DE3851435T2

DE3851435T2 - Bipolare hochleistungsmembranen.

Info

Publication number: DE3851435T2
Application number: DE3851435T
Authority: DE
Inventors: Raymond Simons
Original assignee: Unisearch Ltd
Current assignee: Unisearch Ltd
Priority date: 1987-07-30
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2008-07-30
Also published as: JP2724735B2; JPH03505894A; FI900460A0; WO1989001059A1; AU611197B2; AU2255788A; FI93699B; DE3851435D1; EP0368924A1; ATE111165T1; CA1336898C; EP0368924A4; FI93699C; EP0368924B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft bipolare Membranen mit niedrigem elektrischem Widerstand, die separate Anionen- und Kationen-Austauscherfilme umfassen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und die Verwendung solcher Membranen zur Herstellung von Säure und Alkali.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Säuren und Basen sind wichtige Zwischenerzeugnisse für ein breites Spektrum von Produkten, die von der chemischen Industrie hergestellt werden. Nach der Verarbeitung und Verwendung kehren sie als Salze zur Natur zurück. Ein logischer Weg, diesen Kreislauf zu schließen, wäre es, die Säuren und Basen direkt aus diesen Salzen wiederzugewinnen. Die Elektrolyse von Kochsalzlösung zur Gewinnung von Chlor und Natriumhydroxid ist in gewisser Weise ein solches Verfahren. Ein anderes Verfahren ist die Elektrodialyse, bei der bipolare Membranen verwendet werden, um Säuren und Basen direkt aus ihren Salzen zu erzeugen. Das Verfahren ist ein Elektroverfahren, und die Aufspaltung des Salzes, um die Säure und die Base zu erzeugen, findet in einem wäßrigen Medium statt. Das Konzept des Verfahrens ist einfach und kann durch die Gleichung dargestellt werden:
MX + H&sub2;O → HX + MOH
(Salz) (Säure) (Base)
Um die Trennung der verschiedenen Spezies zu bewirken und aufrechtzuerhalten, werden Ionenaustauschermembranen verwendet. Die bedeutendste dieser Membranen ist die bipolare Membran, die so genannt wird, da sie aus zwei verschiedenen Teilen zusammengesetzt ist, die für Ionen mit entgegengesetzten Ladungen selektiv sind. Unter dem Einfluß eines angelegten Gleichstroms ist eine solche Sandwichmembran in der Lage, Wasser zwangsweise zu dissoziieren, wobei äquivalente Mengen Wasserstoff- und Hydroxylionen gebildet werden. Wenn sie in Verbindung mit anderen kationen- und anionenselektiven (d. h. monopolaren) Membranen verwendet wird, stellt die Anordnung eine potentiell wirtschaftliche Vorrichtung zur Spaltung von Wasser dar, die Säuren und Basen erzeugt.
Die freie Standardenergie für ein Verfahren, bei dem Wasser zu einem Mol Wasserstoff- und Hydroxylionen umgewandelt wird, beträgt bei 25ºC 19 100 cal/Mol. Für ein reversibles Verfahren, d. h. ein Verfahren, bei dem sich die Stromdichte null nähert, ergibt sich daraus eine erforderliche Energie von 0,022 kWh/Mol bei 25ºC. Zur Herstellung von Ätznatron ist dies einer erforderlichen Energie von 500 kWh/Tonne gleichzusetzen. Ein effizientes System zur Spaltung von Wasser ist daher in der Lage, Säure- und Basenlösungen zu einem Bruchteil der handelsüblichen Kosten (2800 bis 3500 kWh/Tonne) zu erzeugen.
Bipolare Membranen können durch viele verschiedene Verfahren hergestellt werden. In den US-Patenten 4,024,043 und 4,057,481 (beide von Dege et al.) werden bipolare Membranen mit einem einzigen Film aus bereits vorgequollenen Filmen hergestellt, die eine relativ hohe Menge an unlöslichem quervernetzten aromatischen Polymer enthalten, auf dem gut dissoziierbare Kationenaustauschergruppen bis in eine gewünschte Tiefe des Films an die aromatischen Kerne gebunden sind, und zwar lediglich von einer Seite. Später werden gut dissoziierbare anionische Austauschergruppen an die nicht umgesetzten aromatischen Kerne auf der anderen Seite des Films chemisch gebunden.
In den japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 78-158638 und 79-7196 (beide von Tokuyama Soda Co. Ltd.) werden bipolare Membranen hergestellt, indem man eine Membran partiell mit einem Deckfilm bedeckt, die Oberfläche der Membran, die nicht in Kontakt mit dem Deckfilm ist, sulfoniert, um Kationenaustauschergruppen einzuführen, den Deckfilm entfernt und auf den freigelegten Oberflächen Anionenaustauschergruppen einführt.
Bipolare Membranen sind auch durch Miteinander-Verbinden von getrennten Anion- und Kationaustauscherfilmen bzw. -folien oder -membranen hergestellt worden. Die beiden monopolaren Membranen mit entgegengesetzter Selektivität können durch die Anwendung von Wärme und Druck miteinander verschmolzen werden. Siehe beispielsweise US-Patent 3,372,101 von Kollsman, in dem separate Kationen- und Anionenmembranen in einer hydraulischen Presse bei 150ºC bei einem Druck von 400 lb/sq.Inch miteinander zusammengefügt werden, wobei eine Membran mit einer 2-Lagen-Struktur gebildet wird.
Auf diese Weise gebildete bipolare Membranen haben jedoch den Nachteil, daß sie einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen, der durch die Fusion erzeugt wird. Darüber hinaus neigen diese Membranen zu Blasen oder Gaseinschlüssen, und sie können nur für kurze Zeit bei relativ niedrigen Stromdichten betrieben werden. Diese Nachteile machen die auf diese Weise gebildeten bipolaren Membranen für den kommerziellen Elektrodialysebetrieb unattraktiv.
