FI60577B - FOERFARANDE FOER FOERYNGRING AV EN TILLTAEPPT JONBYTAREMEMBRAN IN-SITU I EN ELEKTROLYSCELL FOER EN SALTLOESNING - Google Patents

FOERFARANDE FOER FOERYNGRING AV EN TILLTAEPPT JONBYTAREMEMBRAN IN-SITU I EN ELEKTROLYSCELL FOER EN SALTLOESNING Download PDF

Info

Publication number
FI60577B
FI60577B FI752923A FI752923A FI60577B FI 60577 B FI60577 B FI 60577B FI 752923 A FI752923 A FI 752923A FI 752923 A FI752923 A FI 752923A FI 60577 B FI60577 B FI 60577B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
membrane
cell
compartment
membranes
anolyte
Prior art date
Application number
FI752923A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI60577C (en
FI752923A (en
Inventor
Jeffrey D Eng
Original Assignee
Hooker Chemicals Plastics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hooker Chemicals Plastics Corp filed Critical Hooker Chemicals Plastics Corp
Publication of FI752923A publication Critical patent/FI752923A/fi
Publication of FI60577B publication Critical patent/FI60577B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI60577C publication Critical patent/FI60577C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00Diaphragms; Spacing elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/34Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
    • C25B1/46Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells

Description

GSSrTI γβΙ kuulutusjulkaisu ^0^77GSSrTI γβΙ advertisement publication ^ 0 ^ 77

JgTA lBJ {11) UTLÄGGNINGSSKIUFT oud ( ' C Patentti my*nne tty ’0 Jh 1; *iiQ^ ^fiitent -eidelat ^ (51) lOMk.Wa.3 C 25 B 13/00 SUOM I —FI N LAN D (21) P*t*nttlh*k*mu* — Pitenttmöknlnf 732923 (22) H*k*ml*piM — An«eknlnpd«f 20.10.75 ^ (23) Alkiiptivt—Glltlgh«ttdftg 20.10.75 (41) Tulkit (ulklMlui — Blhrlt off«itll| 30.OU.?6JgTA lBJ {11) UTLÄGGNINGSSKIUFT Oud ('C Patent my * nne tty' 0 Jh 1; * iiQ ^ ^ fiitent -eidelat ^ (51) lOMk.Wa.3 C 25 B 13/00 FINLAND I —FI N LAN D ( 21) P * t * nttlh * k * mu * - Pitenttmöknlnf 732923 (22) H * k * ml * piM - An «eknlnpd« f 20.10.75 ^ (23) Alkiiptivt — Glltlgh «ttdftg 20.10.75 (41) Translators (ulklMlui - Blhrlt off «itll | 30.OU.?6

Patentti- ja rekisterihallitus .... ...... ... , . ,, .. , - . . f441 Nthtlvlkilpanon ja kuuUulkalwn pvm. — ratani· och registerstyrelsen ' Anaekan utltgd oeh uti.akriftan pubikarad 30.10.81 (32)(33)(31) Pyy*·»/ atuolkau* — Bagird prlorltat 29.10.71* USA(US) 5I89O3 (71) Hooker Chemicals & Plastics Corp., P.O. Box 189» Niagara Falls,Patent and Registration Office .... ...... ... , . ,, .., -. . f441 Date of registration and date of issue. - ratani · och registerstyrelsen 'Anaekan utltgd oeh uti.akriftan pubikarad 30.10.81 (32) (33) (31) Pyy * · »/ atuolkau * - Bagird prlorltat 29.10.71 * USA (US) 5I89O3 (71) Hooker Chemicals & Plastics Corp., PO Box 189 »Niagara Falls,

New York 1^302, USA(US) (72) Jeffrey D. Eng, North Vancouver, British Columbia, Kanada(CA) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Menetelmä tukkeutuneen iondnvaihtokalvon uudistamiseksi in-situ ruokasuolaliuoksen elektrolyysikennossa - Förfarande för för-yngring av en tilltäppt jonbytaremem.bran in-situ i en elektrolys-cell för en saltlösning Tämä keksintö koskee menetelmää tukkeutuneen ioninvaihtokalvon uudistamiseksi in situ ruokasuolaliuoksen elektrolyysikennossa, jonka menetelmän avulla alennetaan jännitettä ruokasuolaliuoksen elektrolyysiin käytetyn membraanikennon poikki. Tarkemmin sanoen se koskee kaksiosastoisten ja kolmiosastoisten elektrolyysimembraanikennojen membraanien uudistamista elektrolyysin vaatiman kennon jännitteen aleneman pienentämiseksi,New York 1 ^ 302, USA (US) (72) Jeffrey D. Eng, North Vancouver, British Columbia, Canada (CA) (7 * 0 Berggren Oy Ab (5 * 0 Method for regenerating a clogged ion exchange membrane in an in-situ saline electrolysis cell - Förfarande The present invention relates to a method for regenerating a clogged ion exchange membrane in situ in an electrolysis cell of a saline solution, the method of which comprises regenerating the membranes of three-compartment electrolytic membrane cells to reduce the voltage drop of the cell required for electrolysis,

