 14,3 | 13,9 | 0,15 0,20 | 13,0 | |
Dicke, mm | 15 | 14,1 13,8 | |||
Spezifische Leit fähigkeit, mho/cm · 10~3 |
320 | 230 | 7,5 | ||
Wasserdurchgang, 40 l/m2 · Std. |
400 | 10,0 9,0 | |||
Die gemäß Beispiel 10 hergestellten Grundmembranen wurden 2 Stunden in 20%ige gesättigte Zirkontetrachloridlösung in Äthanol und dann 10 Minuten
bei 6O0C in wäßrige 5N-Natriumhydroxydlösung getaucht, wobei Zirkonhydroxyd ausgefällt wurde. Die
Eigenschaften der erhaltenen Membranen sind in Tabelle 15 genannt.
Die Eigenschaften blieben unverändert, wenndie Diaphragmen 4000 Stunden auf Chlorbeständigkeit auf
die in Beispiel 6 beschnebene Weise geprüft wurden. 45
Pulverförmiges Calciumcarbonat mit einer mittleren Teilchengröße von 2 μ und pulverförmiges PoIytetrafluoräthylen
wurden im Gewichtsverhältnis von 30:70 gemischt. In einer würfelförmigen Form von
60 cm Kantenlänge wurden 8 kg des Gemisches in gleichmäßiger Dicke ausgebreitet. Der Druck wurde
allmählich auf 21 kg/cm2 erhöht und 20 Minuten bei
diesem Wert gehalten, worauf die Vorformung beendet war. Der Vorformling wurde in einen Ofen gelegt
dessen Temperatur innerhalb von 15 Stunden au! 370" C erhöht und 7 Stunden auf dieser Höhe gehalter
wurde. Der Ofen wurde in 15 Stunden abgekühlt wobei ein Block mit einem Raumgewicht von 1,5*
und einem P'orengehalt von 15% erhalten wurde
0,20 und 0,25 mm aufgespalten. Die Platten wurdei
48 Stunden bei Raumtemperatur in konzentrierte
Salzsäure gehalten, wobei das zugemischte Calcium
carbonat vollständig herausgelöst wurde. Der Wasser durchgang und die spezifische Leitfähigkeit der erhal
tenen Grundmembranen sind in Tabelle 17 genann
1
'T
Wasserduichgang
(1/m*-SId.)
Speafis ae Leitfähigkeit
(mho/cm· !0"1J
(mho/cm· !0"1J
14,4
13,8
13,5
13,8
13,5
Dicke
(mm)
(mm)
wurden in Aceton getaucht, das sorgfältig entgast und
dann durch Wasser ersetzt wurde. Der Wasserdurchgang und die spezifische Leitfähigkeit der erhaltenen
Diaphragmen sind in Tabelle 20 genannt.
0,15
0,20
0,25
0,20
0,25
Die Grundmembranen wurden 2 Stunden bei Raumtemperatur in 50% ige wäßrige Zirkonsulfatlösung
und 10 Stunden bei 60° C in wäßrige 5N-Natriumhydroxydlösung
getaucht, wobei Zirkonhydroxyd ausgefallt wurde. Die Eigenschaften der erhaltenen Diaphragmen
sind nachstehend in Tabelle 18 genannt.
Wasserdurchgang | Spezifische Leitfähigkeit | Dicke |
(l/nr2 · Std.) | (mho/cra· 10~3) | Imm) |
24,0 | 13,1 | 0,15 |
20,0 | 12,2 | 0,20 |
17,5 | 11,4 | 0,25 |
Behandelte
Membran
35
Dicke, mm 0,15 0,20 0,25 0,15 0.20 0,25
Spezifische Leit- 14,4 13,8 13,5 13,2 12,6 12,2 fähigkeit,
mho'cm · \0~*
Wasserdurchgang, 390 300 215 4.70 3,85 2,65 l/m2 · Std.
Die Prüfung auf Chlorbeständigkcit für 4000 Stunden auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise ergab
keine Änderung der Eigenschaften.
Kieselgelpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 16 ιημ (Handelsbezeichnung »AEROS1L 200«,
Hersteller Nippon Aerosil Co.) und Polyäthylenpulver wurden im Gewichtsverhältnis von 25:75 gemischt.
Das Gemisch wurde in einer Form gleichmäßig ausgebreitet und zu Platten einer Dicke von 0,15, 0,20
und 0,25 mm heiß gepreßt. Die Platten wurden in Aceton getaucht, das dann durch Wasser ersetzt
wurde. Der Wasserdurchgang und die spezifische Leitfähigkeit der so hergestellten Platten sind in Tabelle
19 genannt.