In anderem relevanten Stand der Technik, d. h. in der GB-A-2 122 543. von der eine Zusammenfassung von dem Erfinder des vorliegenden Patentes in Electrochimica Acta, 31(9). 1175-1176 (1986), veröffentlicht worden ist, ist ein Verfahren zur Herstellung von bipolaren Membranen beschrieben, bei dem anorganische Elektrolytlösungen bei Raumtemperatur auf die Seiten geeigneter anionischer und kationischer Membranen aufgetragen werden, bevor die Seiten zusammengepreßt werden. Es wurde gefunden, daß eine Reihe von Elektrolytlösungen die Herstellung von Kaliumhydroxid und Chlorwasserstoffsäure aus einer Kaliumchloridlösung wirksam erleichtern. Leider wurde jedoch gefunden, daß die Membranen lediglich für wenige Stunden wirksam blieben, wenn 1 molare Säure- und Baselösungen mittels einer Membran getrennt wurden, und lediglich wenige Wochen wirksam blieben, wenn eine Membran Kaliumchloridlösungen trennte.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, bipolare Membranen bereitzustellen, die aus separaten Anionen- und Kationenaustauschermembranen hergestellt sind, die im wesentlichen frei von den zuvor genannten Nachteilen des Standes der Technik sind.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von bipolaren Membranen mit niedrigem Widerstand bereitzustellen, das Wasser mit hoher Effizienz spaltet, indem separate Anionen- und Kationenaustauschermembranen zusammengefügt werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem Säure und Alkali bzw. Base durch die Verwendung von bipolaren Membranen mit niedrigem Widerstand hergestellt werden können.
Demgemäß besteht die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt in einer bipolaren Membran, die verbundene Anionen- und Kationenaustauschermembranen umfaßt, wobei die Membranen behandelt worden sind mit:
(a) Behandlung mit einer wäßrigen Salzlösung in einer Konzentration von mindestens 5% Gew./Vol. bevor sie miteinander verbunden bzw. zusammengefügt werden, wobei die Salzlösung mindestens ein zweiwertiges oder höher oxidiertes Kation bereitstellt, und
(b) Behandlung von mindestens einer Seite einer der Anionen- und Kationenaustauschermembranen mit einer wäßrigen alkalischen Lösung in einer Konzentration von mindestens 0,2 N, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige alkalische Lösung oder die Lösung, die aus der Kombination der wäßrigen Salzlösung mit der wäßrigen alkalischen Lösung erhalten wird, bei einer Temperatur von mindestens 60ºC vorliegt.
In einem zweiten Aspekt besteht die vorliegende Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung einer bipolaren Membran aus modifizierten Anionen- und Kationenaustauschermembranen, indem man entweder
(a) eine Anionenaustauschermembran und eine Kationenaustauschermembran mit einer wäßrigen Lösung eines Salzes in einer Konzentration von mindestens 5% Gew./Vol. behandelt, wobei das Salz in der Lösung mindestens ein zweiwertiges oder höher oxidiertes Kation ergibt;
(b) die behandelten Anionen- und Kationenaustauschermembranen zusammenfügt; und
(c) mindestens eine Seite der zusammengefügten Membranen mit einer wäßrigen alkalischen Lösung in einer Konzentration von mindestens 0,2 N behandelt, wobei die bipolare Membran erhalten wird, oder
(d) eine Anionenaustauschermembran und eine Kationenaustauschermembran mit einer wäßrigen alkalischen Lösung eines Salzes behandelt, wobei die wäßrige alkalische Lösung in einer Konzentration von mindestens 0,2 N vorliegt und das Salz in einer Konzentration von mindestens 5% Gew./Vol. vorliegt, wobei das Salz in der Lösung mindestens ein zweiwertiges oder höher oxidiertes Kation ergibt, und dann die modifizierten Membranen zusammengefügt werden, wobei die bipolare Membran erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige alkalische Lösung oder die wäßrige alkalische Lösung eines Salzes bei einer Temperatur von mindestens 60ºC vorliegt.
In einem dritten Aspekt besteht die vorliegende Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung von Säure und Alkali, das die Elektrodialyse einer wäßrigen Salzlösung umfaßt, wobei eine bipolare Membran gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung verwendet wird.
Der Erfinder des vorliegenden Patentes nimmt an, daß diese Behandlung entweder die Oberflächeneigenschaften oder die Struktur der Membran verändern oder modifizieren kann und/oder bestimmte Spezies in Okklusionen in die Membran einführen kann.
Es ist bevorzugt, daß die Membranen vor dem Zusammenfügen durch Eintauchen in eine wäßrige Lösung von mindestens einem zweiwertigen oder höher oxidierten Kation behandelt werden.
In einer Ausführungsform werden die Membranen vor dem Zusammenfügen mit der wäßrigen alkalischen Lösung behandelt. Praktischerweise kann diese Lösung mit der wäßrigen Lösung des mindestens einen zweiwertigen oder höheroxidierten Kations vereinigt werden.
In dieser Ausführungsform wird vorzugsweise jede Membran in der kationenhaltigen Lösung mit hohem pH gekocht. Es ist gefunden worden, daß mäßige Alkalikonzentrationen, etwa 1 molar, wirksam sind, jedoch können auch niedrigere oder höhere Konzentrationen, typischerweise in der Größenordnung von 0,2 bis 2,0 molar, verwendet werden.
Geeignete Metallkationen umfassen beispielsweise Cr&sup6;&spplus;, Au³&spplus;, Ce³&spplus;, Ni²&spplus;, Zr&sup4;&spplus;, In³&spplus; und Sn²&spplus;, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Geeignete Kationen enthaltende Salze umfassen Chromnitrat, Rutheniumtrichlorid, Indiumsulfat, Cersulfat, Thoriumnitrat und Zirkoniumchlorid.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die obige Auflistung von Kationen nicht erschöpfend ist. Darüber hinaus können, obwohl einfache Salbe verwendet werden können, Gemische von Salzen und/oder verschiedene Konzentrationen eines solchen Salzes bzw. solcher Salze verwendet werden.