Ruokasuolaliuosten elektrolyysiin käytetyissä diafragmatyyppisissä elektrolyysikennoissa pyrkivät niiden diafragmat tukkeutumaan tai pinnoittumaan ei-toivotulla tavalla saostumilla elektrolyysin aikana. Tällaiset saostumat, joiden on katsottu johtuvan kennoon tulevissa syötöissä olevista epäpuhtauksista, pyrkivät tukkimaan neste-ja ionivirtojen kulkutiet käytettyjen tavallisten asbestidiafragmo-jen läpi. Tuloksena on suurempi vaadittu jännitteen alenema halutun elektrolyysin aikaansaamiseen ja vastaava elektrolyysin aikana kulutetun energiamäärän kasvu. Erityisesti nykyään, kun energiasta on pulaa, on tärkeää säästää sitä. Tästä johtuen diafragmakennoja käsitellään toisinaan happamalla väliaineella kuin elektrolyytti tällaisten suuren vastuksen omaavien sakkojen poiston auttamiseksi ja 2 60577 sähkön johtavuuden ja elektrolyytti-ionien kulun parantamiseksi dia-fragman läpi.In diaphragm-type electrolytic cells used for the electrolysis of saline solutions, their diaphragms tend to clog or coat in an undesirable manner with precipitates during electrolysis. Such deposits, which are thought to be due to impurities in the feeds entering the cell, tend to block the passage of liquid and ion currents through the conventional asbestos diaphragms used. The result is a greater required voltage drop to achieve the desired electrolysis and a corresponding increase in the amount of energy consumed during electrolysis. Especially today, when there is a shortage of energy, it is important to save it. As a result, diaphragm cells are sometimes treated with an acidic medium other than an electrolyte to help remove such high resistance fines and to improve the electrical conductivity and flow of electrolyte ions through the diaphragm.

Membraanikennoja on viime aikoina käytetty kokeellisesti ja kaupallisesti kloorin ja emäksen valmistukseen ruokasuolaliuoksesta. Tällaisissa kennoissa membraanit, mieluummin kationiaktiiviset, selektiivisesti läpäisevät membraanit erottavat anolyytin katolyytistä ja joissakin tapauksissa rajoittavat puskuriosaston anodiosaston ja katodi-osaston väliin. Nyt on havaittu, että vaikka membraanien materiaalit ovat kemiallisesti ja fysikaalisesti hyvin erilaisia verrattuna dia-fragmakennoissa käytettyjen normaalien asbestidiafragmojen membraa-neihin, jatkuvan käytön aikana jännitteen alenema membraanikennon poikki myös kasvaa johtaen suurempaan energiakulutukseen. Tämä johtuu ilmeisesti eristävän kerroksen muodostumisesta membraanin pinnalle.Membrane cells have recently been used experimentally and commercially to prepare chlorine and base from saline. In such cells, membranes, preferably cationic, selectively permeable membranes, separate the anolyte from the catholyte and in some cases delimit the buffer compartment between the anode compartment and the cathode compartment. It has now been found that although the materials of the membranes are chemically and physically very different compared to the membranes of normal asbestos diaphragms used in diaphragm cells, the voltage drop across the membrane cell also increases during continuous use, leading to higher energy consumption. This is apparently due to the formation of an insulating layer on the surface of the membrane.

Nyt on havaittu, että tällainen kerros voidaan poistaa ja membraani voidaan uudistaa keksityllä menetelmällä.It has now been found that such a layer can be removed and the membrane can be regenerated by the invented method.

Tämän keksinnön mukaiselle menetelmälle anolyyttiosaston viereisen, tukkeutuneen polymeerisen ioninvaihtokalvon uudistamiseksi in-situ-tapahtumassa ruokasuolaliuoksen elektrolyysikennossa on tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisessä vaatimuksessa.The method of the present invention for regenerating a clogged polymeric ion exchange membrane adjacent to the anolyte compartment in an in-situ event in an electrolytic cell of a saline solution is characterized by what is set forth in the independent claim.

Keksintöä on helppo ymmärtää viittaamalla mukana olevaan, sen suositeltavien toteutusmuotojen kuvaukseen ajateltuna yhdessä piirroksen kanssa, jossa:The invention will be readily understood by reference to the accompanying description of its preferred embodiments, taken in conjunction with the drawing, in which:

Kuva 1 on poikkileikkauskuvanto kolmiosastoisesta elektrolyysikennos-ta, jossa anodi- ja puskuriosastojen välissä olevaa membraania uudistetaan kennojännitteen alentamiseksi; kuva 2 on samanlainen kuvanto kaksiosastoisesta kennosta, jossa membraania uudistetaan; ja kuva 3 on poikkileikkauskuvanto säiliöstä, jossa useita membraaneja, jotka on poistettu elektrolyysikennoista uudistamista varten, käsitellään hapolla.Figure 1 is a cross-sectional view of a three-compartment electrolytic cell in which the membrane between the anode and buffer compartments is regenerated to lower the cell voltage; Figure 2 is a similar view of a two-compartment cell in which a membrane is regenerated; and Figure 3 is a cross-sectional view of a container in which a plurality of membranes removed from electrolytic cells for regeneration are treated with acid.

