DE2614058C2 - Cation exchange membrane - Google Patents

Cation exchange membrane

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DE2614058C2 DE19762614058 DE2614058A DE2614058C2 DE 2614058 C2 DE2614058 C2 DE 2614058C2 DE 19762614058 DE19762614058 DE 19762614058 DE 2614058 A DE2614058 A DE 2614058A DE 2614058 C2 DE2614058 C2 DE 2614058C2
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Description

Durchmesser, die in einer heterogenen Membran vorhanden sind, nicht ohne weiteres mit dem anorganischen Ionenaustauscher gefüllt werden.Diameters that are present in a heterogeneous membrane do not readily correlate with the inorganic one Ion exchanger are filled.

Membranen aus einem fluorierten Harz sind besonders beständig gegen Chlor und gegen starke Säuren, ι Als fluorierte Harze können dabei alle diejenigen verwendet werden, die durch Einführen von sulfonischen Gruppen, carboxylischen Gruppen und/oder phenolischen Gruppen in ein Polymer oder ein Kopolymer aus im wesentlichen Tetrafluoräthylen, in Hexafluorpropylen, Trifluorchloräthylen, Trifluoräthylen, Fluorvinyliden, a,/?,0-Trifluorstyrol und Perfluorvinyläther hergestellt sind. Besonders bevorzugt innerhalb dieser Gruppe wird dabei eine Tetrafluorsulfonsäiire-Membran, die unter dem Handelsnamen »NAFION« durch die Firma E. I. Du Pont de Nemours & Co. Inc. in den Verkehr gebracht wird. Diese Membran besteht aus einem fluor'erten Harz mit endständigen Sulfonsäuregruppen, welches die folgenden Struktureinheiten enthält:Membranes made of a fluorinated resin are particularly resistant to chlorine and strong acids, ι As fluorinated resins, all those can be used by introducing sulfonic Groups, carboxylic groups and / or phenolic groups in a polymer or a Copolymer of essentially tetrafluoroethylene, in Hexafluoropropylene, trifluorochloroethylene, trifluoroethylene, Fluorovinylidene, a, / ?, 0-trifluorostyrene and perfluorovinyl ether are made. Particularly preferred within this group is a tetrafluorosulfonic acid membrane, under the trade name »NAFION« is put into circulation by E. I. Du Pont de Nemours & Co. Inc. This membrane consists of a fluorinated resin with terminal sulfonic acid groups, which contains the following structural units:

R.R.

C-CFR2-- und -{CXZ— CFR3J-C-CFR 2 - and - {CXZ— CFR 3 J-

SO3HSO3H

In dieser Formel stellt R ein jlrukturelement der FormIn this formula, R represents a structural element of the shape

tO — C R4R5-CR6R7J^-- t O - CR 4 R 5 -CR 6 R 7 J ^ -

dar. Ri bis R7 bedeuten jeweils eine Tetrafluoralkylgruppe mit 1 bis 10 Fluor- oder Kohlenstoffatomen, Y steht für eine Perfluoralkylengruppe mit I bis 10 Kohlenstoffatomen, und bei den Index-Buchstaben läuft m von 0 bis 3, π von 0 bis 1 und ρ ebenfalls von 0 bis I. Weiterhin stellt X einen Fluor-, Chlor-, Wasserstoff- oder Trifluormethyl-Rest und Z die Gruppe CF3(CF2),, dar, wobei q von 0 bis 5 läuft.Ri to R7 each represent a tetrafluoroalkyl group with 1 to 10 fluorine or carbon atoms, Y stands for a perfluoroalkylene group with 1 to 10 carbon atoms, and in the case of the index letters m runs from 0 to 3, π from 0 to 1 and ρ likewise from 0 to I. X also represents a fluorine, chlorine, hydrogen or trifluoromethyl radical and Z represents the group CF 3 (CF 2 ), where q runs from 0 to 5.

Anstelle der vorerwähnten Polymere oder Kopolymere sind als fluorierte Harze auch solche gut geeignet, bei denen Sulfonsäuregruppen in einen Benzolring eingeführt sind bzw. die dadurch hergestellt sind, daß monomeres Styrol oder monomere Acrylsäure einer Pfropfpolymerisation unterworfen wird und dann durch Sulfonierung oder Hydrolyse Ionenaustauschgruppen in das Pfropf-Polymere eingeführt worden sind. Weiterhin ergibt ein Sulfonat von Tetrafluorstyrol eine insbesondere in Hinsicht auf die Korrosionsbeständigkeit gute Merabran. Sie kann insbesondere dann, wenn auf der Anodenseite eine Membran mit nur geringer Chlorbeständigkeit verwendet wird, während des Betriebes ein neutrales Filter bilden zwischen der Anode und jener anderen Membran, welches den Sole-Durchtritt gestattet und das Chlor von jener anderen Membran fernhält.Instead of the above-mentioned polymers or copolymers, those fluorinated resins are also very suitable, in which sulfonic acid groups are introduced into a benzene ring or which are produced in that monomeric styrene or monomeric acrylic acid is subjected to a graft polymerization and then through Sulfonation or hydrolysis ion exchange groups have been introduced into the graft polymer. Farther a sulfonate of tetrafluorostyrene gives a good one particularly in terms of corrosion resistance Merabran. It can be used in particular if a membrane with only low resistance to chlorine is on the anode side is used to form a neutral filter between the anode and that during operation another membrane, which allows the passage of brine and keeps the chlorine away from that other membrane.

Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte anorganische Ionenaustauscher ist ein wasserunlösliches Hydroxid, hydratisiertes Oxid oder polybasisches Salz von Zirkon, Titan, Zinn (IV), Cer, Thor. Lanthan, Mangan (II), Silizium, Niob, Tantal, Antimon (V), Molybdän (Vl), Antimon (III), Wismut, Indium, Mangan (III), Eisen (III), Gallium, Aluminium, Kadmium, Zink, Magnesium, Beryllium und/oder Hafnium.The inorganic ion exchanger used in the process according to the invention is a water-insoluble one Hydroxide, hydrated oxide or polybasic salt of zirconium, titanium, tin (IV), cerium, thor. Lanthanum, manganese (II), silicon, niobium, tantalum, antimony (V), molybdenum (Vl), antimony (III), bismuth, indium, Manganese (III), iron (III), gallium, aluminum, cadmium, zinc, magnesium, beryllium and / or hafnium.

Es ist bekannt, daß die vorgenannten Kationen sowohl wasser-unlösliche Hydroxide als auch wasserunlösliche hydratisierte Oxide oder polybasische Salze bilden können. Unter ihnen sind die Metallionen mit einer Wertigkeit von vier oder mehr besonders geeignet, da sie hydratisierte Oxide mit sehr großer Ionen-Auslauschkapazität ergeben. Gemäß einem anderen Auswahlkriterium sind diejenigen Kationen besonders geeignet, deren Hydroxide, hydratisierte Oxide oder polybasische Salze eine Kationenaustauschfähigkeit besitzen, da sie einen geringen elektrischen Widerstand aufweisen. Weiterhin sind, gemäß einem dritten Auswahlkriterium, die Kationen mit einer hohen Alkali-Beständigkeit besonders geeignet. Unter Berücksichtigung dieser verschiedenen Auswahlkriterien ergibt sich eine Bevorzugung für die Verwendung von Zirkon, Titan, Cer, Thor, Niob, Tantal, Antimon und Hafnium als Kationen. Auch Mischungen der verschiedenen Kationen können für den anorganischen Ionenaustauscher eingesetzt werden. Als Säurerest zur Bildung der wasser-unlöslichen polybasischen Salze haben sich Phosphorsäure-Gruppen, Molybdänsäure-Gruppen und Wolframsäure-Gruppen bewährt.It is known that the aforementioned cations are both water-insoluble and water-insoluble hydroxides can form hydrated oxides or polybasic salts. Among them are the metal ions with a valence of four or more particularly suitable because they contain hydrated oxides with very large Ion exhaustion capacity. According to another selection criterion, those are cations particularly suitable whose hydroxides, hydrated oxides or polybasic salts have a cation exchange capacity because they have a low electrical resistance. Furthermore, according to a third selection criterion, the cations with a high Alkali resistance particularly suitable. Taking these various selection criteria into account a preference for the use of zircon, titanium, cerium, thor, niobium, tantalum, and antimony Hafnium as cations. Mixtures of the different cations can also be used for the inorganic ion exchanger can be used. As an acid residue for the formation of the water-insoluble polybasic salts phosphoric acid groups, molybdic acid groups and tungstic acid groups have proven themselves.