Die Anionen- und Kationenaustauschermembranen, die wie hier beschrieben behandelt wurden, werden entweder bei Raumtemperatur oder ansonsten unter Erwärmung mit behandelten Oberflächen, die sich an der Grenzfläche befinden, zusammengepreßt. Diese Erwärmung kann bei einer Temperatur durchgeführt werden, die von Raumtemperatur bis zu einer Temperatur reicht, die gerade unterhalb der Temperatur liegt, bei der Verformung oder Abbau der verwendeten anionischen oder kationischen Austauschermembranen einsetzt.
Obwohl gefunden worden ist, daß die erfindungsgemäßen Membranen dieser Ausführungsform eine Reihe von Vorteilen gegenüber den Membranen des Standes der Technik besitzen, weist auch das bevorzugte Verfahren zur Bildung der Membranen zwei Aspekte auf, die einige Schwierigkeiten bereiten.
Zunächst kann eine normale alkalische Lösung, die die ausgewählten Kationenspezies enthält, beim Erwärmen spritzen und ist stark korrosiv. Das Spritzen wird durch die Gegenwart der Membran verschlimmert und schränkt daher die Menge an Membranen, die in einem gegebenen Lösungsvolumen behandelt werden kann, ein.
Zweitens neigen die Membranen in der heißen alkalischen Lösung dazu, durch Konvektion an die Oberfläche der Lösung getrieben zu werden. Es herrscht daher Unsicherheit darüber, ob die gesamte Filmoberfläche behandelt worden ist. Erwartungsgemäß wird dieses Problem mit zunehmender Membrangröße schwerwiegender.
Um die beiden zuvor genannten Aspekte des Verfahrens dieser Ausführungsform zu vermeiden, hat der Erfinder des vorliegenden Patents überraschenderweise gefunden, daß alternativ in einer zweiten Ausführungsform die Membranen mit einer wäßrigen Lösung des ausgewählten Kations behandelt werden, verbunden und dann mit einer wäßrigen alkalischen Lösung behandelt werden.
Der Erfinder des vorliegenden Patentes hat gefunden, daß die Membranen dieser Ausführungsform im Anschluß an die Behandlung mit der erfindungsgemäßen wäßrigen Kationenlösung in einem versiegelten Behälter gelagert werden können. Die Membranen können dann aus dem Behälter entfernt und zusammengefügt werden, wobei vor der Behandlung mit der wäßrigen alkalischen Lösung eine biopolare Membran gebildet wird.
Die Behandlung der Kationen- und Anionenaustauschermembranen mit der wäßrigen Kationenlösung wird vorzugsweise durch Eintauchen der Membranen in die Lösung für eine angemessene Zeitspanne ausgeführt. Die Lösung braucht lediglich Raumtemperatur aufzuweisen, wobei die Behandlungszeit von weniger als 30 Minuten bis über Nacht dauern kann.
Geeignete Metallionen umfassen, ohne Einschränkung, Cr³&spplus;, Au³&spplus;, Ce³&spplus;, Ni²&spplus;, Zr&sup4;&spplus;, In³&spplus;, Sn²&spplus; und Fe²&spplus;. Diese können in Form von Salzen vorliegen, wie Chromnitrat, Chromchlorid, Rutheniumtrichlorid, Eisen-chlorid, Indiumsulfat, Cer-sulfat, Thoriumnitrat und Zirkoniumchlorid.
Es wurde gefunden, daß eine Salzkonzentration in der Größenordnung von etwa 5% bis 15% wirksam ist.
Es ist offensichtlich, daß, obwohl einfache Salze verwendet werden können, Gemische von Salzen und/oder verschiedene Konzentrationen eines solchen Salzes bzw. solcher Salze verwendet werden können.
Im Anschluß an die Behandlung mit der wäßrigen Kationenlösung werden die Membranen vorzugsweise mit Wasser gewaschen, bevor sie durch Zusammenpressen sowohl bei Raumtemperatur als auch unter Erwärmung bei einer Temperatur unterhalb der Temperatur, bei der Deformation oder Abbau der Membran einsetzt, zusammengefügt werden.
Alternativ können die behandelten Membranen nach dem Waschen naß in einem versiegelten Behälter für die Zeit, bevor sie verbunden werden, gelagert werden.
Nach dem Zusammenfügen wird die Membran mit einer wäßrigen alkalischen Lösung behandelt, vorzugsweise indem die Membran in eine Elektrodialysezelle mit mehreren Kammern eingebaut wird und in mindestens eine der Kammern, die in Kontakt mit der Membran sind, eine Menge einer alkalischen Lösung gegeben wird, die ausreicht, um die eine der Seiten der Membran zu behandeln. Dies kann zum Zeitpunkt der Herstellung der Membran oder zum Zeitpunkt der Verwendung geschehen.
Im allgemeinen liegt die alkalische Lösung in einer Konzentration von etwa 0,2-2,0 molar bei einer Temperatur von etwa 75ºC für eine Behandlungszeit von etwa 15-30 Minuten vor. Die Konzentration, die Temperatur der Lösung und die Behandlungszeit können jedoch in geeigneter Weise variiert werden.
Im Anschluß an die alkalische Behandlung ist die bipolare Membran gebrauchsfertig. Hat die alkalische Behandlung in einer Zelle wie beschrieben stattgefunden, kann die alkalische Lösung bequem durch die Lösung oder die Lösungen ersetzt werden, die der Elektrodialyse unterzogen werden sollen.
Aus dem zuvor Gesagten geht klar hervor, daß durch das Ausführen der erfindungsgemäßen Behandlung in zwei Schritten, wobei die alkalische Behandlung vorzugsweise in einer Elektrodialysezelle durchgeführt wird, die Probleme des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform vermieden werden.
Die erhaltene bipolare Membran besteht aus drei Hauptbereichen bzw. -regionen:

1. Die Anionenaustauschermembran:

Die Hauptfunktion der Anionenaustauschermembran ist es, OH&supmin;-Ionen, die von der Wasserspaltung an der Grenzfläche stammen, durchzulassen und Kationen von der äußeren Lösung auszuschließen.

2. Die Kationenaustauschermembran:

Die Hauptfunktion der Kationenaustauschermembran ist es, H&spplus;-Ionen, die aus der Wasserspaltung an der Grenzfläche stammen, durchzulassen und Anionen von der äußeren Lösung auszuschließen.

3. Einem Grenzflächenteil, der die Oberflächenschichten beider Membranen und dem Zwischenbereich, an dem sie angrenzen, umfaßt:

In diesem Bereich findet die Wasserspaltung statt.
Der elektrische Widerstand der erhaltenen bipolaren Membran ist im allgemeinen viel geringer als der einer Membran, wenn die Membrankomponenten oder zumindest die Grenzfläche unbehandelt ist. Eine Potentialdifferenz an der Membran, die 1,0 V oder weniger beträgt, kann für eine Stromdichte von 100 mA cm&supmin;² ausreichen, wenn 1 N KCl-Lösungen getrennt werden. Die entsprechende Spannung für eine Membran, wenn die Komponentenfilme nicht behandelt sind, würde wahrscheinlich 3 V übersteigen. Darüber hinaus kann die Stromausbeute für Säure-Base-Produktion von behandelten Membranen mehr als 90% betragen.
Ein breites Spektrum von Anionen- und Kationenaustauschermembranen, die starke Säure- und starke Basegruppen enthalten, kann erfindungsgemäß verwendet werden, vorzugsweise enthalten die Membranen jedoch Sulfonsäure und quaternäre Ammoniumgruppen.
Die Behandlung der erfindungsgemäßen Membranen bewirkt nicht nur ein hohes Maß an Bindung und Adhäsion zwischen den Anionen- und Kationenaustauschermembranen, sondern, was wichtiger ist, sie bewirkt, daß die erhaltenen bipolaren Membranen einen viel geringeren elektrischen Widerstand aufweisen, als wenn die Membran oder die Grenzfläche der Komponentenmembranen nicht behandelt ist oder einfach durch die Anwendung von Wärme und Druck gemäß dem Stand der Technik verbunden worden wären.
Aus dem zuvor Gesagten geht eindeutig hervor, daß es zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik, einschließlich der eigenen Veröffentlichung des Erfinders, einen fundamentalen Unterschied gibt, nämlich die Behandlung der Membranen in alkalischer Lösung, die mindestens ein ausgewähltes Kation umfaßt. Es ist auch zu beachten, daß, da in der früheren Veröffentlichung des Erfinders Natriummetasilicatlösungen verwendet werden, die von Haus aus alkalisch sind, dennoch nicht beschrieben sind, daß Membranen in alkalischen Lösungen, die mindestens ein ausgewähltes Kation enthalten, gekocht werden. Darüber hinaus ist gefunden worden, daß das Kochen in Natriummetasilicatlösungen, die erfindungsgemäße Kationen enthalten, zur Herstellung stabiler bipolarer Membranen mit niedrigem Widerstand, die bei der Trennung 1 molarer Säure- und Baselösungen in zufriedenstellender Weise arbeiten, nicht wirksam ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen bipolaren Membran;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Elektrodialysezelle mit bipolarer Membran zum Erzeugen einer Säure und einer Base aus einer Salzlösung; und
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Elektrodialysezelle, die zum Bestimmen der Stromausbeute einer bipolaren Membran verwendet wurde.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, besteht eine erfindungsgemäße bipolare Membran aus drei Bereichen bzw. Regionen, nämlich einer kationenselektiven Region 1, einer anionenselektiven Region 3 und der Grenzfläche zwischen diesen beiden Regionen 2. Diese Membranen verhalten sich unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes anisotrop, wie durch die Transportvorgänge, die in Fig. 1 und 2 dargestellt sind, veranschaulicht ist. Fig. 1 zeigt, daß, wenn ein Gleichstrom durch die bipolare Membran geleitet wird, und zwar mit ihrer Kationenseite zur Anode hin und mit Salzlösung auf jeder Seite, Kationen und Anionen durch die permselektiven Membranen zu der Grenzfläche transportiert werden, der Durchgang von Ionen aus der Grenzflächenregion jedoch eingeschränkt ist, da sie durch Membranen der falschen Selektivität durchtreten müßten. Folglich entsteht das Salz an der Grenzfläche und führt zu einem niedrigen Widerstand in dieser Region. Wenn die Orientierung der Membran umgekehrt wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und ein Strom durchgeleitet wird, wird Salz von der Grenzfläche zu den äußeren Lösungen transportiert, wobei lediglich H&spplus;- und OH&supmin;-Ionen aus der Dissoziation des Wassers zurückbleiben, um den Strom zu transportieren. In dieser Betriebsart kann der Widerstand der Grenzfläche hoch werden, da Wasser eine niedrige Konduktivität aufweist.
Fig. 2 veranschaulicht die Wasserspaltungskapazität der bipolaren Membran. Wenn die Grenzfläche sehr dünn gemacht wird, dann kann der Widerstand der Schicht sehr klein sein, selbst wenn lediglich H&spplus;- und OH&supmin;-Ionen vorliegen, und die Membran kann zur Herstellung von Säure und Base verwendet werden.
Fig. 3 zeigt die Zelle, die zum Bestimmen der Stromausbeute einer bipolaren Membran verwendet wurde. B1 und B2 sind bipolare Filme, C1 und C2 sind Nafion®-Kationenaustauscherfilme. Die Kammer CR1 enthielt 1 M H&sub2;SO&sub4;, die Kammern CR2 und CR4 eine NaOH-Lösung, die Kammern CR3 und CR5 eine HCl-Lösung. Die Säure- und Alkalilösungen wiesen gleiche Molarität auf, üblicherweise 2 molar.
Während Strom fließt, fließen Protonen in die Kammer CR5 von der wasserspaltenden bipolaren Membran B2, während Hydroxylionen in der Kammer bei der Kathode gebildet werden. Wäre die wasserspaltende Stromausbeute der bipolaren Membran 100%, dann wäre der pH der Kammer im wesentlichen konstant.
Im Fall der alkalihaltigen Kammer CR4 fließen Hydroxylionen aus der bipolaren Membran und Protonen, die aus der Säurekammer CR3 stammen, aus der Kationenaustauschermembran in das Kompartiment. Das einzige andere Ion, das Strom durch C2 transportieren kann, sind Hydroxylionen aus der Kammer CR4, Natriumionen in der Kammer CR4 und Chloridionen in der Kammer CR3 sind davon durch die Richtung des elektrischen Feldes ausgeschlossen. Ist daher die Protonentransportzahl durch C2 kleiner als 1, liegt die Differenz darin daß Hydroxylionen in die entgegengesetzte Richtung fließen. Daraus folgt, daß wenn die Stromausbeute der Wasserspaltung der bipolaren Membran 100% beträgt, der pH der Kammer CR4 im wesentlichen konstant sein sollte, wenn Strom fließt.
Ähnliche Argumente können angeführt werden, um zu zeigen, daß, wenn die Stromausbeute der bipolaren Membran B1 durch die Wasserspaltung 100% beträgt, die pH-Werte der Kammern CR2 und CR3 im wesentlichen konstant sein sollten wenn Strom fließt. Die Stromausbeute der Wasserspaltung von B1 (und B2), d. h. der Bruchteil des gesamten Stroms. der durch H&spplus;- oder OH&supmin;-Ionen in dem Film transportiert wird. wurde aus den pH-Änderungen bestimmt, die in den Kammern CR2 und CR3 (CR4 und CR5) auftraten, wenn Strom floß, wobei der Volumenfluß des Wassers durch die Membran berücksichtigt wurde.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