Polypropylenpulver und feinstes Siliciumdioxydpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 20 ιημ
(Handelsbezeichnung »AEROSIL «30«, Hersteller Nippon Aerosil Co.) wurden im Gewichtsverhältnis
von 85: 15 gemischt. Das Gemisch wurde in einer Form gleichmäßig ausgebreitet und zu Platten einer
Dicke von 0,15, 0,20 und 0,25 mm heiß gepreßt. Die Platten wurden in Aceton getaucht, das gut entgast
und dann durch Wasser ersetzt wurde. Der Wasserdurchgang und die spezifische Leitfähigkeit der erhaltenen
Diaphragmen sind in Tabelle 21 genannt.
Wasserdurchgang
(I'm2 Std.)
(I'm2 Std.)
Spezifische | Leitfähigkeit | Dicke |
(mho cm ■ | 10 3I | (mm) |
9,1 | 0,15 | |
8,0 | 0,20 | |
7,2 | 0,25 |
Tabelle 19 | Spe?ifischc L |
Wasserdurchgang | (mho/cm · 10 |
(l/m2 · SId.) | i5.0 |
17,5 | 14.5 |
13,5 | 13,8 |
9,5 | Beispiel Ii |
(mm)
0.15
0.20
0.25
0.20
0.25
55 Polytetrafluoräthylen (Typ 4 gemäß ASTM D-1457-62T) und feinstes Kieselgelpulver (Handelsbezeichnung
»AEROSIL 200«, mittlere Teilchengröße 16ηΐμ, Hersteller Nippon Aerosil Co.) wurden in
einem Mischer im Gewichlsvcrhältnis von 85:15 gemischt.
Das Gemisch wurde in den Ringraum eines Doppelzylinders mit einem Außendurchmesser von
10 cm und einem Innendurchmesser von 5 cm gefüllt, unter einem Druck von 500 kg/cm2 vorgeformt
und dann 7 Stunden an der Luft bei 3700C calcinieri.
Von dem hierbei erhaltenen Hohlstab mil einem Außendurchmesser von 10 cm, einem Innendurchmesser
von etwa 5 cm und einer Länge von etwa 25 cm wurden Diaphragmen in drei verschiedenen Dicken
von 0,15, 0,20 und 0,25 mm abgeschält. Die Eigenschaften dieser Diaphragmen sind in Tabelle 22 genannt.
60 Tabelle
Nylon 6 und feinstes Siliciumdioxydpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 20πψ (Handelsbezeichnung
»AEROSIL 130«, Hersteller Nippon Aerosil Co.) wurden im Gewichtsverhältnis von 80 : 20
gemischt. Das Gemisch wurde in einer Form gleichmäßig ausgebreitet und zu Planen einer Dicke von
0.15. 0.20 und 0,25 mm heiß gepreßt. Die Platten Wasserdurchgant!
(I/m2-SId.)
(I/m2-SId.)
Spc/üischc Leitfähigkeit Dicke
(111 ho cm ■ 10 ■') (mn
4,3 0.15
4.0 0.20
3,8 0.25
Diese Werte blieben unverändert, wenn die Diaphragmen 4000 Stunden in wäßriger Chlorlösung
bei 60° C gehalten wurden.
Polytetrafiuoräthylen (Typ 4 gemäß ASTM D-1457-62 T) und feinstes Kieselgelpulver (Handelsbezeichnung
»AEROSIL 130«, Teilchengröße 20πΐμ,
Hersteller Nippon Aerosil Co.) wurden in einem Mischer im Gewichtsverhältnis von 80:20 gemischt.
Das Gemisch wurde in eine würfelförmige Form von 60 cm Kantenlänge gegeben, in der es unter einem
Druck von 300 kg cm2 zu einem Vorformling gepreßt wurde, worauf es calciniert wurde. Vom Block wurden
Diaphragmen in drei verschiedenen Dicken von 0,15, 0,20 und 0,25 mm abgeschält. Die Eigenschaften dieser
Diaphragmen sind in Tabelle 23 genannt.
Tabelle 24 | Spezifische Leitfähigkeit | Dicke |
Wusserdurchgang | (mho cm· 10"Λ) | (mm) |
(1 m- ■ Std 1 | 10,7 | 0,15 |
12,5 | 10,2 | 0,20 |
11,5 | 10,0 | 0,25 |
9.5 | ||
Wusserdu rchgang
Hm2SId.)
Hm2SId.)
Spezifische Leitfähigkeit Dicke
(mho/cm· U)'3) (mm)
14.8 0,15
14.5 0,20
14.2 0,25
Bei der Prüfung auf Chlorbesländigkeit für 4000 Stunden auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise
wurde keine Veränderung der Eigenschaften festgestellt.