Um die durch die Einführung des wasser-unlöslichen anorganischen Ionenaustauschers in das polymere Material erzielbaren Verbesserungen der Kationen-Selektivität der Membran für die Praxis zum Tragen zu bringen, ist es notwendig, daß mindestens 0,01 Gew.-% an anorganischem Ionenaustauscher, bezogen auf das Gewicht des ursprünglichen polymeren Materials, in die Membran eingeführt sind. Falls die Menge an anorganischem Ionenaustauscher unterhalb 0,01 Gew.-% liegt, tritt kein für die Praxis bedeutsamer Effekt mehr auf. Die obere Grenze für den Gehalt an anorganischem Ionenaustauscher in der Membran liegt bei 30 Gew.-% Gehalte. Oberhalb 30 Gew.-% führen zu Membranen mit einem zu hohen elektrischen Widerstand, die praktisch nicht verwendbar sind. Innerhalb des Bereiches von 0,01 bis 30 Gew.-% müssen die wasser-unlöslichen Hydroxide, hydratisierien Oxide oder polybasischen Salze der genannten Metalle nicht notwendigerweise in stöchiometrischer Zusammensetzung vorliegen. Im Falle z. B. von polybasischen Salzen können diese mit der Peripherie einer Rahmenstruktur aus einem Metalloxid-Polymeren verbunden sein. Im übrigen ist bei der Erfindung auch keine Beschränkung gegeben hinsichtlich der Proportion des Metalls in bezug auf die Hydroxylgruppen, Säurereste usw.In order to avoid the effects of the introduction of the water-insoluble inorganic ion exchanger into the polymer Material achievable improvements in the cation selectivity of the membrane for practical use bring, it is necessary that at least 0.01 wt .-% of inorganic ion exchanger, based on the Weight of the original polymeric material incorporated into the membrane. If the amount of inorganic ion exchanger is below 0.01% by weight, nothing more important in practice occurs Effect more on. The upper limit for the content of inorganic ion exchanger in the membrane is at 30% by weight contents. Above 30% by weight lead to membranes with an electrical resistance that is too high, which are practically unusable. Within the range from 0.01 to 30% by weight, the Water-insoluble hydroxides, hydrate oxides or polybasic salts of the metals mentioned do not necessarily be present in stoichiometric composition. In the case of e.g. B. of polybasic salts these can be connected to the periphery of a frame structure made of a metal oxide polymer. in the Otherwise, there is no restriction in the invention with regard to the proportion of the metal in with respect to the hydroxyl groups, acid residues, etc.

Die erfindungsgemäß hergestellte Kationenaustauschmembran zeigt hervorragende Ergebnisse sowohl in Hinsicht auf die Aufquell-Charakteristik als auch in Hinsicht auf die Wirkung als Ionenaustauscher. Die durch Wasser aufgequollenen Bereiche innerhalb der Membran werden nämlich weitgehend oder teilweise durch den anorganischen Ionenaustauscher gefüllt, der seinerseits nicht durch Wasser aufquellbar ist. Das ist ursächlich für den verringerten Wassergehalt der Membran, die erhöhte lonenaustausch-Kapazität der Membran und die erhöhte Dichte der in der Membran fixierten Ionen, also für die verbesserte Kationen-Selektivität. Wie weiter unten noch genauer erläutert wird, steigt beispielsweise bei einem Gehalt der Membran an 0,32 Gew.-% Titanhydroxid die Dichte der in der Membran fixierten Ionen (gemessen in meg/g H?O) um etwa 16% i:n. Bei Einführung von 2,3 Gew.-% Cerhydroxid in die Membran ergibt sich eine ErhöhungThe cation exchange membrane produced according to the invention shows excellent results in terms of both the swelling characteristic and with regard to the effect as an ion exchanger. The areas swollen by water within the Membrane are largely or partially filled by the inorganic ion exchanger that in turn, is not swellable by water. This is the cause of the reduced water content of the Membrane, the increased ion exchange capacity of the membrane and the increased density of those in the membrane fixed ions, i.e. for improved cation selectivity. As will be explained in more detail below, for example, the content of the membrane increases 0.32% by weight of titanium hydroxide is the density of the ions fixed in the membrane (measured in meg / g HO) about 16% i: n. When 2.3% by weight of cerium hydroxide is introduced into the membrane, there is an increase

der Dichte der in der Membran fixierten Ionen um mehr als 10%. Falls für den Fall der Elektrolyse einer Salzsole ein polybasisches Metallsalz wie Zirkonphosphat in die Membran eingeführt wird, ergibt der Anstieg in der Dichte der in der Membran fixierten Ionen die extrem hohe Stromausbeute von 95% oder mehr, und zwar unter Bedingungen, bei denen die Konzentration an kaustischer Soda in der Kathodenkammer 20% beträgt.the density of the ions fixed in the membrane by more than 10%. If, in the case of the electrolysis of a brine, a polybasic metal salt such as zirconium phosphate in the Membrane is introduced, the increase in the density of ions fixed in the membrane results in the extreme high current efficiency of 95% or more, under conditions in which the concentration of caustic soda in the cathode chamber is 20%.

Falls das polymere Membran-Material eine hohe Festigkeit und Beständigkeit besitzt, werden die Metallionen des erfindungsgemäß in die Membran eingeführten anorganischen Ionenaustauschers selbst unter extremen Bedingungen nicht leicht ausgewaschen. Beispielsweise zeigte das Zirkon eines in einer hochfesten Kationenjustauschmembran (NAFION 110) eingeführten Zirkonphosphats, bei Messungen mit der Röntgenfluoreszenz-Methode, keine spürbare Konzentrationsabnahme, wenn die Membran 600 Stunden oder länger in einer gesättigten wäßrigen Chlorlösung bei 80° C oder einer wäßrigen Lösung von hydrochloriger Säure (effektive Chlorkonzentration etwa 5%) bei 1000C oder einer wäßrigen Lösutig von 40% Ätznatron bei 80° C stehengelassen wurde.If the polymeric membrane material has high strength and durability, the metal ions of the inorganic ion exchanger introduced into the membrane according to the present invention are not easily washed out even under extreme conditions. For example, the zirconium of a zirconium phosphate introduced into a high-strength cation exchange membrane (NAFION 110) showed no noticeable decrease in concentration when measured with the X-ray fluorescence method when the membrane was in a saturated aqueous chlorine solution at 80 ° C or an aqueous solution of hydrochloric acid for 600 hours or more acid (effective chlorine concentration is about 5%) was allowed to stand at 100 0 C, or an aqueous Lösutig 40% caustic at 80 ° C.

Der anorganische Ionenaustauscher wird nachträglich in die Oberfläche oder in das Innere der Kationenaustauschmembran eingeführt, da es, falls bei der Herstellung der Membran der anorganische Ionenaustauscher in das Ausgangs-Harzmaterial mit eingemischt wird schwierig ist, eine gleichförmige Verteilung der anorganischen Komponente in dem Ausgangs-Harzmaterial zu erzielen. Da es aber unmöglich ist, die anorganische Komponente als solche, d. h. in ihrem festen, wasser-unlöslichen Zustand, in die Membran einzuführen, wird in diesem Fall entweder von einer Lösung einer löslichen Form des anorganischen Ionenaustauschers oder von einer gelösten oder flüssigen Metallverbindung, die das Metall des Ionenaustauschers enthält, ausgegangen. Die Lösung bzw. Flüssigkeit wird dabei auf die Oberfläche der bereits fertigen Membran adsorbiert oder auf der Oberfläche oder gffs. auch in das Innere der Membran hinein absorbiert und dann durch eine nachfolgende Reaktion verfestigt bzw. zu dem Ionenaustauscher umgebildet.The inorganic ion exchanger is subsequently added to the surface or to the interior of the Cation exchange membrane introduced as it, if in the manufacture of the membrane, the inorganic Ion exchanger mixed into the starting resin material is difficult to obtain a uniform one To achieve distribution of the inorganic component in the raw resin material. But there it is impossible to use the inorganic component as such, i.e. H. in their solid, water-insoluble state, in which Introduce membrane, in this case, either from a solution of a soluble form of the inorganic Ion exchanger or of a dissolved or liquid metal compound that is the metal of the ion exchanger contains, assumed. The solution or liquid is thereby on the surface of the already finished membrane adsorbed or on the surface or gffs. also into the interior of the membrane absorbed and then solidified or transformed into the ion exchanger by a subsequent reaction.

Beispielsweise kann eine das Metallionen des Ionenaustauschers enthaltende Lösung verwendet werden, worauf dann anschließend durch Behandlung der Membran mit einer Hydroxylio.ren oder Säuregruppen enthaltenden Lösung in der Membran oder auf deren Oberfläche der endgültige Ionenaustauscher gebildet wird. Ebenso kann auch die Membran zunächst mit der die Hydroxylionen oder Säuregruppen enthaltenden Lösung behandelt und dann mit einer das Metallionen des Ionenaustauschers enthaltenden Lösung ausreagiert werden. So ist es z. B. möglich, die Kationenaustauschmembran zunächst in eine wäßrige Lösung eines Zirkonsalzes wie ZrO(NO3)2 einzutauschen, wobei Zirkon-Ionen auf der Oberfläche der Membran adsorbiert werden. Wenn danach die Membran in eine wäßrige Ätznatron-Lösung oder eine Lösung einer wasser-löslichen polybasischen Säure eingetaucht wird, bildet sich auf der Oberfläche der Membran ein Gel aus, das aus Zirkonhydroxid oder dem Zirkonsalz der betreffenden polybasischen Säure besteht. Wenn die Reihenfolge dieses Eintauchens umgekehrt erfolgt, also zunächst die Lösung von Ätznatron oder polybasischen Säure und dann die Lösung des Zirkonsalzes angewendet wird, wird dps Gel in der gleichen Weise gebildet.For example, a solution containing the metal ions of the ion exchanger can be used, followed by treatment of the membrane with a hydroxyl ion or acid group containing solution in the membrane or on its surface, the final ion exchanger is formed will. Likewise, the membrane can also initially with that containing the hydroxyl ions or acid groups Treated solution and then reacted with a solution containing the metal ions of the ion exchanger will. So it is B. possible, the cation exchange membrane first in an aqueous solution of a Exchange zirconium salt such as ZrO (NO3) 2, whereby Zirconium ions are adsorbed on the surface of the membrane. If then the membrane is in a aqueous caustic soda solution or a solution of a water-soluble polybasic acid is immersed, A gel forms on the surface of the membrane, which is made from zirconium hydroxide or the zirconium salt of the concerned polybasic acid. If the order of this immersion is reversed, so first the solution of caustic soda or polybasic acid and then the solution of the zirconium salt are used dps gel is formed in the same way.