Kolmiosastoinen elektrolyysikenno 11 käsittää kotelo- tai säiliöosan 13, positiiviset ja negatiiviset sähköjännitelähteet 15 ja 17, johtimet 19 ja 21 sähkön johtamiseksi anodiin 23 ja katodiin 25 samassa järjestyksessä ja erottavat membraanit 27 ja 29, jotka määrittelevät puskuri-osaston 31 anolyytin tai anodiosaston 33 ja katolyytin tai katodiosas-ton 35 välissä. Syöttöputket 37, 39 ja 4l ovat tässä järjestyksessä 3 60577 ruokasuolaliuoksen syöttöä, veden syöttöä ja veden ja/tai heikon emäksen syöttöä varten. Poistoputket 43 ja 45 ovat puskuriosaston nesteen ja emäksen poistoa varten tässä järjestyksessä ja kaasun poistoputket 47 ja 49 ovat kloorin ja vedyn poistoa varten tässä järjestyksessä.The three-compartment electrolytic cell 11 comprises a housing or tank part 13, positive and negative voltage sources 15 and 17, conductors 19 and 21 for conducting electricity to the anode 23 and cathode 25, respectively, and separating membranes 27 and 29 defining an anolyte or anode compartment 33 and a catholyte or between the cathode compartment 35. The supply pipes 37, 39 and 41 are, respectively, 3 60577 for the supply of saline solution, for the supply of water and for the supply of water and / or a weak base. Exhaust pipes 43 and 45 are for removing liquid and base in the buffer compartment, respectively, and gas outlet pipes 47 and 49 are for removing chlorine and hydrogen, respectively.

Tämän lisäksi, vaikka niitä ei ole esitetty piirroksen selkeyden säilyttämiseksi, erilaisia yhteyksiä eri elektrolyyttien palautuksen tai uudel-leenkierrätyksen helpottamiseksi on usein myös mukana samoin kuin välineet eri elektrolyyttien kierron ylläpitämiseksi elektrolyyttiosastojen sisällä. Ulkoiset välineet natriumkloridin lisäämiseksi loppuunkulutet-tuun ruokasuolaliuokseen, jota esitetään poistettavan poistoputken 51 kautta, ovat tavanomaisia eikä niitä esitetä.In addition, although not shown to maintain the clarity of the drawing, various connections to facilitate the recovery or recycling of different electrolytes are often also included, as are means for maintaining the circulation of different electrolytes within the electrolyte compartments. External means for adding sodium chloride to the consumed saline solution, which is shown through the removable outlet pipe 51, are conventional and are not shown.

Kuvassa 2 esitetään kaksiosastoista kennoa, joka vastaa suurelta osin elementeiltään kuvan 1 kennoa. Kaksiosastoinen kenno 53 käsittää säiliön tai kennorungon 55, positiiviset ja negatiiviset sähköjänniteläh-teet 57 ja 59, johdinsauvat 6l ja 63, anodin 65 ja katodin 67 ja membraa-nin 69, joka jakaa kennon anodi- tai anolyyttiosastoon 71 ja katodi-tai katolyyttiosastoon 73· Ruokasuolaliuoksen tuloputki 75 ja veden tuloputki 77 anodi- ja katodiosastoihin tässä järjestyksessä esitetään kennon pohjalla. Emäsliuoksen poisto 79 ja loppuunkulutetun anolyytin poistoputki 8l esitetään kennon yläosassa samoin kuin kloorin ja vedyn poistoputket 83 ja 85 tässä järjestyksessä. Kuvassa 3 säiliö 87 sisältää kiinnityslaitteet 89 membraanien 91 tukemiseksi uudistavassa hapossa 93- Käytössä kun havaitaan, että jännitteen alenema kennon poikki tai tällaisten kennojen sarjan poikki on noussut arvoon, joka on 0,2-0,5 V/ kenno alkuperäisen alaneman yläpuolella, joka on todettu hyvässä käynnistyksessä, se on merkki, että tämän keksinnön prosessi tulisi panna täytäntöön. Kuitenkin jo ennen kuin tällainen alenema todetaan, saattaa olla toivottavaa ryhtyä ehkäiseviin toimenpiteisiin. Niinpä osana ehkäisevästä huollosta saattaa olla toivottavaa kerran viikossa, kahdessa viikossa tai kuukaudessa suorittaa kyseinen prosessi. Mitä useammin ehkäisevää huoltoa suoritetaan, sitä lyhyempiä saattavat olla jokaisen toimenpiteen vaatimat ajat. Normaalisti ellei ehkäisevää huoltomenettelyä seurata, on toivottavaa uudistaa membraanit 2-6 kuukauden välein. Kennojen tarpeettomien avaamisten säästämiseksi regenerointia varten itse paikalla tapahtuva käsittely on suositeltava, vaikka erityisesti silloin, kun kenno puretaan muista syistä, voidaan suorittaa membraanien poisto ja niiden upottaminen uudistavaan liuokseen .Figure 2 shows a two-compartment cell, which largely corresponds in element to the cell of Figure 1. The two-compartment cell 53 comprises a tank or cell body 55, positive and negative electrical voltage sources 57 and 59, conductor rods 6l and 63, anode 65 and cathode 67 and membrane 69, which divides the cell into anode or anolyte compartment 71 and cathode or catholyte compartment 73. The saline inlet pipe 75 and the water inlet pipe 77 to the anode and cathode compartments, respectively, are shown at the bottom of the cell. The alkaline solution discharge 79 and the spent anolyte discharge pipe 111 are shown at the top of the cell, as are the chlorine and hydrogen discharge pipes 83 and 85, respectively. In Figure 3, the reservoir 87 includes attachment means 89 for supporting the membranes 91 in the regenerating acid 93- In use when it is observed that the voltage drop across the cell or series of such cells has risen to 0.2-0.5 V / cell above the initial drop, which is found in a good start, it is a sign that the process of this invention should be implemented. However, even before such a reduction is noted, it may be desirable to take preventive measures. Thus, as part of preventive maintenance, it may be desirable to perform that process once a week, every two weeks, or every month. The more often preventive maintenance is performed, the shorter the times required for each procedure may be. Normally, unless a preventive maintenance procedure is followed, it is desirable to renew the membranes every 2-6 months. In order to save unnecessary openings of the cells for on-site regeneration, on-site treatment is recommended, although, especially when the cell is dismantled for other reasons, it is possible to remove the membranes and immerse them in the regenerating solution.