BEISPIEL 1

Quaternäre Ammoniumanionen- und Sulfonsäurekationenaustauschermembranen des Negev-Instituts wurden für 5 Minuten in eine 7%-ige (Gew./Vol.) Lösung aus Chromchlorid in 2 N Natriumhydroxid bei 70ºC eingetaucht. Die Membranen wurden dann gewaschen und unter Wärmeeinwirkung zusammengepreßt, um eine bipolare Membran zu bilden. Die Potentialdifferenz an der bipolaren Membran betrug 1,0 Volt, wenn diese 1 M KCl-Lösungen trennte, und der Strom 100 mA cm² betrug. Die Stromausbeute für die Säure-Base- Produktion durch den Film bzw. die Folie überstieg 80%. Im Vergleich dazu betrug die Potentialdifferenz an einer bipolaren Membran, die aus unbehandelten Anionen- und Kationenaustauschermembranen des Negev-Instituts gebildet wurde, bei gleichem Strom und gleichen Elektrolytkonzentrationen 3,0 Volt.

BEISPIEL 2

Quaternäre Ammoniumanionen- und Sulfonsäurekationenaustauschermembranen des Negev-Instituts wurden für 5 Minuten in eine 5%-ige (Gew./Vol.) Lösung von Cer(IV)-sulfat in 1 N Natriumhydroxid bei 70ºC eingetaucht. Die Membranen wurden dann gewaschen und zusammengepreßt, um eine bipolare Membran zu bilden. Die Potentialdifferenz durch die bipolare Membran betrug 1,0 Volt, wenn diese 1 M KCl-Lösungen trennte, und der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für Säure-Base- Produktion durch den Film überstieg 80%. Im Vergleich dazu betrug die Potentialdifferenz an einer bipolaren Membran, die aus unbehandelten Anionen- und Kationenaustauschermembranen des Negev-Instituts gebildet wurden, bei gleichem Strom und gleichen Elektrolytkonzentrationen 3,0 Volt.

BEISPIEL 3

Quaternäre Ammoniumanionen- und Sulfonsäurekationenaustauschermembranen des Negev-Instituts wurden für 5 Minuten in eine 7%-ige (Gew./Vol.) Lösung von Zinnchlorid in 2 N Natriumhydroxid bei 70ºC eingetaucht. Die Membranen wurden dann gewaschen und zusammengepreßt, um eine bipolare Membran zu bilden. Die Potentialdifferenz an der bipolaren Membran betrug 1,1 Volt, wenn diese 1 M KCl-Lösungen trenne, und der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für Säure-Base-Produktion durch den Film bzw. die Folie überstieg 80%. Im Vergleich dazu betrug die Potentialdifferenz an einer bipolaren Membran, die aus unbehandelten Anionen- und Kationenaustauschermembranen des Negev-Instituts gebildet wurden, bei gleichem Strom und gleichen Elektrolytkonzentrationen 3,0 Volt.

BEISPIEL 4

Anionen- und Kationenaustauschermembranen von Raipore, 1035 und 1010, wurden für 20 Minuten in eine 5%-ige (Gew./Vol.) Lösung von Rutheniumchlorid in 1 N NaOH bei 70ºC eingetaucht. Die Membranen wurden dann gewaschen und zusammengepreßt, um eine bipolare Membran zu bilden. Die Potentialdifferenz an der bipolaren Membran betrug mehrere Wochen lang 0,9 Volt, was der Dauer des Experiments entsprach, wenn diese 2 N HCl- und 2 N NaOH-Lösungen trennte, und der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für Säure-Base-Produktion durch den Film bzw. die Folie überstieg 85%. Im Vergleich dazu betrug die Potentialdifferenz an der bipolaren Membran, die aus unbehandelten Anionen- und Kationenaustauschermembranen von Raipore gebildet wurden, bei gleichem Strom und gleichen Elektrolytkonzentrationen 2,5 Volt.

BEISPIEL 5

Quaternäre Ammoniumanionen- und Sulfonsäurekationenaustauschermembranen des Negev- Instituts wurden für 5 Minuten in eine 5%-ige (Gew./Vol.) Lösung von Zirkoniumchlorid in 2 N Natriumhydroxid bei 70ºC eingetaucht. Die Membranen wurden dann gewaschen und zusammengepreßt, um eine bipolare Membran zu bilden. Die Potentialdifferenz an der bipolaren Membran betrug 1,0 Volt, wenn diese 1 M KCl-Lösungen trennte, und der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für Säure-Base- Produktion durch den Film bzw. die Folie überstieg 80%. Im Vergleich dazu betrug die Potentialdifferenz an einer bipolaren Membran, die aus unbehandelten Anionen- und Kationenaustauschermembranen des Negev-Instituts gebildet wurden, bei gleichem Strom und gleichen Elektrolytkonzentrationen 3,0 Volt.