In allen Fällen der Verwendung einer Lösung muß c.as Lösungsmittel nicht unbedingt Wasser scm, vielmehr sind auch ggfs. nicht-wäßrige Lösungsmittel geeignet. Bei Verwendung von Natur aus flüssigen Metallverbindungen wie z. B. Tetrabutyltitan ist ein zusätzliches > Lösungsmittel im allgemeinen nicht notwendig.In all cases of using a solution, c.as Solvents do not necessarily have to be water; rather, non-aqueous solvents may also be suitable. When using naturally liquid metal compounds such as. B. Tetrabutyltitanium is an additional one > Solvents generally not necessary.

Es ist auch möglich, zunächst in oder auf der Membran eine erste Form eines wasser-unlöslichen Salzes zu bilden und dieses dann anschließend in die endgültige Form des anorganischen IonenaustauschersIt is also possible to first form a water-insoluble one in or on the membrane Forming the salt and then converting it into the final form of the inorganic ion exchanger

in umzuwandeln. So kann z. B. zunächst ein Hydroxid oder ein hydratisiertes Oxid des Metalls in oder auf der Membran gebildet werden und dieses dann zum Phosphat weiterreagiert werden.to convert into. So z. B. initially a hydroxide or a hydrated oxide of the metal in or on the Membrane are formed and this can then be further reacted to form phosphate.

Die Menge des anorganischen Ionenaustauschers inThe amount of the inorganic ion exchanger in

υ oder auf der Membran läßt sich steuern durch die Auswahl der Konzentration der angewendeten Lösung und durch das Verfahren sowie die Zeitdauer der Anwendung dieser Lösung. Wenn beispielsweise der anorganische Ionenaustauscher nur auf die eineυ or on the membrane can be controlled by the Selection of the concentration of the solution applied and by the method as well as the duration of the Application of this solution. For example, if the inorganic ion exchanger only applies to one

Λ! Oberfläche der Membran aufgebracht wird und die Behandlung so gesteuert wird, daß sich der Ionenaustauscher nur in der der behandelten Oberfläche benachbarten Oberflächenschicht bildet, läßt sich ein übermäßiger Anstieg in dem elektrischen Widerstand der MembranΛ! Surface of the membrane is applied and the Treatment is controlled so that the ion exchanger is only in the surface adjacent to the treated When the surface layer forms, there can be an excessive increase in the electrical resistance of the membrane

2> unterdrücken. Diese spezielle Behandlung kann zweckmäßig so durchgeführt v/erden, daß die eine Oberfläche de\ Membran mit einer das Metallionen des Ionenaustauschers enthaltenden Lösung beschichtet wird bzw. ein mit dieser Lösung getränktes Filterpapier oder2> suppress. This special treatment may conveniently be carried out v / ground that a surface de \ membrane with a solution containing the metal ions of the ion exchanger is coated or soaked with this solution, filter paper or

m Fasergewebe auf die Oberfläche aufgelegt wird und der Kontakt solange aufrechterhalten wird, bis die Metallionen in der gewünschten Eindringtiefe in die Oberflächenschicht der Membran eingedrungen sind. Danach werden dann die Metallionen mit Hydroxylgruppen m fiber fabric is placed on the surface and contact is maintained until the metal ions have penetrated the surface layer of the membrane to the desired depth. After that then the metal ions with hydroxyl groups

j-, oder Säuregruppen umgesetzt. Natürlich ist auch hier wieder die umgekehrte Reihenfolge der Anwendung der die Metallionen und dier die Hydroxylgruppen bzw. Säuregruppen enthaltenden Lösungen möglich.j, or acid groups implemented. Of course, the order in which they are used is reversed the solutions containing the metal ions and the solutions containing the hydroxyl groups or acid groups are possible.

Als Beispiel für eine oberflächliche Beschichtung oderAs an example of a superficial coating or

4(i eine mehr oder weniger tiefe Imprägnierung der Membran mit einer flüssigen Verbindung sei erwähnt die Anwendung von flüssigen Metallverbindungen wie Titantetrachlorid oder Antinionpentachlorid oder wäßrigen Lösungen dieser Verbindungen. Auch die Anwendung von Tetrabutyltitan oder ähnlichen Verbindungen gehört in diese Gruppe.4 (i a more or less deep impregnation of the Membrane with a liquid compound should be mentioned the use of liquid metal compounds such as Titanium tetrachloride or antinion pentachloride or aqueous Solutions to these compounds. Also the use of tetrabutyltitanium or similar compounds belongs to this group.

Das in der vorangehend beschriebenen Weise in oder auf der Membran gebildete Gel aus einem Hydroxid, hydratisierten Oxid oder polybasischen Salz derThe gel of a hydroxide formed in or on the membrane in the manner described above, hydrated oxide or polybasic salt of the

ίο betreffenden Metallionen wird noch entwässert. Im allgemeinen gilt, daß mit ansteigender Entwässerungstemperatur die Korrosionsbeständigkeit der Membran und ihre Beständigkeit gegenüber mechanischen Erschütterungen größer wird. Eine Reihe der zur Debatteίο concerned metal ions is still dehydrated. in the In general, the higher the dewatering temperature, the higher the corrosion resistance of the membrane and their resistance to mechanical shocks increases. A number of those up for debate

"5 i.eisenden Metallverbindungen neigt jedoch zu einer verminderten lonenaustausch-Kapazität, wenn die Entwässerung bei zu hohen Temperaturen erfolgt. Gewöhnlich liegt die Entwässerungstemperatur zwischen 30 und 200°C. In Abhängigkeit von der Entwässerungstemperatur können auch der elektrische Widerstand und die Stromausbeute der endgültigen Membran beeinflußt werden. Beispielsweise lag bei der Elektrolyse einer Salzsole unter Verwendung einer Kationenaustauschmembran, die ein nach seiner Bildung nichtHowever, icing metal compounds tend to have a reduced ion exchange capacity if the dewatering takes place at too high temperatures. The dewatering temperature is usually between 30 and 200 ° C. Depending on the dewatering temperature, the electrical resistance and the current yield of the final be influenced membrane. for example, was the electrolysis of a brine using a r cation exchange membrane comprising a non after its formation

μ getrocknetes Zirkonphosphat enthielt, die Zellenspannung bei 3,65 V, während unter sonst gleichen Bedingungen, aber bei vorheriger vollständiger Trocknung der Membran bei !100C die Zellenspannung aufμ dried zirconium phosphate, the cell voltage at 3.65 V, while under otherwise identical conditions, but with previous complete drying of the membrane at! 10 0 C the cell voltage

4.0 V ,instieg. Im allgemeinen fiihrl eine vorherige Entwässerung oder Trocknung der Membran gegenüber einer in dieser Hinsicht unbehatidclt gebliebenen Membran zu einer vergrößerten /.ellenspanniirig. aber auch zu einer stark vergrößerten Ionen-Selektivität und damit /u einer besseren Stiomaiisbcutc. In dem vorgenannten Heispiel besaß die nichl-bchandelte Membran eine Stromausbciite von 8b%. während die zuvor entwässerte Membran die wesentlich bessere Slromaiisbcute von 96% aufwies. Im Sinne der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß nach der Einführung dos anorganischen Ionenaustauschers in cliο Membran eine Entwässcrungsbehandlung und deren Temperatur nach Maßgabe des beabsichtigten Verwendungszwecks der Membran ausgewählt und eingestellt wird.4.0 V, instig. Generally lead a previous one Dewatering or drying of the membrane compared to one that has remained untreated in this respect Membrane to an enlarged /.ellenspanniirig. but also to a greatly increased ion selectivity and thus / u a better stiomaiisbcutc. By doing The aforementioned example was owned by the nichl-bchandelte Membrane has a current output of 8%. while the previously dehydrated membrane had the significantly better slromaiisbute of 96%. In the sense of the Invention is therefore provided that after the introduction of dos inorganic ion exchanger in cliο Membrane a dehydration treatment and its temperature depending on the intended use the membrane is selected and adjusted.

Die r.rfindung ist nicht begrenzt auf einschichtige Membranen, sondern ist gleichermaßen auch anwendbar bei Membranen, die aus zwei Schichten mitThe invention is not limited to single-layer membranes, but is equally applicable in the case of membranes made up of two layers with

pa/itäten zusammengesetzt sind.pa / ies are composed.

Wenn die erfindungsgemäße Membran in eine elektrolysezelle eingebaut wird, kann mitunter, beispielsweise bei der Elektrolyse von Alkalihalogenide!!, infolge des AbI,nil's von Aufquelh orgängen eine Expansion oder, bei umgekehrtem Ablauf dieser Vorgänge eine Kontraktion der Membran eintreten, und dadurch kann sich ein Einfluß auf die Zellenspannung ergeben oiler aber eine Beschädigung der Membran. Aus diesem C!runde wird die Membran bevorzugt in einem möglichst stark aufgequollenden Zustand in die Zelle eingebaut. Gewöhnlich wird zu diesem Zweck die Membran vor dem Einbau entweder standig in einem ausreichend aufgequollenen Zustand gehalten oder einmal in heißes oder kochendes Wasser eingetaucht.When the membrane of the invention in a electrolytic cell is installed, sometimes, for example in the electrolysis of alkali halides, as a result of the ablation of swelling processes Expansion or, if these processes are reversed, a contraction of the membrane occurs, and this can have an influence on the cell voltage but damage the oiler Membrane. This circle becomes the membrane preferably in one that is as swollen as possible State built into the cell. Usually becomes too for this purpose the membrane either constantly in a sufficiently swollen state before installation held or dipped once in hot or boiling water.

Nachfolgend wird die Erfindung in zahlenmäßigen Ausführung'-beispieien und unter Bezugnahme auf die im Anhang beigefügten Tabellen näher erläutert.In the following, the invention is presented in numerical terms Execution 'examples and with reference to the explained in more detail in the attached tables.