4 605774,60577

Membraanien ulkopuolinen käsittely on yksinkertainen toimenpide, joka vaatii vain membraanin poiston kennosta ja sen upottamisen happamaan liuokseen, kuten kloorivetyhapon vesiliuokseen. Muitakin happoja voidaan käyttää, kuten sitruuna-, etikka-, rikki-, fosfori- ja glukoni-happoa ja niiden seoksia, mutta HC1 on selvästi paras kyseisissä sovellutuksissa. Kuitenkin huolimatta toimenpiteen yksinkertaisuudesta elektrolyysiprosessi on keskeytettävä ja kenno on purettava ja sen jälkeen koottava jälleen. Tämä tekee jonkin verran monimutkaisemman paikalla tapahtuvan toiminnan suositeltavaksi.Extranembrane treatment is a simple operation that requires only the removal of the membrane from the cell and its immersion in an acidic solution such as aqueous hydrochloric acid. Other acids can be used, such as citric, acetic, sulfuric, phosphoric, and gluconic acids, and mixtures thereof, but HCl is clearly the best in those applications. However, despite the simplicity of the procedure, the electrolysis process must be interrupted and the cell must be disassembled and then reassembled. This makes somewhat more complex on-site operations recommended.

Membraanin paikalla tapahtuvassa uudistamisessa kennojännitteen alentamiseksi keskeinen merkitys on sillä, että membraania tulee anodipuolel-taan käsitellä hapolla kovien saostumien, lietteen ja muiden ei-toivot-tujen aineiden poistamiseksi, jotka ovat saattaneet osittain inaktivoi-da sen. Johtuen saostuman luonteesta membraanin pinnalla ja sen mahdollisesta ulottumisesta sen pinnanalaisiin osiin pelkkä hapon käyttö ano-dipinnalle ei tavallisesti korjaa tilannetta. Saostuma tai liete osoittautuu kalsiumin, magnesiumin ja toisinaan rautaoksidien, -hydroksidien, -halidien ja sen kompleksien monimutkaiseksi seokseksi, joka takertuu anodin pinnalle (usein ruteenioksidia titaanin pinnalla).Central to in-situ regeneration of the membrane to reduce cell voltage is that the anode side of the membrane must be treated with acid to remove hard deposits, slurry and other undesirable substances that may have partially inactivated it. Due to the nature of the precipitate on the surface of the membrane and its possible extension to its subsurface parts, the mere use of acid on the anode surface does not usually remedy the situation. The precipitate or slurry turns out to be a complex mixture of calcium, magnesium, and sometimes iron oxides, hydroxides, halides, and its complexes that adhere to the surface of the anode (often ruthenium oxide on the surface of titanium).

On kuitenkin havaittu, että jos emäsväkevyyttä membraanin vastakkaisella puolella, anodista poispäin pienennetään ja jos virrantiheyttä alennetaan (käyttökelpoisten happamuuksien, väkevyyksien ja virrantiheyksien alueet annetaan myöhemmin), liete tai muu päällyste poistuu ja membraani uudistuu siten, että jännitteen alenema kennossa laskee merkittävästi .However, it has been found that if the base concentration on the opposite side of the membrane is reduced away from the anode and the current density is reduced (ranges of usable acids, concentrations and current densities are given later), the slurry or other coating is removed and the membrane regenerates significantly.

Havaitaan, että moniosastoiset kennot, joissa on kolme, neljä tai useampia osastoja (mutta tavallisesti ei käytetä enempää kuin neljää) tekevät mahdolliseksi helpomman membraanien "puhdistumisen" tai uudistumisen, koska emäsväkevyys anodista poispäin olevaa membraanin sivua vasten on pienempi tällaisissa kennoissa. Niinpä uudistava happo ei osittain neutraloidu joidenkin hydroksyyli-ionien ei-toivottavan kulkeutumisen vuoksi membraanin läpi anodiosastoon. Näin on siksi, että normaalisti tällaisten kennojen puskurivyöhykkeiden on tarkoitettu pitävän alemman hydroksyylisisällön omaavaa nestettä lähellä anodi-puskurimembraania. Uudistumisprosessin aikoja voidaan lyhentää, kun käytetään puskuriosastoja. Lisäetu puskuroiduista membraanikennoista on niiden pienempi pyrkimys kasata lietesaostumia. Sakat osoittautuvat alkaalisiksi ja tämän vuoksi mitä vähemmän alkalin vuotoa anolyyttiosas- 5 60577 toon tapahtuu, sitä vähemmän on mahdollisuuksia alkaalisen lietteen saostumiselle membraanin pinnalle. Huomattavan osan uskotaan johtuvan kalsium- ja magnesiumsuoloista ruokasuolaliuoksen syötössä, joka saattaa sisältää 1-100 000 ppm tällaisia liukenemattomia suoloja muodostavia yhdisteitä, kuten rautayhdisteitä niiden oksideina. Normaalisti hyvä ruokasuolaliuoksen syöttö sisältää alle 30 ppm tällaisia suoloja esim. 3-3Ο ppm, mutta tämä määrä voi edelleen aiheuttaa membraaniongel-mia.It is found that multi-compartment cells with three, four or more compartments (but usually no more than four are used) allow for easier "cleaning" or regeneration of membranes because the base concentration against the membrane side away from the anode is lower in such cells. Thus, the regenerating acid is not partially neutralized due to the undesired passage of some hydroxyl ions across the membrane into the anode compartment. This is because normally the buffer zones of such cells are intended to hold a fluid with a lower hydroxyl content close to the anode buffer membrane. The times of the renewal process can be shortened by using buffer compartments. An additional advantage of buffered membrane cells is their lower tendency to accumulate sludge deposits. The precipitates turn out to be alkaline and therefore the less alkali leakage into the anolyte compartment occurs, the less chance there is of precipitation of the alkaline slurry on the membrane surface. A significant portion is believed to be due to the calcium and magnesium salts in the feed salt solution feed, which may contain from 1 to 100,000 ppm of such insoluble salt-forming compounds, such as iron compounds as their oxides. Normally a good feed of saline solution contains less than 30 ppm of such salts, e.g. 3-3Ο ppm, but this amount can still cause membrane problems.