BEISPIEL 6

Quaternäre Ammoniumanionen- und Sulfonsäurekationenaustauschermembranen des Negev- Instituts wurden für fünfzehn Minuten in eine 7%-ige (Gew./Vol.) Lösung von Nickelchlorid in 2 N Natriumhydroxid bei 60ºC eingetaucht. Die Membranen wurden dann gewaschen und zusammengepreßt, um eine bipolare Membran zu bilden. Die Potentialdifferenz durch die bipolare Membran betrug 1,1 Volt, wenn diese 1 M KCl-Lösungen trennte, und der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für Säure-Base-Produktion durch den Film überstieg 85%. Im Vergleich dazu betrug die Potentialdifferenz an einer bipolaren Membran, die aus unbehandelten Anionen- und Kationenaustauschermembranen des Negev-Instituts gebildet wurde, bei gleichem Strom und gleichen Elektrolytkonzentrationen 3,0 Volt.

BEISPIEL 7

Eine quaternäre Ammoniumanionenaustauschermembran des Negev-Instituts wurde für 10 Minuten in eine 5%-ige (Gew./Vol.) Lösung von Chromchlorid in 2 N NaOH bei 70ºC eingetaucht. Die Membran wurde dann gewaschen und gegen eine K101 Kationenaustauschermembran von Asahi Chemicals gepreßt, um eine bipolare Membran zu bilden. Die Potentialdifferenz an der bipolaren Membran betrug 1,4 Volt, wenn diese 1 M KCl-Lösungen trennte, und der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für Säure-Base-Produktion durch den Film überstieg 80%. Im Vergleich dazu betrug die Potentialdifferenz an der bipolaren Membran, die aus einer unbehandelten Anionenaustauschermembran des Negev- Instituts und einer unbehandelten Kationenaustauschermembran der Asahi Chemicals gebildet wurde, bei gleichem Strom und gleichen Elektrolytkonzentrationen 6 Volt.

BEISPIEL 8

Raipore R-1010 und R-1035 Kationen- und Anionenaustauschermembranen wurden für 20 Minuten in eine 7%-ige (Gew./Vol.) Lösung von Chrom(III)-chlorid in 2 N NaOH bei 100ºC eingetaucht. Die Membranen wurden dann reingewaschen und zusammengepreßt, um einen bipolaren Film bzw. Folie zu bilden. Die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film betrug 0,9 Volt, wenn diese 2 N HCl- und 2 N NaOH-Lösungen trennte, und der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für die Säure-Base-Produktion in dem bipolaren Film überstieg 85%. Es stellte sich heraus, daß die Eigenschaften des Films während der Dauer des Experiments, die vier Monate betrug, konstant waren. Im Vergleich dazu überstieg die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film, der aus unbehandelten R-1010 und R-1035 Membranen gebildet wurde, 2,5 Volt.

BEISPIEL 9

Anionenaustauschermembranen mit quaternären Ammoniumgruppen und Kationenaustauschermembranen mit Sulfonsäuregruppen vom Negev-Institut wurden für 5 Minuten in eine 7%-ige (Gew./Vol.) Lösung von Chrom(III)-chlorid in 2 N NaOH bei 100ºC eingetaucht. Die Membranen wurden dann reingewaschen und zusammengepreßt, um einen bipolaren Film zu bilden. Die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film betrug 1,1 Volt, wenn diese 2 N HCl- und 2 N NaOH-Lösungen trennte, und der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für die Säure-Base-Produktion in dem bipolaren Film betrug 68%. Die Eigenschaften des Film stellten sich für die Dauer des Experiments, die drei Wochen betrug, als konstant heraus. Im Vergleich dazu betrug die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film, der aus unbehandelten monopolaren Membranen gebildet wurde, bei gleichem Strom und gleichen Elektrolytkonzentrationen 4,5 Volt.

BEISPIEL 10

1 ml und 2 ml dicke Raipore R-1010 und R-4030 Kationen- und Anionenaustauschermembranen wurden in eine 1 molare Chromchlorid-Lösung bei Raumtemperatur eine Stunde lang eingetaucht. Die Membranen wurden dann mit destilliertem Wasser gewaschen und naß in einen Polyethylenbeutel gegeben. Der Beutel wurde dann versiegelt.
Acht Wochen später wurden die Membranen aus dem Beutel entfernt, zusammengepreßt, um einen bipolaren Film zu bilden, und dann in eine Elektrodialysezelle mit mehreren Kammern eingeführt. Eine Lösung von 2 N NaOH bei 75ºC wurde dann für 15 Minuten in die Kammern, die an die Membran angrenzen, eingeleitet. Die heiße 2 N NaOH-Lösung wurde dann verworfen und durch eine 2 N NaOH-Lösung auf der Anolytseite des Films und eine 2 N HCl-Lösung auf der Katolytseite des Films bei Raumtemperatur ersetzt. Die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film betrug 1,1 Volt, wenn der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für die Wasserspaltung des Films überstieg 85%. Die Eigenschaften des Film stellten sich als für die Dauer des Experiments, das vier Wochen dauerte, als konstant heraus. Im Vergleich dazu überstieg die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film, der aus unbehandelten R-1010 und R-4030 Membranen gebildet wurde, unter denselben Betriebsleistungsbedingungen 2,5 Volt.

BEISPIEL 11

1 ml dicke Raipore R-1010 und R-1030 Kationen- und Anionenaustauschermembranen wurden in eine 10%-ige (Gew./Vol.) Lösung von Ruthenium(III)-chlorid bei Raumtemperatur über Nacht eingetaucht. Die Membranen wurden dann reingewaschen, zusammengepreßt, um einen bipolaren Film zu bilden, und dann in eine Elektrodialysezelle mit mehreren Kammern eingeführt. Dann wurde eine Lösung von 0,5 N NaOH bei 75ºC in die an die Membran angrenzenden Kammern 30 Minuten lang eingeleitet. Die 0,5 N NaOH-Lösung wurde dann verworfen und durch eine 2 N NaOH-Lösung auf der Anolytseite des Films und eine 2 N HCl-Lösung auf der Katolytseite des Films bei Raumtemperatur ersetzt. Die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film betrug 1,0 V, wenn der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für die Wasserspaltung in dem Film überstieg 85%. Die Eigenschaften des Films stellten sich für die Dauer des Experiments, das 100 Stunden dauerte, als konstant heraus. Im Vergleich dazu überstieg die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film, der aus unbehandelten R-1010 und R-1030 Membranen gebildet wurde, unter denselben Betriebsbedingungen 2,5 V.