Beispiel 1example 1

Eine Membran .ms NAEION ' 10 mn einer Dicke von etwa 250 um wurde eine Stunde lang bei 110 C getrockne1. Danach wurde die Membran bei Zimmertemperatur zun.'..'1-.si zwei Ständen king in eine 10''i>ige wäßrige I.osuhl· ·.■·:! /-!■:, >nv lchlorid und anschließend dreißig Minu'e:": \j:mi \r. eine 85l!-'iee wäßnee Lösung '.on Phosphorsäure cngetatiXht. Nach ausreichendem Auswaschen mit Wasser wurde die Membran schließlich eine Stunde Jang be; : !0 C getrocknet. Öle Menge Jos mi in die Membran eingeführten Zirkonphosphatv betrug 1.2 Gew. -1·... bezogen auf das Gewicht der ursprünglichen Membran nach der Trocknung.A membrane .ms NAEION '10 μm with a thickness of about 250 μm was dried 1 at 110 ° C. for one hour. The membrane was then placed at room temperature for two levels in a 10 '' aqueous solution. / -! ■ :,> nv chloride and then thirty minutes: ": \ j: with an 85 l! -'Iee aqueous solution of phosphoric acid. After sufficient washing with water, the membrane finally became a hour Jang be; 0 C dried oils amount Jos mi into the membrane introduced Zirkonphosphatv was 1.2 wt - 1 · ... based on the weight of the original membrane after T r ocknung!...

[3er Wa-sergehah. die Kationen- Austauschkapazita't und die Dichte der .n der Membran fixierten ionen sind ir, der Taoeiie Ϊ angegeben. Zum Vergleich sind in der Ta-elie ' auch noch die entsprechenden Werte für eine kein Z/.rkonphosphat enthaltende, ansonsten aber gleiche Membran aus NAFlON 110 angegeben.[3 wa-sergehah. the cation exchange capacity and the density of ions fixed in the membrane ir, the Taoeiie Ϊ stated. For comparison, the Ta-elie 'also the corresponding values for a containing no zinc phosphate, but otherwise the same membrane made of NAFION 110 is specified.

Der in der Tabelle 1 angegebene Wassergehalt stellt der. prozentualen Gewichtsantei! des in der Membran enthaltenen Wassers nach einem eir.s'ündigen Eintauchen der Membran in Wasser von 15:C dar. Der Wassergehalt is- für die erfindungsgemäß behandelte Sfembran deutlich geringer. Die Dichte der in der Membran fixierten Ionen liegt dementsprechend höher.The water content given in Table 1 represents the. percentage by weight! of the water contained in the membrane after the membrane has been immersed for one hour in water at 15 : C. The water content is significantly lower for the membrane treated according to the invention. The density of the ions fixed in the membrane is correspondingly higher.

Seide Membranen wurden nach einer Trocknung bei ' 'O" C zwei Stunden lane ir. Wasser ion Zimmertemperatur eingetaucht, und dann wurde mit Hilfe dieser Membranen jeweils eine Elektrolyse mit den in der Tabelle 2 genannten Bedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Elektrolyse zeigt die Tabelle i. Silk membranes were immersed after drying at "0" C for two hours in water at room temperature, and electrolysis was then carried out with the aid of these membranes in each case under the conditions specified in Table 2. The results of this electrolysis are shown in Table i .

Die 'Labelle J läßt erkennen, daß die erhöhte Dichte der in der Membran fixierten Ionen zu einer ausgezeichneten Kationen-Selektivität führt und eine erhöhte Stromausbeute erlaubt.The 'Label J shows that the increased density of the ions fixed in the membrane leads to excellent cation selectivity and a increased current yield allowed.

Beispiel c Example c

Eine Membran aus ΝΛΠΟΝ 110 mit einer Dicke von etwa 250 (im wurde auf eine Größe von etwa fxi em geschnitten und dann achtzehn Stunden lang bei I IOC getrocknet. Danach wurde die Membran eine Stunde lang in eine auf 80 C erwärmte wäßrige Lösung von 50 g Zirkonylnitrat in 100 cm1 I N-Salzsäure eingetaucht. Nach dem Herausnehmen der Membran aus dieser Lösung wurde ihre Oberfläche sehr rasch mit Eiltcrpapier abgewischt, und anschließend wurde dieA membrane made of ΝΛΠΟΝ 110 with a thickness of about 250 (im was cut to a size of about fxi em and then dried for eighteen hours at IOC. The membrane was then immersed in an aqueous solution of 50 g heated to 80 ° C. for one hour Zirconyl nitrate immersed in 100 cm of 1 N hydrochloric acid, and after the membrane was taken out of this solution, its surface was very quickly wiped with paper, and then the

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IVIL[IIIJIiUI CMI*. .1ItIIIUl. lillip III LIIIV. Jl/ il'lgL l^ilWII-ΙΛ/IVIL [IIIJIiUI CMI *. .1ItIIIUl. lillip III LIIIV. Jl / il'lgL l ^ ilWII-ΙΛ /

sung von 8OC eingetaucht. Schließlich wurde die Membran ausreichend mit lonenaustauschwasser ausgewaschen und dann achtzehn Stunden lang bei I IO C getrocknet.solution of 8OC immersed. Eventually the Membrane washed sufficiently with ion-exchanged water and then at IIO C for eighteen hours dried.

Die Kationen-Austauschkapazität der so behandelten Membran betrug 1.00 megg trockenes Membran-Material. Eine gleiche, aber nicht erfindungsgemäß behandelte Membran hatte eine Kationen-Austauschkapazitä "on 0.97 meg/g. Somit führte die erfindungsgemäße Behandlung zu einer S'Vuigen Zunahme der Kationen-Austauschkapazität.The cation exchange capacity of the membrane treated in this way was 1.00 megg of dry membrane material. An identical membrane, but not treated according to the invention, had a cation exchange capacity "on 0.97 meg / g. Thus, the treatment according to the invention led to an increase in the Cation exchange capacity.

Bei der Elektrolyse einer Salz'ole mit Hilfe dieser beiden Membranen wurden di<: in der Tabelle i angegebenen Werte erhalten. Die Elektrolyse wurde dabei unter den Bedingungen der Tabelle 2 durchgeführt. Auch hier ist wieder die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Membran zu erkennen.During the electrolysis of a salt oil with the help of this The values given in Table i were obtained for both membranes. The electrolysis was done carried out under the conditions of Table 2. Again, the superiority of the to recognize membrane according to the invention.

Beispiele 3 bis 5Examples 3 to 5

Drei Membranen aus NAFlON ilO mit einer Dicke von etwa 250 um wurden eine Stunde lang bei 110 (.' getrocknet. Danach wurden die Hydroxide bzw. polybasischen Salze der in der Tabelle 1 angegebenen Metallionen in die betreffenden Membranen eingeführt.Three membranes made of NAFlON ilO with a thickness of about 250 µm were measured for one hour at 110 (. ' dried. The hydroxides or polybasic salts were then given in Table 1 Metal ions introduced into the membranes concerned.

Aus den entsprechenden Werten der Tabelle i ergibt sich, daß im Vergleich zu einer richi erfindung'-L'emäß behandelten, aber sonst gleichen Membran aus NAI ION UO ebenso wie bein; Beispiel ! der Wassergehalt vermindert und die D'chte der in der Membran *■ \lertcn Ionen vergrößert ist.From the corresponding values in table i it follows that in comparison to a rich invention'-L'emäß treated, but otherwise the same membrane made of NAI ION UO as well as bein; Example ! the water content diminished and the third in the membrane Ion is enlarged.

Beispie! tiExample! ti

Eine Membran aus NAFION '. 10 mit einer Dicke von etwa 250 um wurde zehn Minuten lang in eine auf 80 bis 9Q:C erwärmte wäßrige Losung von 50 g Zirkonylnitrat ir !00cm: ! N-Salzsäure eingetaucht. Nach dem Herausnehmen wurde die Oberfläche der Membran ausreichend trockengewischt, und dann wurde die Membran zwanzig Minuten lang in eine 2O°-'oige wäßrige NaOH-Lösung ',on !007C eingetaucht. Dabei wurde eine Gel-Bildung in der wäßrigen NaOH-Lösung kaum beobachtet. Nachdem die Membran aus der NaOH-Lösung herausgenommen und mit Wasser gewaschen war. wurde sie sofort zehn Minuten lang in eine auf 120rC erwärmte 8O°oige wäßrige Phosphorsäure-Lösung eingetaucht. Dabei wurde die Membran weißlich, wogegen die Bildung eines Geis aus Zirkon-□hosoha: in der wäßrieen Phosphorsä'ure-LösunEA membrane from NAFION '. 10 having a thickness of about 250 m was immersed in a 80 to 9Q ten minutes: C ir heated aqueous solution of 50 g of zirconyl nitrate 00cm!:! N-hydrochloric acid immersed. After removing the surface of the membrane was sufficiently wiped dry, and then the membrane was twenty minutes in a -'oige 2O ° NaOH aqueous solution 'on! Immersed 00 7 C. Gel formation was hardly observed in the aqueous NaOH solution. After the membrane was taken out of the NaOH solution and washed with water. it was immediately for ten minutes in a 120 C r on heated 8O ° strength aqueous phosphoric acid solution immersed. The membrane became whitish, whereas the formation of a gel from zirconium □ hosoha: in the aqueous phosphoric acid solution

überhaupt mehl beobachtet wurde. Die Phosphorsäure konnte also wiederverwendet werden. Die Membran wurde nach erneutem Waschen mit Wasser eine Stunde lang bei 1 10" C getrocknet und dann einen Tag lang bei Zimmertemperatur gelagert. Die Konzentration des auf diese Weise in die Membran eingeführten Zirkonphosphats bzw. des Zirkons und Phosphors wurde mit der Röntgenfluoreszcnz-Methode gemessen. Die Meßer- ·, :bnisse sind in der Tabelle 4 angegeben.flour was observed at all. The phosphoric acid could therefore be reused. The membrane was washed again with water and dried for one hour at 110.degree. C. and then for one day at Stored at room temperature. The concentration of the zirconium phosphate introduced into the membrane in this way and the zirconium and phosphorus were measured by the X-ray fluorescence method. The knife- ·,: Results are given in Table 4.