Uudistamistoimenpiteen aikana virran kulkua pienennetään niin, että tuotetaan pienempiä määriä emäsliuosta ja täten helpotetaan hapottamis-ta. Tällainen virrantiheyden pienentäminen tuottaa suuresti pienentyneet määrät klooria ja emästä ja tämän vuoksi alentaa kennon kapasiteettia. Kolmi- tai neliosastoisessa kennossa voidaan puskuriosaston elektrolyyttiä laimentaa samalla, kun katolyyttiä pidetään yhä melko väkevöitynä ja tuotettua laimeaa puskuriliuosta voidaan kierrättää katolyyttiin sen edelleenparantamiseksi tai "väkevöimiseksi". Tästä syystä tämä uudistamismenetelmä on suositeltavaa suorittaa kolmiosastoi-sessa kennossa parhaiden tulosten saavuttamiseksi, vaikka koska kaksiosastoiset kennot ovat yleisempiä, saattaa olla, että prosessia on suurimmaksi osaksi toteutettava tällaisissa kennoissa.During the regeneration operation, the flow of the stream is reduced so that smaller amounts of base solution are produced and thus acidification is facilitated. Such a reduction in current density produces greatly reduced amounts of chlorine and base and therefore reduces the capacity of the cell. In a three- or four-compartment cell, the electrolyte in the buffer compartment can be diluted while still keeping the catholyte fairly concentrated, and the dilute buffer solution produced can be recycled to the catholyte to further improve or "concentrate" it. Therefore, it is recommended that this regeneration method be performed in a three-compartment cell for best results, although since two-compartment cells are more common, it may be necessary to perform most of the process in such cells.

Emäsväkevyyden alentaminen käsiteltävän membraanin vieressä on yksinkertainen asia, joka vaatii vain virrankulun pienentämistä kennon läpi ja katolyytin tai puskurielektrolyytin laimentamista vedellä. Kun on saatu kokemusta kyseessä olevasta kennorakenteesta ja membraanista, tiedetään kuinka kauan uudistamisprosessia on suoritettava kennojännitteen pudottamiseksi haluttuun määrään. Normaalisti vaadittu aika on kuitenkin yhdestä tunnista yhteen päivään, tavallisesti 3-10 tuntia, mieluummin 6-8 tuntia ja kaikkein mieluimmin n. 7 tuntia (yksi vuoro). pH lasketaan arvoon 1-4, välin 1,5~3,5 ollessa normaalisti käytetty alue ja pH-arvon n. 2-3 tai 3,3 ollessa suositeltava. pH on normaalisti alempi kuin elektrolyytin pH normaalikäytön aikana ja sanotun elektrolyytin pH on tavallisesti 3-5 ja mieluummin 3~4. Normaali emäsväkevyys kolmi-osastoisen kennon puskurivyöhykkeessä on n. 50 g/1 ja kaksiosastoisen kennon katolyyttiosastossa se on n. 150 g/1 (se on myös n. 150 g/1 kolmi-osastoisen kennon katolyyttiosastossa). On toivottavaa, että tämä väkevyys lasketaan mieluummin alle puoleen korkeampien emäspitoisuuksien suhteen ja alle 3/4:aan alempien pitoisuuksien suhteen. Niinpä jos katolyytin väkevyys on 150 g/1 natriumhydroksidia, on toivottavaa laskea tämä alle 75 g/1:aan, kun taas jos puskuriosaston väkevyys on 6 60577 50 g/1, sitä tarvitsee laskea vain alle 38 g/l:aan, esim. 20-35 g/l:aan.Reducing the base concentration adjacent to the membrane to be treated is a simple matter that requires only a reduction in current flow through the cell and dilution of the catholyte or buffer electrolyte with water. Once experience has been gained with the cell structure and membrane in question, it is known how long the regeneration process must be performed to drop the cell voltage to the desired amount. However, the time normally required is from one hour to one day, usually 3-10 hours, preferably 6-8 hours and most preferably about 7 hours (one shift). The pH is lowered to 1-4, with a range of 1.5 ~ 3.5 being the normally used range and a pH of about 2-3 or 3.3 being preferred. The pH is normally lower than the pH of the electrolyte during normal use, and the pH of said electrolyte is usually 3-5 and preferably 3 ~ 4. The normal base concentration in the buffer zone of a three-compartment cell is about 50 g / l and in the catholyte compartment of a two-compartment cell it is about 150 g / l (it is also about 150 g / l in the catholyte compartment of a three-compartment cell). It is desirable that this concentration be preferably reduced to less than half for higher base concentrations and less than 3/4 for lower concentrations. Thus, if the concentration of the catholyte is 150 g / l of sodium hydroxide, it is desirable to reduce this to less than 75 g / l, whereas if the concentration of the buffer compartment is 6 60577 50 g / l, it only needs to be reduced to less than 38 g / l, e.g. To 20-35 g / l.