Pülytclrafluoräthylen (Typ 4 gemäß ASTM
D-1457-62T) und feinstes Kieselgelpulver (»AEROSI L 200« mit einer minieren Teilchengröße von etwa
16 πΐμ) wurden in einem Mischer im Gewichtsverhältnis
von 70 : 30 gemischt. Das Gemisch wurde in den Ringraum eines Doppelzylinders mit einem Außendurchmesser
von 10 cm und einem Innendurchmesser von 5 cm gefüllt und unter einem Druck von 500 kg cm2 vorgeformt. Der Vorformling wurde calciniert.
wobei ein Hohlstab mit einem Außendurchmesser von etwa 10 cm, einem Innendurchmesser von
etwa 5 cm und einer Länge von etwa 25 cm erhalten wurde. Vom Stab wurden Diaphragmen in drei verschiedenen
Dicken von 0,15, 0,20 und 0,25 mm abgeschält. Die Eigenschaften der erhaltenen Diaphragmen
sind in Tabelle 25 genannt.
Spezifische Leitfähigkeit Dicke
(mho,cm- IO ')
(mho,cm- IO ')
Diese Eigenschaften blieben unverändert, wenn die Diaphragmen 4000 Stunden auf die im Beispiel 6 beschriebene
Weise auf Chlorbeständigkcit geprüft wurden.
Das gemäß Beispiel 19 hergestellte Gemisch von 40 Polytetrafiuoräthylen und Kieselgelpulvcr wurde in
eine würfelförmige Form gegeben, wie im Beispiel 19 unter einem Druck von 400 kg cm2 vorgeformt, dann
calciniert und anschließend zu Diaphragmen mit Bei der Prüfung auf Chlorbcsländigkeii für
einer Dicke von 0.15, 0,20 und 0.25 mm aufgespalten. 45 4000 Stunden auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise
Die Eigenschaften dieser Diaphragmen sind in Ta- wurde keine Veränderung der Eigenschaften fcslbellc
24 genannt. gestellt.
Wasserdurchgang
(1 rrr ■ Stcl.)
(1 rrr ■ Stcl.)
19,1
18.7
18,4
18,4
Imini
0,15
0,20
0,25
0,20
0,25
Claims (2)
1. Diaphragmen und Membranen aus Kunstharz, deren Poren von einer Oberfläche zur anderen
Oberfläche verlaufen und mit Titanhydroxyd, Zirkonhydroxyd, Zirkonsilicat oder Kieselgel gefüllt
sind, und die eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von 1 · 10~3 bis 10~' mho/cm und einen
Wasserdurchgang von 10~3 bis 150 l/m2 Std. bei
einer Druckdifferenz von 0,5 kg/cm2 haben, wobei die Teilchengröße des Kieselgels nicht mehr als
1 μ beträgt und die Poren bei Füllung mit Titanhydroxyd,
Zirkonhydroxyd und/oder Zirkonsilicat einen Durchmesser von 0,8 bis 15 μ aufweisen.
2. Diaphragmen und Membranen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz
aus einem Homopolymerisat oder Copolymerisat eines Monomeren der allgemeinen Formel
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12392472A JPS4981278A (de) | 1972-12-12 | 1972-12-12 | |
JP12493472A JPS559954B2 (de) | 1972-12-13 | 1972-12-13 | |
JP12493372A JPS559953B2 (de) | 1972-12-13 | 1972-12-13 | |
JP48077889A JPS5026771A (de) | 1973-07-12 | 1973-07-12 | |
JP48077888A JPS5026770A (de) | 1973-07-12 | 1973-07-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2354711A1 DE2354711A1 (de) | 1974-07-04 |
DE2354711B2 true DE2354711B2 (de) | 1975-08-14 |
Family
ID=27524694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2354711A Pending DE2354711B2 (de) | 1972-12-12 | 1973-11-02 | Kunstharzdiaphragma und Verfahren zu dessen Herstellung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
BE (1) | BE808542A (de) |
BR (1) | BR7309661D0 (de) |
DE (1) | DE2354711B2 (de) |
FR (1) | FR2209608A1 (de) |
NL (1) | NL7316807A (de) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2280435A1 (fr) * | 1974-08-02 | 1976-02-27 | Rhone Poulenc Ind | Procede d'obtention d'une membrane microporeuse et nouveau produit ainsi obtenu |
JPS52127479A (en) * | 1976-04-20 | 1977-10-26 | Agency Of Ind Science & Technol | Chemical resistant diaphragm and its preparation |
US4126536A (en) * | 1976-12-27 | 1978-11-21 | Basf Wyandotte Corporation | Diaphragms for chlor-alkali cells |
SE7802467L (sv) | 1977-03-04 | 1978-09-05 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Forfarande for elektrolytisk behandling av alkalimetallhalogenider |
NL7907632A (nl) * | 1978-10-20 | 1980-04-22 | Ppg Industries Inc | Diafragma met zirconium- en magnesiumverbindingen in een poreuze matrix. |