Mit der so hergestellten Membran, und /war mit einem wirksamen Elächengebiet von 25 cm-, wurde eine Salzsole elcktrolysiert. Die Elektrolyse-Bedingungen sind in der Tabelle 2 angegeben, während die erhaltenen Ergebnisse in der Tabelle 5 erscheinen.With the membrane produced in this way, and / was with an effective surface area of 25 cm, a Elcktrolysiert brine. The electrolysis conditions are shown in Table 2, while the results obtained appear in Table 5.

H e i s ρ i e I 7H e i s ρ i e I 7

[•ine Membran aus NAIK)N lit) vom Siilfonsäure-Typ und mit einer Dicke von etwa 250 μιΐι wurde eine Stunde lang bei 100 ( getrocknet und dann fünfzehn Stunden lang bei Zimmertemperatur in eine JO'Voiue wäßrige Lösung von ZrO(NOi); 2II;() eingetaucht. Danach wurde die Membran in eine K1J11ZiHgC wäßrige Phosphorsäure-Lösung eingetaucht, anschließend mit Wasser gewaschen und schließlich eine Stunde lang bei 100 ( getrocknet. So ergab ',ich eine Membran mit einem Gehalt ν··:ι >.() Gew.-% Zirkonsphosphat. bezogen auf das Gewicht der ursprünglichen Membran. Weiterhin wurde eine entsprechende Membran aus NAfK)N 110 vom Natriiimsulfonat-Typ in gleicher Weise behandelt. Die dabei in die Membran eingeführte Menge an Zirkonphosphat betrug 7.4 Gew.-"/n. bezogen ■nif das Gewicht acc ursprünglichen Membran.[• A membrane from NAIK) N lit) of the silicon acid type and with a thickness of about 250 μιΐι was dried for one hour at 100 (and then for fifteen hours at room temperature in a JO'Voiue aqueous solution of ZrO (NOi); 2II; (). The membrane was then immersed in a K 1 J 11 ZiHgC aqueous phosphoric acid solution, then washed with water and finally dried for one hour at 100 (. This resulted in a membrane with a content ν ·· : ι>. ()% by weight of zirconium phosphate, based on the weight of the original membrane. Furthermore, a corresponding membrane made of NAfK) N 110 of the sodium sulfonate type was treated in the same way. The amount of zirconium phosphate introduced into the membrane was 7.4 Wt .- "/ n. Based on ■ nif the weight acc original membrane.

Sowohl die Membran vom Sulfonsäure-Tvp als auch die Membran vom Natiiiimsulfonat-Typ wurden an schließend noch einmal in der vorangehend beschriebenen Weise behandelt. Dabei stieg der Gehalt an Zirkonphosphat in den Membranen auf 11.2 Gew."Zo bzw I 3.8 Gew.-"/" an. jeweils wieder bezogen auf das Gewicht der ursprünglichen Membran.Both the membrane from the sulfonic acid type and the sodium sulfonate-type membrane were on finally treated again in the manner described above. The salary increased Zirconium phosphate in the membranes to 11.2% by weight "Zo or I 3.8% by weight" / "in each case based on the Weight of the original membrane.

Im Anschluß daran erfolgte eine dritte behandlung zur Einführung von weiterem Zirkonphosphat in die Membranen. Bei der Membran vom Sulfonsäure-Typ war diese Behandlung wieder der zuvor genannten Behandlung gleich, und es ergab sich ein Anstieg des Zirkonphosphat-Gchalts auf 17.3 Gew-%. Die Membran vom Natriumsulfonat-Tsp wurde in der dritten Behandlungsstufe dagegen etwas anders behandelt. Sie wurde nach dem Ende der zweiten Behandlungsstufe eine Stunde lang bei 100 C in siedendes Wasser eingetaucht, danach fünfzehn Stunden lang in eine J0%ige wäßrige Lösung von ZrO(NOi).'■ 2 H:O gegeben, anschließend eine Stunde lang in eine 85°/oige wäßrige Phosphorsäure-Lösung eingetaucht, schließlich mit Wasser gewaschen und dann eine Stunde lang bei 100 C getrocknet. Als Ergebnis stieg der Gehalt an Zirkonphosphat in dieser Membran auf 23.5 Gew.-% an. auch wieder bezogen auf das Gewicht der ursprünglichen Membran.This was followed by a third treatment to introduce more zirconium phosphate into the membranes. In the case of the sulfonic acid type membrane this treatment was again the same as the treatment mentioned above and there was an increase in Zirconium phosphate content to 17.3% by weight. The membrane from the sodium sulfonate-Tsp was in the third Treatment level, on the other hand, is treated a little differently. She was after the end of the second stage of treatment Immersed in boiling water for one hour at 100 C, then in one for fifteen hours 10% aqueous solution of ZrO (NOi). '■ 2 H: O given, then immersed for one hour in an 85% aqueous phosphoric acid solution, finally washed with water and then dried at 100 ° C. for one hour. As a result, the salary increased Zirconium phosphate in this membrane to 23.5 wt .-%. again based on the weight of the original Membrane.

Aus diesem Beispiel ergibt sich, daß die Menge an in die Membran eingeführtem Zirkonphosphat durch die Behandlungsbedingungen variiert werden kann.From this example it can be seen that the amount of in the zirconium phosphate introduced into the membrane can be varied by the treatment conditions.

Beispiel 8Example 8

Innerhalb eines aus rostfreiem Stahl bestehenden Polymerisationsgefäßes wurden plane Glasplatten und Teflon-Netze (letztere als Verstärkungseiemente) in sandwichartiger Form angeordnet. Dann wurde είπε Monomeren-Mischung, bestehend aus 65 Gewichtsteilen Styrol, 35 Gewichlsleilen Divinylbenzol und I Gewichtsteil Benzoilperoxid (als Polymerisations-Initiator) zwischen die Glasplatten eingeführt. Die Polymerisation wurde in einer Stickstoff-Atmosphäre bei 60 C vorgenommen und dauerte sechzehn Stunden. Anschließend wurde die Masse innerhalb des Polymerisationsgefäßes auf eine Temperatur von 80" C eingestellt und drei Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten. Dann konnte eine Membran aus Styrol-Divinylbenzol aus dem Gefäß entnommen werden. Diese Membran wurde durch dreistündiges Einlegen in Äthylendichlorid bei Zimmertemperatur aufgequollen und dann sechzig Stunden lang in 98%ige konzentrierte Schwefelsäure bei 40'C eingetaucht. Das ergab eine Sulfonierung, d. h. es wurde eine Kationen-Austauschmembran gebildet. Die Dichte tier in tier Membran fixierten Ionen betrug !.2 meg/g H>O bei bO'C.Flat glass plates and were placed inside a stainless steel polymerization vessel Teflon nets (the latter as reinforcement elements) arranged in a sandwich-like form. Then became είπε Monomer mixture consisting of 65 parts by weight of styrene, 35 parts by weight of divinylbenzene and I. Part by weight of benzoil peroxide (as a polymerization initiator) introduced between the glass plates. The polymerization was done in a nitrogen atmosphere at 60 C and lasted sixteen hours. Afterward the mass within the polymerization vessel was adjusted to a temperature of 80 "C and three Maintained at this temperature for hours. Then a membrane made of styrene-divinylbenzene could be made from the Be removed from the vessel. This membrane was made by soaking in ethylene dichloride for three hours Swollen at room temperature and then immersed in 98% concentrated sulfuric acid for sixty hours immersed at 40'C. This resulted in sulfonation; H. a cation exchange membrane was formed. The density of ions fixed in the animal membrane was ! .2 meg / g H> O at bO'C.

Diese Membran wurde anschließend dreißig Minuten lang in eine am Sieden gehaltene J0"/oige wäßrige Lösung von Natriummolybdat eingetaucht und dann dreißig Minuten lang in eine auf 100 C" gehaltene gesättigte Lösung von SnCL > 1 IjC) in 1 N-Salzsäure überfuhr;. Auf diese Weise wurde Zinnmolybdat in tier Membran gebildet, und zwar in einer Menge von 0>) Gew.-°/o. bezogen auf das Gewicht tier ursprünglichen Membran. Es wurde dabei beobachtet, daß eine leicht gelbliche Masse aus Zinnmolybdat innerhalb der Membran niedergeschlagen wurde. Die Dichte tier in der Membran fixierten Ionen betrug 3.6 meg'g ILO bei hO'C und war damit höher als der entsprechende Wert für die unbehandelte Membran.This membrane was then immersed in a boiling 10% aqueous solution for thirty minutes Solution of sodium molybdate immersed and then held in a 100 ° C "for thirty minutes saturated solution of SnCl> 1 IjC) in 1N hydrochloric acid ran over ;. In this way tin molybdate became animal Membrane formed, in an amount of 0>) wt.%. based on the weight of the original animal Membrane. It was observed that a slightly yellowish mass of tin molybdate within the Membrane was depressed. The density of the ions fixed in the membrane was 3.6 meg'g ILO at hO'C and was thus higher than the corresponding value for the untreated membrane.