Suositeltava alennettujen emäsväkevyyksien alue on 20-45 g/1. Virran- 2 tiheys, joka normaalisti on 0,2-0,5 A/cm , lasketaan tavallisesti n.The recommended range of reduced base concentrations is 20-45 g / l. The current density 2, which is normally 0.2-0.5 A / cm, is usually calculated as n.

2 2 0,02-0,1 A/cm :iin, mieluummin 0,03-0,07 A/cm :im ja kaikkein mieluim- 2 mm n. 0,05 A/cm :iin käsittelyjakson aikana.2 2 to 0.02-0.1 A / cm, preferably 0.03-0.07 A / cm and most preferably 2 mm to about 0.05 A / cm during the treatment period.

Uudistamisen tuloksena, kun kenno on palautettu säännölliseen toimintaan, sen jännite on tavallisesti 3,5-4,5 V, mikä on tavallisesti 0,2-n. 0,5 V alempi kuin mitä vaaditaan sitä edeltäneen käyttövirrantihey-den ylläpitämiseen. Elektrolyysi aloitetaan tavallisesti uudelleen anolyytin pH-arvolla n. 3-4, esim. arvolla 4, puskuriosaston emäsväkevyy- 2 den ollessa n. 50-100 g/1 ja virrantiheyden n. 0,1-0,5 A/cm , esim.As a result of the regeneration, when the cell is restored to regular operation, its voltage is usually 3.5-4.5 V, which is usually 0.2-n. 0.5 V lower than required to maintain the previous operating current density. The electrolysis is usually restarted at a pH of the anolyte of about 3-4, e.g. 4, with a base concentration of the buffer compartment of about 50-100 g / l and a current density of about 0.1-0.5 A / cm, e.g.

2 0,3 A/cm . Kaksiosastoisessa kennossa emäsväkevyys voi olla 100-160 g/1, virrantiheyden, jännitteen aleneman ja anolyytin pH-arvon ollessa samat kuin jo kuvatussa kolmiosastoisessa kennossa.2 0.3 A / cm. In a two-compartment cell, the base concentration can be 100-160 g / l, with the current density, voltage drop and anolyte pH being the same as in the three-compartment cell already described.

Hapotukseen käytetty suositeltava happo, kloorivetyhapon vesiliuos voi olla väkevöity tai lievästi laimennettu niin, että sen pH on tavallisesti n. 2 tai pienempi niin , että se voi tyydyttävästi hapottaa anolyytin. Käytetty määrä on sellainen, että se saa anolyytissä aikaan halutun pH-arvon. Jotta vältettäisiin kaikki mahdolliset membraanille aiheutetut vahingot, on suositeltavaa saada happo täysin sekoitetuksi anolyytin kanssa ennen sen tuloa kennoon. Tämän vuoksi on tavallisesti suositeltavaa sekoittaa happo elektrolyyttiin kennon ulkopuolella sen jälkeen, kun on lisätty suolaa loppuunkulutettuun ruokasuolaliuokseen, joka on poistettu kennosta ja palautettu siihen syöttönä. Ruokasuola-liuoksen normaali väkevyys on n. 25 % natriumkloridia, alueen 21-23 % ollessa suunnilleen väkevyys loppuunkulutetussa ruokasuolaliuoksessa.The preferred acid used for acidification, the aqueous hydrochloric acid solution, may be concentrated or slightly diluted so that its pH is usually about 2 or less so that it can satisfactorily acidify the anolyte. The amount used is such that it provides the desired pH in the anolyte. To avoid any possible damage to the membrane, it is recommended that the acid be completely mixed with the anolyte before it enters the cell. Therefore, it is usually recommended to mix the acid with the electrolyte outside the cell after adding salt to the consumed saline solution, which has been removed from the cell and returned to it as feed. The normal concentration of the saline solution is about 25% sodium chloride, with the range of 21-23% being approximately the concentration in the consumed saline solution.

Näin ollen lisätään tavallisesti 2-4 % natriumkloridia ynnä riittävästi kloorivetyhappoa anolyytin pH-arvon muuttamiseksi haluttuun happamuuteen. Kloorivetyhappo on suositeltava, koska se ei jätä mitään hyödytöntä jäännöstä anolyyttiin, kloori-ionin konvertoituessa klooriksi, joka otetaan talteen arvokkaana tuotteena. Joissakin tapauksissa saattaa olla toivottavaa lisätä muita aineita kloorivetyhapon kanssa, esim. sekvestrausaineita, mutta normaalisti tämä ei ole tarpeellista eikä toivottavaa.Thus, 2-4% sodium chloride plus sufficient hydrochloric acid is usually added to change the pH of the anolyte to the desired acidity. Hydrochloric acid is recommended because it leaves no useless residue in the anolyte, with the conversion of chlorine ion to chlorine being recovered as a valuable product. In some cases it may be desirable to add other substances with hydrochloric acid, e.g. sequestering agents, but normally this is neither necessary nor desirable.