DE3222361C2 (de) * | 1982-06-14 | 1985-03-28 | Grace Gmbh, 2000 Norderstedt | Scheider für Blei-Bleidioxid-Akkumulatoren und Verfahren zu deren Herstellung |
FR2584867A1 (fr) * | 1985-07-15 | 1987-01-16 | Innolab | Separateurs ceramiques pour batteries d'accumulateurs electriques |
EP0267342A1 (de) * | 1986-11-12 | 1988-05-18 | Innolab | Keramische Separatoren für elektrische Akkumulatorbatterien |
JPH0413770A (ja) * | 1990-05-01 | 1992-01-17 | Junkosha Co Ltd | 絶縁材料及びその製造方法 |
AU2018305973B2 (en) | 2017-07-26 | 2023-07-13 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Diaphragm for alkaline water electrolysis, method for producing same, and method for producing inorganic-organic composite membrane |
CN111188050B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-09 | 山东东岳高分子材料有限公司 | 碱金属氯化物电解用超薄全氟磺酸离子交换膜及其制备方法 |
FR3140024A1 (fr) | 2022-09-22 | 2024-03-29 | Psa Automobiles Sa | procédé de gestion d’un habitacle de véhicule automobile utilitaire |
-
1973
- 1973-11-02 DE DE2354711A patent/DE2354711B2/de active Pending
- 1973-12-07 NL NL7316807A patent/NL7316807A/xx unknown
- 1973-12-10 BR BR9661/73A patent/BR7309661D0/pt unknown
- 1973-12-11 FR FR7344233A patent/FR2209608A1/fr active Granted
- 1973-12-12 BE BE138782A patent/BE808542A/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7316807A (de) | 1974-06-14 |
FR2209608A1 (en) | 1974-07-05 |
BR7309661D0 (pt) | 1974-08-29 |
BE808542A (fr) | 1974-06-12 |
FR2209608B1 (de) | 1977-08-19 |
DE2354711A1 (de) | 1974-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3544206C2 (de) | ||
DE2627229C3 (de) | Mikroporöse Folie und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE2504622C3 (de) | Diaphragma, bestehend aus einer Hauptschicht und einer sekundären Schicht, und dessen Verwendung | |
DD144023A5 (de) | Verfahren zur herstellung von mikroporoesen folienmaterialien | |
DE2738220A1 (de) | Piezoelektrisches element und verfahren zu seiner herstellung | |
DE2354711B2 (de) | Kunstharzdiaphragma und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE2423640A1 (de) | Verfahren zur herstellung von poroesen asbesthaltigen kunststoffdiaphragmen | |
DE2558393A1 (de) | Membrane fuer elektrochemische zellen und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE2401942A1 (de) | Diaphragma-beschichtete kathode und verfahren zu deren herstellung | |
DE2938352C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten piezoelektrischen Materials | |
DE2331896A1 (de) | Verfahren zur herstellung poroeser filme und bahnen | |
DE2451847A1 (de) | Verfahren zur elektrolytischen herstellung von metallhydroxidloesungen | |
DE2717512B2 (de) | Chemikalienbeständiges Diaphragma und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2236456C3 (de) | Verfahren zum Herstellen eines gemischten Polymerisats | |
DE2511313C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von porösem Plattenmaterial aus thermoplastischen Polymerisaten | |
DE1694558A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines poroesen,ein hydrophobes Polymerisat enthaltenden Formkoerpers | |
DE2332681A1 (de) | Formmasse auf basis von polymerem vinylidenfluorid | |
DE10296830T5 (de) | Fluorkohlenstoffharz-Ionenaustaschermembran | |
DE2120860A1 (de) | Verfahren zur Erzeugung eines poro sen Materials aus Polytetrafluorethylen | |
EP0846789A1 (de) | Verfahren zur Modifikation des Durchflusswiderstandes von Diaphragmen | |
DE2454827C3 (de) | Elektrolysezelle | |
US2810932A (en) | Process for production of diaphragms for use in ion exchange processes | |
DE2139646C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer mikroporösen Scheidewand | |
DE2659581A1 (de) | Fluorierte kationenaustauschermembran und deren verwendung | |
DE1769595C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von gasdurchlässigen, hydrophoben Folien aus fluorhaltigen Polymeren für elektrochemische Zellen, insbesondere Brennstoffzellen |