Beispiele 9 und 10Examples 9 and 10

Es wurde von einer Membran NATION 340 ausgegangen. Das ist eine Kationenaustauschmembran vom Natriumsulfonat-Typ. bei der zwei Membranen vom Typ EW-IIOO und EW-1500 mit zwischenliegcnden Netzen aus Äthylentetrafluorid-Harz und Rayon aufeinander laminiert sind. Diese Membran wurde vier Stunden lang bei Zimmertemperatur in eine 50'Miige wäßrige Lösung von Zirkonylchlorid eingetaucht. Danach wurde ihre Oberfläche mit Eilterp:.pier trockengewischt, und dann wurde die Membran in eine 85%ige wäßrige Phosphorsäure-Lösung überführt. Dabei bildete sich in der Membran Zirkonphosphat in einer Menge von 3.2 Gew.-0Zo. bezogen auf das Gewicht der ursprünglichen Membran.A NATION 340 membrane was assumed. This is a sodium sulfonate type cation exchange membrane. in which two membranes of the type EW-10000 and EW-1500 are laminated to one another with intermediate nets made of ethylene tetrafluoride resin and rayon. This membrane was immersed in a 50% aqueous solution of zirconyl chloride at room temperature for four hours. Thereafter, its surface was wiped dry with Eilterp: .pier, and then the membrane was transferred to an 85% aqueous phosphoric acid solution. In this case formed in the membrane of zirconium phosphate in an amount of 3.2 wt 0 Zo. based on the weight of the original membrane.

Zwei Proben der so behandelten Membran wurden nach dreißig Minuten aus der Phosphorsäure-Losung entnommen, ausreichend mit Wasser gewaschen und danach jeweils eine Stunde lang bei 110°C (Beispiel 9) bzw. bei 75"'C (Beispiel 10) getrocknet. Beide so getrockneten Proben wurden anschließend zwei Tage lang in Wasser von Zimmertemperatur gelagert und dann zur Durchführung einer Elektrolyse in eine Elektrolysezelle eingebracht. Dabei lag jeweils die Seite mit der Membran vom Typ EW-IlOO zur Anode der Zelle hin.Two samples of the membrane treated in this way were removed from the phosphoric acid solution after thirty minutes removed, washed sufficiently with water and then for one hour at 110 ° C (Example 9) or at 75 ° C. (Example 10). Both samples dried in this way were then dried for two days stored in water at room temperature for a long time and then placed in a for electrolysis Electrolytic cell introduced. In each case, the side with the membrane of the EW-ILOO type faced the anode of the Cell.

Die Elektrolyse wurde unter den in der Tabelle 2 angegebenen und mit dem Beispie! I gleichen Bedingungen durchgeführt, die Elektrolyse-Ergebnisse zeigt die Tabelle 5. Zum Vergleich wurde dabei auch noch eine Membran aus NAFION 390 gemessen, die der Membran gemäß Beispiel 9 gleich behandelt war, aber kein Zirkonphosphat enthielt.The electrolysis was carried out under the conditions given in Table 2 and with the example! I same Conditions carried out, the electrolysis results are shown in Table 5. For comparison, was also used another membrane made of NAFION 390 was measured, which was treated in the same way as the membrane according to Example 9, but contained no zirconium phosphate.

Die Membran vom Typ NAFION 390 ergibt von Natur aus eine relativ hohe Stromausbeute, da sie eine aus zwei lonenaustauschmembranen mit unterschiedli-The NAFION 390 type membrane naturally has a relatively high current yield because it is a of two ion exchange membranes with different

IlIl

chert Ionen-Austauschkapazität en zusammengesetzte Membran ist. Wenn in diese Membran zusätzlich noch Zirkonphosphat eingeführt ist, steigt die Zellenspannung zwar geringfügig an, aber zugleich ergibt sich auch eine außerordentlich starke Zunahme der Stromausbeule. die wesentlich über der .Stromausbeute der nicht erfindungsgemäß behandelten Membran liegt.chert ion exchange capacity en compound Membrane is. If zirconium phosphate is also introduced into this membrane, the cell voltage increases although slightly, but at the same time there is also an extraordinarily strong increase in the current bulge. which is substantially above the current yield of the membrane not treated according to the invention.

Die Gründe dafür, daß eine Membran vom Typ NAFION 390, Hie aus zwei miteinander verbundenen lonenaustauschrnembranen mit unterschiedlicher lonenaustausch-Kapazität besteht, gegenüber einer einschichtigen Membran eine bessere Stromausbeute ergibt, sind noch nicht geklärt. Ils kann aber angenommen werden, dall die Membran vom Typ F'VV-1500 in Wasser nur eine verhältnismäßig geringe /\ufc|uelltendenz zeigt und damit in der Elektrolvse-I.ö-Miiig eine höhere Dichte an in tier Membran fixierten Ionen besitzI. was eine entsprechend große Ionenaustausch-Kapazität bedeutet. Dies kann die KoIIe einer Barriere spielen, durch welche die Diffusion von I lydroxyl-Gruppen von der Kathode her verhindert wird Weiterhin kann in der Nähe der Grenzfläche /wischen der Membran vom Typ LW 1500 und tier Membran vom Typ EW-I lOOdie lonenaustausch-Kapa-/ität der Membran EWI 100 ihren eigenen speziellen Wert haben, indem dort die Aufquelltcndenz dieser Membran in Wasser durch die Rindimg mit de ι Membran FW-I 500 unterdrückt wird. Dies kann in der Nähe der Grenzflächen zwischen den beiden Membranen zu einer Erhöhung der Dichte der in der Membran F.W-I 100 fixierten Ionen führen.The reasons that a membrane of the type NAFION 390, ie H of two interconnected lonenaustauschrnembranen with varying ion exchange capacity is compared with a single-layer membrane has a better current efficiency results are not yet clarified. It can, however, be assumed that the membrane of the type F'VV-1500 shows only a relatively low tendency to build up in water and thus has a higher density of ions fixed in the membrane in the electrolysis. which means a correspondingly large ion exchange capacity. This can act as a barrier through which the diffusion of hydroxyl groups from the cathode is prevented - / ity of the membrane EWI 100 have their own special value in that the swelling tendency of this membrane in water is suppressed by the fact that the membrane FW-I 500 is used. This can lead to an increase in the density of the ions fixed in the FW-I 100 membrane in the vicinity of the interfaces between the two membranes.

Wenn in diese Membran nun ein anorganischer Ionenaustauscher eingeführt wird, wird er wahrscheinlich in den Bereichen der Membran stärker haften, in denen schon eine erhöhte Dichte der in der Membran fixierten Ionen vorhanden ist. Dadurch wird diese lonendichte zusätzlich vergrößert, was zur Folge hat. daß die kennzeichnenden Merkmale der Membran weiter verbessert werden und sich eine extrem hohe Kationen-Selektivität einstellt.If an inorganic ion exchanger is now introduced into this membrane, it will likely be Adhere more strongly in those areas of the membrane in which there is already an increased density of the membrane in the membrane fixed ions is present. As a result, this ion density is additionally increased, which has the consequence. that the characteristic features of the membrane are further improved and become extremely high Cation selectivity adjusts.

Beispiel IlExample Il

Eine Lage zuvor in eine 10%igc wäßrige Lösung von Zirkonylchlorid eingetauchtem Filterpapier wurde auf die mit der Membran EW-1500 versehene Seite einer zweilagigen Membran vom Typ NAFION J90 (Natriumsulfonat-Typ) aufgelegt und dort fünfzehn Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Danach wurde die Filterpapier-Lage abgenommen und statt dessen auf die zuvor behandelte Seite der Membran eine andere Lage von Filterpapier aufgelegt, die mit einer 85n/oigen wäßrigen Phosphorsäure-Lösung getriinkt war. Auf diese Weise wurde Zirkonphosphat nur auf die EW-1500-Seite der Membran von Typ NAFION 390 eingeführt.A layer of filter paper previously immersed in a 10% aqueous solution of zirconyl chloride was placed on the side of a two-layer membrane of the NAFION J90 type (sodium sulfonate type) provided with the EW-1500 membrane and left there for fifteen minutes at room temperature. Thereafter, the filter paper layer has been removed and instead placed another layer of filter paper on the above-treated side of the membrane, which was getriinkt with a 85 n / o aqueous solution of phosphoric acid. In this way, zirconium phosphate was only introduced on the EW-1500 side of the NAFION 390 type membrane.

Nach ausreichendem Waschen mit Wasser wurde die Membran eine Stunde lang bei 1IO°C getrocknet und dann eine Stunde lang in Wasser von 15"C gelagert. Die eingeführte Menge an Zirkonphospaht betrug 0.23 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der ursprünglichen Membran.After washing sufficiently with water, the membrane was dried at 110 ° C. for one hour and then stored for one hour in water at 15 "C. The The amount of zirconium phosphate introduced was 0.23% by weight based on the weight of the original Membrane.

Die so behandelte Membran wurde ähnlich wie bei den Beispielen 9 und IO in eine Elektrolysezelle eingebaut, wobei die EVV-1 lOO-Seile wieder zur Anode hin lag. Die Elektrolyse wurde unter den in der Tabelle 2 angegebenen Bedingungen durchgeführt, die wieder mit den Bedingungen bei den Beispielen I sowie 4 und 10 übereinstimmen. Die Ergebnisse der Elektrolyse zeigi die Tabelle 3. und auch dort ist wiederum die sehr gute Kationen-Selektivität der Membran zu erkennen.The membrane treated in this way was similar to Examples 9 and 10 in an electrolytic cell built in, with the EVV-1 100 ropes back to the anode lay down The electrolysis was carried out under the conditions given in Table 2, again with the conditions in Examples I and 4 and 10 match. The results of the electrolysis show Table 3, and again there is the very good one Recognize cation selectivity of the membrane.