BEISPIEL 12

Quaternäre Ammoniumanionen- und Sulfonsäurekationenaustauschermembranen des Negev-Instituts wurden 30 Minuten lang in eine 1 molare Lösung von Chromchlorid eingetaucht. Die Membranen wurden dann gewaschen, zusammengepreßt, um eine bipolare Membran zu bilden und dann in eine Elektrodialysezelle mit mehreren Kammern eingeführt. Dann wurde eine Lösung von 2 N NaOH bei 75ºC in die der Membran benachbarten Kammern 30 Minuten lang eingeleitet. Die NaOH wurde dann verworfen und durch 1 M KCl-Lösungen bei Raumtemperatur ersetzt. Die Potentialdifferenz an der bipolaren Membran betrug 1,4 Volt wenn diese 1 M KCl-Lösungen trennte, und der Strom 50 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für die Säure-Base-Produktion durch den Film überstieg 80%. Im Vergleich dazu betrug die Potentialdifferenz an einer bipolaren Membran, die aus unbehandelten Anionen- und Kationenaustauschermembranen des Negev-Instituts gebildet wurde, bei demselben Strom und gleichen Elektrolytkonzentrationen 2,2 Volt.

BEISPIEL 13

1 ml dicke Raipore R-1010 und R-1030 Kationen- und Anionenaustauschermembranen wurden in eine 10%-ige (Gew./Vol.) Lösung von Eisenchlorid bei Raumtemperatur eine Stunde lang eingetaucht. Die Membranen wurden dann mit destilliertem Wasser gewaschen, zusammengepreßt, um einen bipolaren Film zu bilden, und in eine Elektrodialysezelle mit mehreren Kammern eingeführt. Eine Lösung von 2N NaOH bei 70ºC wurde in die der Membran benachbarten Kammern 30 Minuten lang eingeleitet. Die 2 N NaOH-Lösung wurde dann verworfen und durch eine 2 N NaOH-Lösung auf der Anolytseite des Films und eine 2 N HCl-Lösung auf der Katolytseite des Films bei Raumtemperatur ersetzt. Die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film betrug 1,1 V, wenn der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für die Wasserspaltung in dem Film überstieg 85%. Die Eigenschaften des Films stellten sich für die Dauer des Experiments, das 4 Stunden dauerte, als konstant heraus. Im Vergleich dazu überstieg die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film, der aus unbehandelten R-1010 und R-1030 Membranen gebildet wurde, unter denselben Betriebsbedingungen 2,5 V.

BEISPIEL 14

1 ml dicke Raipore R-1010 und R-1030 Kationen- und Anionenaustauschermembranen wurden in eine 10%-ige (Gew./Vol.) Lösung von Zinnchlorid eine Stunde lang eingetaucht. Die Membranen wurden dann mit destilliertem Wasser gewaschen, zusammengepreßt um eine bipolare Membran zu bilden, und in eine Elektrodialysezelle mit mehreren Kammern eingeführt. Dann wurde eine Lösung von 2 N NaOH bei 75ºC in die der Membran benachbarten Kammern 15 Minuten lang eingeleitet. Die 2 N NaOH-Lösung wurde dann verworfen und durch eine 1 M KCl-Lösung bei Raumtemperatur ersetzt. Die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film betrug 1.1 V, wenn der Strom 100 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für die Wasserspaltung in dem Film überstieg 85%. Im Vergleich dazu überstieg die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film, der aus unbehandelten R-1010 und R-1030 Membranen gebildet wurde, unter denselben Betriebsbedingungen 2,5 V.

BEISPIEL 15

K101 Kationenaustauschermembranen von Asahi Chemicals und R-1030 Anionenaustauschermembranen von Raipore wurden in eine 1 molare Lösung von Chromchlorid eine Stunde lang eingetaucht. Die Membranen wurden dann mit destilliertem Wasser gewaschen, zusammengepreßt, um eine bipolare Membran zu bilden, und dann in eine Elektrodialysezelle mit mehreren Kammern eingeführt. Dann wurde eine Lösung von 2 N NaOH bei 75ºC in die der Membran benachbarten Kammern 20 Minuten lang eingeleitet. Die 2 N NaOH-Lösung wurde verworfen und durch 1 M KCl bei Raumtemperatur ersetzt. Die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film betrug 1,8 V, wenn der Strom 50 mA cm&supmin;² betrug. Die Stromausbeute für die Wasserspaltung in dem Film überstieg 85%. Im Vergleich dazu überstieg die Potentialdifferenz an dem bipolaren Film, der aus unbehandelten K101 und R-1030 Membranen gebildet wurde, unter denselben Betriebsbedingungen 8 V.

Claims

1. Bipolare Membran, umfassend zusammengefügte, modifizierte Anionen- und Kationenaustauschermembranen, wobei die modifizierten Membranen Anionen- und Kationenaustauschermembranen umfassen, die modifiziert sind durch

(a) das Behandeln mit einer wäßrigen Salzlösung in einer Konzentration von mindestens 5% Gew./Vol., bevor sie zusammengefügt werden, wobei die Salzlösung mindestens ein zweiwertiges oder höher oxidiertes Kation bereitstellt, und

(b) das Behandeln von mindestens einer Seite einer der Anionen- und Kationenaustauschermembranen mit einer wäßrigen alkalischen Lösung in einer Konzentration von mindestens 0,2 N, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige alkalische Lösung oder die Lösung, die aus der Kombination der wäßrigen Salzlösung mit der wäßrigen alkalischen Lösung erhalten wird, eine Temperatur von mindestens 60ºC aufweist.