Käyttölämpötilat hapotuksen ja muiden entiselleen palauttamiskäsittely- jen aikana voidaan pitää tavallisella 65“95°C:n alueella, mieluummin n. 80-92°C:ssa. Vaikka anolyytti voi sisältää sellaisia määriä kalsium- 7 60577 ja magnesiumsuoloja, jotka saavat aikaan ei-toivottua lietettä tai pintakerrosta membraanin pinnalle, esim. 1-8 % kalsium- ja magnesiumyhdisteinä, on suositeltavaa, että näiden materiaalien määriä rajoitetaan voimakkaasti ja jos mahdollista pidetään alle 0,1 tai 1 $:ssa. Koska tämä ei aina ole mahdollista, on kyseessä olevalla menetelmällä tärkeä merkitys. Silloinkin kun maa-alkalimetalli- ja magnesiumsuolojen määrä, jotka ovat lietteenmuodostajia, pidetään alhaisena, kuten alle 1 $:ssa, tapahtuu yhä tällaisen lietteen tai pintakerroksen kerääntymistä membraanin pinnalle ja/tai sen sisään, mikä vaatii uudistamista tällä menetelmällä, vaikka käsittelyjen välillä voi kulua pitempi aika. Niissä tapauksissa, joissa magnesium- ja kalsiumsuolapitoisuudet ovat yli 1 %> on olemassa todellinen membraani(e)n jaksottaisen uudistamisen tarve kyseessä olevalla menetelmällä kalliin energiahukan välttämiseksi.Operating temperatures during acidification and other recovery treatments can be maintained in the usual range of 65-95 ° C, preferably about 80-92 ° C. Although the anolyte may contain amounts of calcium and magnesium salts that produce an undesired slurry or surface layer on the membrane surface, e.g., 1-8% as calcium and magnesium compounds, it is recommended that the amounts of these materials be severely limited and kept below At $ 0.1 or $ 1. As this is not always possible, the method in question is important. Even when the amount of alkaline earth metal and magnesium salts that are sludge formers is kept low, such as below $ 1, such sludge or surface layer still accumulates on and / or within the membrane, requiring regeneration by this method, although longer time. In cases where magnesium and calcium salt concentrations are above 1%> there is a real need for periodic regeneration of the membrane (s) by the method in question in order to avoid costly energy loss.

Kun paikalla tapahtuvan käsittelyn käytön sijasta membraanit käsitellään hapolla elektrolyysikennon ulkopuolella, on huolellisesti estettävä membraaneja kuivumasta silloin, kun niitä vielä pidetään paikallaan kennorungossa tai kehyksessä, sillä tämä voi aiheuttaa membraanin liiallista kutistumista ja murtumista huolimatta siitä, että käytetään poly-tetrafluorietyleenistä koostuvia tukiverkkoja tai muita rakenteita membraanin lujuuden parantamiseksi. Jos on ilmeistä, että membraanit tulevat kuivumaan, ehdotetaan että niitä käsitellään ensin sopivalla liuottimena tai liuotinsysteemillä, kuten glyserolin ruokasuolaliuok-sella liiallisen kutistumisen estämiseksi ennen hapottamista. Hapotus-käsittely voidaan toteuttaa samalla, kun membraaneja yhä pidetään paikallaan kennorungon osissa, mutta normaalisti ne poistetaan ja suuri määrä niitä käsitellään yhdessä astiassa. Sekoitusta voidaan käyttää lietteen tai pintakerroksen poistamisen auttamiseksi membraaneista. Ultraääni-sekoitus, tavallinen hämmentäminen ja sekoitus nestemäistä väliainetta kierrättämällä ovat kaikki käyttökelpoisia. Sekä paikalla että säiliössä tapahtuvassa uudistumisprosessissa kaikki kennon tai säiliön pohjalle muodostuva liete voidaan sitten poistaa kalsium- ja magnesiumyhdisteiden erottamiseksi ja kun nämä ovat liuenneina happamaan anolyyttiin, ne voidaan ottaa talteen ja poistaa siitä neutralointiprosesseilla. Muutoin on mahdollista, että jos magnesium- ja/tai kalsiumyhdisteet jäävät anolyyttiin, ne voisivat jälleen kerrostua membraanin pinnalle ja vaikuttaa haitallisesti sen johtavuuteen.When membranes are treated with acid outside the electrolytic cell instead of using in situ treatment, care must be taken to prevent the membranes from drying out while still in place in the cell body or frame, as this may cause excessive shrinkage and rupture of the membrane despite the use of polytetrafluoroethylene support nets or other structures. to improve membrane strength. If it is apparent that the membranes will dry out, it is suggested that they be first treated with a suitable solvent or solvent system, such as glycerol saline, to prevent excessive shrinkage prior to acidification. The acidification treatment can be carried out while still keeping the membranes in place in the parts of the cell body, but normally they are removed and a large number of them are treated in one vessel. The mixing can be used to help remove sludge or surface layer from the membranes. Ultrasonic mixing, ordinary agitation, and mixing by circulating a liquid medium are all useful. In both the on-site and in-tank regeneration process, any sludge formed on the bottom of the cell or tank can then be removed to separate the calcium and magnesium compounds and, when dissolved in the acidic anolyte, can be recovered and removed by neutralization processes. Otherwise, it is possible that if the magnesium and / or calcium compounds remain in the anolyte, they could re-deposit on the surface of the membrane and adversely affect its conductivity.