Beispiel 12Example 12

Eine Membran aus NAFION 315 vom Sulfonsiiurc-Typ (eine gebundene Membran aus einer Schicht EW-1100 und einer Schicht EW-1500 mit einem Netz aus Äthylentetrafluorid-Harz dazwischen) wurde zwei Stunden lang in eine 85°/oige wäßrige l'hosphorsäure-Lösung von 1200C eingetaucht und dann, nach ausreichendem Abwischen der Membranoberfläche, zehn Minuten lang in eine IO°/oige wäßrige Lösung von Zirkonylchlorid von 100"C gegeben. Nach ausreichendem Waschen mit Wasser wurde die Membran dann zwei Stunden lang bei 110" C getrocknet. Die Menge des so in die Membran eingeführten Zirkonphosphats betrug etwa 3 Gew.-%. bezogen auf das Gewicht der ursprünglichen Membran.A sulfonic-type NAFION 315 membrane (a bonded membrane composed of a layer of EW-1100 and a layer of EW-1500 with a mesh of ethylene tetrafluoride resin in between) was immersed in an 85% aqueous phosphoric acid solution for two hours dipped of 120 0 C and then immersed in an IO ° / o aqueous solution of zirconyl chloride of 100 after sufficient wiping the membrane surface, a ten minute "optionally C. after sufficiently washing with water, the membrane was then for two hours at 110" dried C . The amount of the zirconium phosphate thus introduced into the membrane was about 3% by weight. based on the weight of the original membrane.

Mit dieser Membran wurde wiederum eine Elektrolyse durchgeführt, wobei wiederum die EWl 100-Seite zur Anode hin lag. Die Elektrolyse-Bedingungen sind in der Tabelle 2 angegeben und entsprechen denen des Beispiels 1 und der Beispiele 9 bis II, jedoch mit der Ausnahme, daß die Zellentemperatur 707C betrug. Die Ergebnisse der Elektrolyse sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt. Dabei sind zum Vergleich auch wieder die Daten angegeben für die zugrundegelegte Membran aus NAFION 315 ohne einen Gehalt an Zirkonphosphat.This membrane was again used for electrolysis, with the EW1 100 side again facing the anode. The electrolysis conditions are shown in Table 2 and are similar to those of Example 1 and Examples 9 to II, however, that the cell temperature was, except 70 C 7. The results of the electrolysis are summarized in Table 3. For comparison, the data are again given for the underlying membrane made of NAFION 315 without a content of zirconium phosphate.

Tabelle 1Table 1

Eigenschaften der MembranenProperties of the membranes

Anorganischer Ionenaustauscher
Metallion Anion
Inorganic ion exchanger
Metal ion anion

Membranmembrane IonenaustauschIon exchange Dichte derDensity of Mengelot WassergehaltWater content Kapazitätcapacity fixierten Ionenfixed ions (Gew.-\)(Wt .- \) bei 15 C at 15 C (meg/g(meg / g (meg/g HiO)(meg / g HiO) (Gew.-%)(Wt .-%) trockenes Harz)dry resin) 1.021.02 9.79.7 1.21.2 10.510.5 0.980.98 7.87.8 -- 12.612.6 1.001.00 0.970.97

Beispiel 1
Vergleich 1
example 1
Comparison 1

Beispiel 2
Vergleich 2
Example 2
Comparison 2

ZirkonZircon

ZirkonZircon

Phosphorsäurephosphoric acid

OHOH

1 !'ΓΙμ'Ι/ιι .J 1 ! 'ΓΙμ'Ι / ιι .J

1313th

MchillinnMchillinn

Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Vergleich 3Example 3 Example 4 Example 5 Comparison 3

Titan Ccr (IV) Ccr (IV)Titanium Ccr (IV) Ccr (IV)

Anilinaniline

L Iu IL Iu I

Oll Oll MolvbdänsiiurcOll Oll Molvbdänsiiurc

Mein In.inMy in.in IonenaustauschIon exchange Dichte derDensity of \1cnuc\ 1cnuc W.isscrech.illW.isscrech.ill K.ipa/il.ilK.ipa / il.il Imcilcn IononImcilcn Ionon K icw ιK icw ι lic ι l< (lic ι l <( (ηιομ'μ(ηιομ'μ (im-μ/μ If-(I)(im-μ / μ If- (I) ((ic«.· I((ic «. · I trockenes 11,π/Idry 11, π / I 9.19.1 0.320.32 11.411.4 11.711.7 2.32.3 ().(ι ( ). (ι ('.8 ( '.8 1.81.8 10.710.7

7.S7.S

Tabelle 2Table 2

I! I c kl ro Iy se bedingungenI! I c kl ro Iy se conditions

Hcispicle I sewie 1I 1?Hcispicle I sewie 1 I 1? Beispiel :Example : UcispiL-l (■UcispiL-l (■ Anodeanode Titan-R lithe ni Li ni-Ox idTitan-R lithe ni Li ni-Ox id (iraphil(iraphil ritan-Rutheniiim-()\!iritan-rutheniiim - () \! i Kathodecathode Net/ aus rostfreiem StahlNet / stainless steel Stahlstole Stahlstole (8 Tyler-Ma s clic η)(8 Tyler-Ma s clic η) Absland A node-KathodeAbsland A node cathode 5 mm5 mm 10 mm10 mm Kl mmKl mm Sole-Kon/enlralionBrine con / enlralion 26",,26 ",, 2(i"..2 (i ".. 2(V-2 (V- /ellenlemperaUir/ ellenlemperaUir 80 ( (70 C bei Beispiel 12)80 ((70 C for example 12) 50 ('50 (' 50 55 c50 55 c StromdichteCurrent density 20 A/dm"20 A / dm " 2!) Λ/dm'2!) Λ / dm ' 2(1 \ /dm'2 (1 \ / dm '

Tabelle 3Table 3 N.iOII-Kiin/enlr.ilion in
der Kathodenkamnier
N.iOII-Kiin / enlr.ilion in
the cathode chamber
/eilen·.
l\ 1
/ rush ·.
l \ 1
p.iiiniiiii:p.iiiniiiii: Sir.im
I I
Sir.im
II
r.lektrolyseergebnisser. electrolysis results 21.2%
18.0",
21.2%
18.0 ",
3.653.65 "6
"(I
"6
"(I.
4.2 N
4.1 N
4.2 N
4.1 N
3.S
3.S
3.S
3.S
SISI
Beispiel 1
Vergleich I
example 1
Comparison I.
6 N6 N. 4.0
3. S
4.0
3rd p
(■"(■ "
Beispiel 2
Vergleich 2
Example 2
Comparison 2
22.6-22.6- ^ -^ - 04.004.0
Beispiel 6
Vergleich 6
Example 6
Comparison 6
20.0%
20 1%
20.0%
20 1%
S 4S 4
Beispiel 11Example 11 Beispiel 12
Vergleich 12
Example 12
Comparison 12

TabelleTabel

Gehalt der Membran gemä'B Beispiel 6 an ZirkonphosphatZirconium phosphate content of the membrane according to Example 6

Gewicht ZrWeight Zr XX 100100 G ewG ew ichtot PP. ·: loo·: Loo GcuichGcuich ; 7-PO,; 7-PO, j I 'f.'j I 'f.' ZrZr .l-.orhTiini-.l-.orhTiini- Gesamt*)Total*) GesGes ami"ami " II. GesaGesa rr.i"irr.i "i : PO.: PO.

2.30 0.16 :.7(52.30 0.16:. 7 ( 5th

*) Gesamt = Gesamtaewichi der Membran.*) Total = total weight of the membrane.

4.694.69

Tabelle 5Table 5

Einfluß der TroLknungsteniperalur auf die HlektmlyseergebnisseInfluence of dryness teniperalur on the heat lysis results

Trocknungs- NaOII-Knn/eiuruliiin /eilen- SlrnmausheuleDrying NaOII-Knn / eiuruliiin / rushing slrnmaushule

temperalLir in der Kalhudenkanimer spannung (";,)temperalLir in the Kalhudenkanimer tension (";,)

C- (V)C- (V)