2. Bipolare Membran nach Anspruch 1, wobei die Membranen, bevor sie zusammengefügt werden, durch Eintauchen in eine wäßrige Salzlösung, die mindestens ein zweiwertiges oder höher oxidiertes Kation bereitstellt, behandelt werden.

3. Bipolare Membran nach Anspruch 2, wobei die Membranen vor der Behandlung mit der wäßrigen alkalischen Lösung zusammengefügt werden.

4. Bipolare Membran nach Anspruch 2, wobei die Membranen, bevor sie zusammengefügt werden, mit der wäßrigen alkalischen Lösung behandelt werden.

5. Bipolare Membran nach Anspruch 4, wobei die wäßrige alkalische Lösung das mindestens eine zweiwertige oder höher oxidierte Kation umfaßt.

6. Bipolare Membran nach Anspruch 5, wobei beide Membranen durch Eintauchen in die wäßrige alkalische Lösung behandelt werden.

7. Bipolare Membran nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige alkalische Lösung bei einer Temperatur zwischen etwa 70ºC und etwa 100ºC vorliegt.

8. Bipolare Membran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zusammenfügen beide Membranen durch Eintauchen in eine wäßrige Salzlösung behandelt werden, die mindestens ein zweiwertiges oder höher oxidiertes Kation bereitstellt, und daß sie dann durch Eintauchen in die wäßrige alkalische Lösung behandelt werden.

9. Bipolare Membran nach Anspruch 3, wobei die Behandlung mit der wäßrigen alkalischen Lösung darin besteht daß eine Membranseite mit der Lösung in Berührung gebracht wird.

10. Bipolare Membran nach Anspruch 9, wobei beide Membranseiten mit der wäßrigen alkalischen Lösung in Berührung gebracht werden.

11. Bipolare Membran nach Anspruch 10. wobei die wäßrige alkalische Lösung bei einer Temperatur von etwa 75ºC vorliegt.

12. Bipolare Membran nach Anspruch 2, wobei die Salzlösung, die mindestens ein Kation bereitstellt, in einer Konzentration von 5 bis 15% Gew./Vol. vorliegt.

13. Bipolare Membran nach Anspruch 12, wobei das mindestens eine Kation ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cr³&spplus;, Ru³&spplus;, Ce³&spplus;, Ni²&spplus; Zr&sup4;+ In³&spplus;, Sn²&spplus; und Fe²&spplus;.

14. Bipolare Membran nach Anspruch 13. wobei das Salz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chromnitrat, Chromchlorid Rutheniumtrichlorid. Indiumsulfat, Cersulfat, Thoriumnitrat und Zirkoniumchlorid.

15. Bipolare Membran nach Anspruch 2. wobei die Alkalikonzentration von 0,2 N bis 2,0 N beträgt.

16. Bipolare Membran nach Anspruch 2, wobei die Anionen- und Kationenaustauschermembranen quaternäre Ammonium- und Sulfonsäuregruppen umfassen.

17. Verfahren zur Herstellung einer bipolaren Membran aus modifizierten Anionen- und Kationenaustauschermembranen, umfassend das Modifizieren von Anionen- und Kationenaustauschermembranen durch entweder

(a) Behandeln einer Anionenaustauschermembran und einer Kationenaustauschermembran mit einer wäßrigen Lösung eines Salzes in einer Konzentration von mindestens 5% Gew./Vol., wobei das Salz in der Lösung mindestens ein zweiwertiges oder höher oxidiertes Kation ergibt;

(b) Zusammenfügen der behandelten Anionen- und Kationenaustauschermembranen; und

(c) Behandeln von mindestens einer Seite der zusammengefügten Membranen mit einer wäßrigen alkalischen Lösung in einer Konzentration von mindestens 0,2 N, wobei die bipolare Membran erhalten wird, oder

(d) Behandeln einer Anionenaustauschermembran und einer Kationenaustauschermembran mit einer wäßrigen alkalischen Lösung eines Salzes, wobei die wäßrige alkalische Lösung in einer Konzentration von mindestens 0,2 N vorliegt und das Salz in einer Konzentration von mindestens 5% Gew./Vol. vorliegt, wobei das Salz in der Lösung mindestens ein zweiwertiges oder höher oxidiertes Kation ergibt, und dann Zusammenfügen der modifizierten Membranen, wobei die bipolare Membran erhalten wird, dadurch gekennzeichnete daß die wäßrige alkalische Lösung oder die wäßrige alkalische Lösung eines Salzes bei einer Temperatur von mindestens 60ºC vorliegt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Behandlung das Eintauchen der Anionenaustauschermembran in die wäßrige Salzlösung umfaßt.

19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Behandlung (c) mit der wäßrigen alkalischen Lösung darin besteht, daß eine Seite der bipolaren Membran mit der Lösung in Berührung gebracht wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei beide Seiten der bipolaren Membran mit der wäßrigen alkalischen Lösung in Berührung gebracht werden.

21. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Alkali in einer Konzentration von 0,2 N bis 2,0 N vorliegt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die alkalische Lösung in Behandlung (c) die Membran für 15 bis 30 Minuten kontaktiert.

23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die alkalische Lösung bei einer Temperatur von etwa 75ºC vorliegt.

24. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Anionen- und Kationenaustauschermembranen in Behandlung (a) in die wäßrige Salzlösung eingetaucht werden.

25. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Salz in einer Konzentration von 5 bis 15% Gew./Vol. vorliegt.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Salz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chromnitrat, Chromchlorid, Rutheniumtrichlorid, Eisenchlorid, Indiumsulfat, Cersulfat, Thoriumnitrat und Zirkoniumchlorid.

27. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Membranen durch Zusammenpressen bei einer Temperatur unterhalb des Einsetzens von Deformation oder Abbau der Membranen zusammengefügt werden.

28. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Membranen in Behandlung (d) in die wäßrige alkalische Salzlösung eingetaucht werden.

29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die wäßrige alkalische Salzlösung bei einer Temperatur von zwischen etwa 70ºC und etwa 100ºC vorliegt.

30. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Membranen vor dem Zusammenfügen gewaschen werden.

31. Verwendung einer bipolaren Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Herstellung von Säure und Alkali durch Elektrodialyse einer wäßrigen Salzlösung.