Beispiel 9 HO 24,0",;,Example 9 HO 24.0 ",;,

Beispiel 10 75 22,3%Example 10 75 22.3%

Vergleich 9 f H) 110 21.7%Comparison 9 f H) 110 21.7%

4,04.0 95,395.3 3,93.9 93,293.2 3,603.60 87,887.8

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Kationenaustauschermembranen aus einem fluorhaltigen, korrosionsbeständigen Ionenaustauscherharz, das Sulfonsäure-, Carboxyl- oder Phenol-Gruppen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus dem Ionenaustauscherharz hergestellte Membran zunächst mit einer flüssigen oder in einem in Lösungsmittel gelösten, den wasserunlöslichen anorganischen Ionenaustauscher bildenden Verbindung, welche als Kation Zirkon, Titan, Zinn (IV), Cer, Thor, Lanthan, Mangan (II), Silizium, Niob, Tantal, Antimon (V), Molybdän (Vl), Antimon (III), Wismut, Indium, Mangan (III), Eisen (III), Gallium, Aluminium, Kadmium, Zink, Magnesium, Berryllium und/ oder Hafnium enthält, behandelt wird und danach in eine Lösung, die das Kation in ein Hydroxid, hydratisiertes Oxid oder polybasisches Salz als anorganischen Ionenaustauscher umwandelt, eingetaucht und anschließend getrocknet wird, wobei die Menge des in die Membran eingeführten anorganischen Ionenaustauschers 0,01 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der ursprünglichen Membran, beträgt.Process for the production of cation exchange membranes from a fluorine-containing, corrosion-resistant Ion exchange resin which contains sulfonic acid, carboxyl or phenol groups, characterized in that one of the ion exchange resin produced membrane initially with a liquid or in an in Solvent-dissolved compound forming the water-insoluble inorganic ion exchanger, which as cation zircon, titanium, tin (IV), cerium, thor, lanthanum, manganese (II), silicon, niobium, tantalum, Antimony (V), molybdenum (Vl), antimony (III), bismuth, indium, manganese (III), iron (III), gallium, aluminum, Contains cadmium, zinc, magnesium, berryllium and / or hafnium, is treated and then in a solution that converts the cation into a hydroxide, hydrated oxide, or polybasic salt as inorganic ion exchanger is converted, immersed and then dried, the Amount of the inorganic ion exchanger introduced into the membrane 0.01 to 30% by weight, based on the weight of the original membrane. Ionenaustauschmembranen bestehen aus einem polymeren Ionenaustauschharz bzw. enthalten ein solches. Sie können bei der Elektrodialyse oder der Elektrolyse insbesondere von wäßrigen Lösungen oder in zahlreichen anderen entsprechenden Fällen verwendet werden. In neuerer Zeit hat die industrielle Bedeutung der Ionenaustauschmembranen stetig zugenommen. So werden beispielsweise Ionenaustauschmembranen mit Kationen-Selektivität in steigendem Umfang bei der Erzeugung von gasförmigem Halogen, gasförmigem Wasserstoff und kaustischem Alkali durch Elektrolyse von wäßrigen Alkalihalogenid-Lösungen eingesetzt. Da diese Produkte wichtige und von der Industrie in großen Mengen benötigte Chemikalien darstellen, ergibt sich folglich in der Praxis ein steigender Bedarf an Ionenaustauschmembranen mit größtmöglicher Leistungsfähigkeit.Ion exchange membranes consist of or contain a polymeric ion exchange resin such. You can in electrodialysis or electrolysis in particular of aqueous solutions or can be used in numerous other appropriate cases. In more recent times the industrial The importance of ion exchange membranes has increased steadily. For example, ion exchange membranes are used with cation selectivity to an increasing extent in the production of gaseous halogen, gaseous hydrogen and caustic alkali by electrolysis of aqueous alkali halide solutions used. As these products are important chemicals that are required in large quantities by industry represent, there is consequently an increasing need for ion exchange membranes in practice greatest possible performance. Für die Leistungsfähigkeit einer Ionenaustauschmembran kommt es entscheidend darauf an, daß sie auch unter erschwerten Betriebsbedingungen, insbesondere bei Betriebsweisen mit niedrigem Energieverbrauch, ausreichend beständig und haltbar ist. Um den Energieverbrauch einer Elektrolysezelle zu vermindern, sind ein Absenken der Zellenspannung und eine Erhöhung der Stromausbeute erforderlich. Wenn nun beispielsweise bei der Elektrolyse einer wäßrigen Alkalihalogenid-Lösung mit erhöhter Stromausbeute gearbeitet wird, muß eine Kationenaustauschmembran mit möglichst hoher Kationen-Selektivität verwendet werden. Generell hängt die Ionen-Selektivität einer lonenaustauschmembran ab von der Dichte der in der Membran fixierten Gegenionen, d. h. der relativen Menge an fixierten Gegenionen, bezogen auf den Wassergehalt der Membran. Somit ergibt sich eine Erhöhung der Kationen-Selektivität dadurch, daß die Dichte der in der Membran fixierten Anioncn erhöht wird. Wenn jedoch zu diesem Zweck einfach mehr Anionen in die Membran eingeführt werden, nimmt auch die hydrophile Natur der Membran entsprechend stark zu, so daß die Membran im Betrieb eine entsprechend vergrößerte Wassermenge aufnimmt und stärker aufquillt. Da sich dadurch aber wieder die Dichte der in der Membran fixierten Anionen vermindert, ist es durch diese Maßnahme nicht möglich, die Dichte der in der Membran fixierten Ionen wirksam zu erhöhen.For the performance of an ion exchange membrane, it is crucial that it also under difficult operating conditions, especially in operating modes with low energy consumption, is sufficiently resistant and durable. To reduce the energy consumption of an electrolysis cell, it is necessary to lower the cell voltage and increase the current yield. If now for example in the electrolysis of an aqueous alkali metal halide solution with increased current efficiency is carried out, a cation exchange membrane with the highest possible cation selectivity must be used will. In general, the ion selectivity of an ion exchange membrane depends on the density of the Membrane fixed counterions, d. H. the relative amount of fixed counterions, based on the Water content of the membrane. Thus there is an increase in the cation selectivity in that the The density of the anions fixed in the membrane is increased. However, if for this purpose simply more Anions are introduced into the membrane, so does the hydrophilic nature of the membrane accordingly too, so that the membrane absorbs a correspondingly increased amount of water during operation and swells up more. But since this again reduces the density of the anions fixed in the membrane, it is this measure makes it impossible to effectively increase the density of the ions fixed in the membrane. Um die Aufquelltendenz der Membran zu unterdrükken, wurde bereits vorgeschlagen, das die Membran bildende polymere Material hochgradig zu vernetzen bzw. die Membran aus zwei aufeinanderliegenden Schichten herzustellen. Diese Gegenmaßnahmen werden jedoch kompensiert durch eine Abnahme der mechanischen Festigkeit und eine Zunahme des elektrischen Widerstandes der Membran, so daß sich im Ergebnis keine Verbesserung der Gesamt-Leistungsfähigkeit der Membran einstellt.In order to suppress the swelling tendency of the membrane, it has already been proposed that the membrane forming polymeric material to a high degree or the membrane from two superimposed To make layers. However, these countermeasures are compensated for by a decrease in the mechanical strength and an increase in the electrical resistance of the membrane, so that in the The result is no improvement in the overall performance of the membrane. Mit der Erfindung soll die Leistungsfähigkeit einer Kationenaustauschmembran verbessert werden und insbesondere eine Kationenaustauschmembran geschaffen werden, die bei optimalen mechanischen und elektrischen Werten eine ausgezeichnete Kationen-Selektivität aufweist Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch erreicht.With the invention, the performance of a cation exchange membrane is to be improved and In particular, a cation exchange membrane can be created, which at optimal mechanical and electrical values has excellent cation selectivity. This aim is achieved according to the invention achieved by a method according to claim. Die Erfindung beruht auf der konsequenten Ausnutzung der Erkenntnis, daß der Wassergehalt der Membran, der für die Dichte der in der Membran fixierten Anionen bestimmend ist, durch Einführung einer dritten Substanz in die Membran vermindert werden kann. Wenn diese dritte Substanz ein anorganischer Ionenaustauscher ist, können die im Wasser aufgequollenen Bereiche der Membran mehr oder weniger stark mit diesen anorganischen Ionenaustauschern gefüllt werden, wobei sich die Ionenaustauschgruppen des Harzes mit dem anorganischen Ionenaustauscher kombinieren. Dies führt zu einer Erhöhung der Anzahl an in der Membran fixierten Anionen, ohne daß sich der Wassergehalt der Membran entsprechend erhöht, d. h. es stellt sich im Ergebnis eine wirksame Erhöhung der Dichte der in der Membran fixierten Anionen und damit eine erhebliche Verbesserung der Kationen-Selektivität ein. Die mechanische Festigkeit der Membran wird dabei nicht beeinflußt, während der elektrische Widerstand der Membran geringer wird. Damit besitzt die Membran eine optimale, mit herkömmlichen Mitteln nicht erzielbare Eignung insbesondere für Betriebsweisen mit hoher Stromausbeute.The invention is based on the consistent use of the knowledge that the water content of the Membrane, which is decisive for the density of the anions fixed in the membrane, by introduction a third substance can be reduced into the membrane. If this third substance is an inorganic one Is ion exchanger, the areas of the membrane swollen in the water can be more or less are less filled with these inorganic ion exchangers, the ion exchange groups of the resin with the inorganic ion exchanger. This leads to an increase in Number of anions fixed in the membrane without changing the water content of the membrane accordingly increased, d. H. the result is an effective increase in the density of those fixed in the membrane Anions and thus a considerable improvement in cation selectivity. The mechanical strength the membrane is not affected, while the electrical resistance of the membrane is lower. The membrane thus has an optimal suitability in particular which cannot be achieved with conventional means for modes of operation with high current yield. Wenn die erfindungsgemäß hergestellte Kationenaustauschmembran bei der Elektrolyse von Alkalihalogeniden verwendet wird, kann mit hoher Stromausbeute eine hochkonzentrierte Alkalihydroxid-Lösung erhalten werden. Die Anwendbarkeit der erfindungsgemäß hergestellten Membran ist aber nicht auf diesen Fall beschränkt. Da sie ihre ausgezeichnete Kationen-Selektivität auch in verdünnten Lösungen zeigt, kann sie ebenso auch bei allen anderen Elektrolyse- und Elektrodialyse-Verfahren verwendet werden einschließlich solchen, die die Herstellung von Trinkwasser aus Seewasser, die Einengung von verdünnten Lösungen, die Aufbereitung von Abfallflüssigkeiten oder dergleichen zum Ziel haben.When the cation exchange membrane produced according to the invention is used in the electrolysis of alkali halides is used, a highly concentrated alkali metal hydroxide solution can be obtained with a high current efficiency will. However, the applicability of the membrane produced according to the invention is not in this case limited. Since it shows its excellent cation selectivity even in dilute solutions, it can can also be used in all other electrolysis and electrodialysis processes, including those involved in the production of drinking water from seawater, the concentration of dilute solutions, aim at the treatment of waste liquids or the like. Für das erfindungsgemäße Verfahren wird von einer homogenen Membran ausgegangen. Eine heterogene Membran, d. Iv eine Mischmembran aus einem lonenaustauschhar/. und einem nicht-ionischen Harz ist unzweckmäßig, da sie unvermeidlich nur eine niedrige .Stromausbeute und eine geringe Ionen-Selektivität zeigt. Weiterhin können auch die Poren von größcremA homogeneous membrane is assumed for the method according to the invention. A heterogeneous one Membrane, d. Iv a mixed membrane made of an ion exchange resin. and a nonionic resin is inconvenient because it is inevitably low . Current efficiency and low ion selectivity shows. Furthermore, the pores can also become larger
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