Nykyisin suositeltava kationeja selektiivisesti läpäisevä membraani on perfluoratun hiilivedyn ja fluorisulfonoidun perfluorivinyylieetterin 8 60577 hydrolysoitua kopolymeeria. Perfluorattu hiilivety on mieluummin tetra-fluorietyleeniä, vaikka muitakin perfluorattuja ja tyydytettyjä ja tyydyttämättömiä, 2-5 hiiliatomia sisältäviä hiilivetyjä voidaan käyttää, joista mono-olefiiniset hiilivedyt ovat suositeltavia, erityisesti 2-4 hiiliatomia ja aivan erityisesti 2-3 hiiliatomia sisältävät, esim. tetrafluorietyleeni ja heksafluoripropyleeni. Käyttökelpoisin sulfonoi-tu perfluorivinyylieetteri on se, jolla on kaava FS02CF2CF20CF(CP^)0Ρ2-OCF^Fg. Tällainen materiaali, jota nimitetään perfluori/^2-(2-fluori-sulfonyylietoksi)-propyylivinyylieetteriksjL7 ja josta käytetään tästä lähtien nimitystä PSEPVE, voidaan modifioida vastaaviksi monomeereiksi esimerkiksi modifioimalla sisäinen perfluorisulfonyylietoksikomponentti vastaavaksi propoksikomponentiksi ja vaihtamalla propyyliryhmä etyyli-tai butyyliryhmäksi sekä järjestelemällä uudelleen siinä olevan sulfo-nyyliryhmän substituointiasemat ja käyttämällä perfluori-alempi alkyyli-ryhmien isomeerejä. On kuitenkin suositeltavinta käyttää PSEPVE-yhdistettä.The currently preferred cation-selectively permeable membrane is a hydrolyzed copolymer of perfluorocarbon and fluorosulfonated perfluorovinyl ether 8,60577. The perfluorinated hydrocarbon is preferably tetrafluoroethylene, although other perfluorinated and saturated and unsaturated hydrocarbons having 2 to 5 carbon atoms may be used, of which monoolefinic hydrocarbons are preferred, especially those containing 2 to 4 carbon atoms and especially 2-3 carbon atoms, e.g. tetrafluoroethylene. and hexafluoropropylene. The most useful sulfonated perfluorovinyl ether is that of formula FSO 2 CF 2 CF 2 CF (CP 2) 0Ρ-OCF 2 Fg. Such a material, designated perfluoro-2- (2-fluorosulfonylethoxy) -propyl vinyl ether and hereinafter referred to as PSEPVE, can be modified to the corresponding monomers, for example, by modifying the internal perfluorosulfonylethoxy moiety to the corresponding propoxy component and replacing the propyl component with a propyl group. substituents of the -yl group and using isomers of perfluoro-lower alkyl groups. However, the use of PSEPVE is most recommended.

Hydrolysoidun kopolymeerin valmistusmenetelmää kuvataan amerikkalaisen patentin 3 282 865 esimerkissä XVII ja vaihtoehtoinen menetelmä mainitaan kanadalaisessa patentissa 849 670, jossa paljastetaan myös lopullisen membraanin käyttö polttoainekennoissa, jotka tunnetaan siinä nimellä sähkökemialliset kennot. Näiden patenttien paljastukset liitetään täten viitteenä tähän selostukseen. Lyhyesti sanoen kopolymeeri voidaan valmistaa antamalla PSEPVE-yhdisteen tai sitä vastaavan yhdisteen reagoida tetrafluorietyleenin tai vastaavan yhdisteen kanssa halutuissa suhteissa vedessä korotetussa lämpötilassa ja paineessa yli tunnin ajan, minkä jälkeen seos jäähdytetään. Se erottuu alemmaksi perfluorieetteri-kerrokseksi ja ylemmäksi vesipitoisen väliaineen kerrokseksi, johon on dispergoitunut haluttua polymeeriä. Molekyylipaino ei ole määritettävissä, mutta ekvivalenttipaino on n. 900-1600 ja mieluummin 1100-1400 ja PSEPVE-yhdisteen tai vastaavan yhdisteen prosenttimäärä on n. 10-30 %, mieluummin 15-20 % ja kaikkein mieluimmin n. 17 %. Hydrolysoimaton-ta kopolymeeria voidaan ahtopuristaa korkeassa lämpötilassa ja paineessa kalvojen tai membraanien muodostamiseksi, joiden paksuus voi vaihdella välillä 0,02-0,5 mm. Näitä käsitellään sitten edelleen riippuvien -S02F-ryhmien hydrolysoimiseksi -SO^H-ryhmiksi esim. käsittelemällä 10 51: sella rikkihapolla tai edellä mainittujen patenttien menetelmillä. -30jH-ryhmien läsnäolo voidaan todeta titraamalla, kuten kanadalaisessa patentissa on esitetty. Lisää yksityiskohtia eri prosessin vaiheista esitetään kanadalaisessa patentissa 752 427 ja amerikkalaisessa patentissa 3 041 317, jotka myös liitetään viitteenä tähän selostukseen.A process for preparing a hydrolyzed copolymer is described in Example XVII of U.S. Patent 3,282,865 and an alternative process is mentioned in Canadian Patent 849,670, which also discloses the use of a final membrane in fuel cells known therein as electrochemical cells. The disclosures of these patents are hereby incorporated by reference into this specification. Briefly, a copolymer can be prepared by reacting a PSEPVE compound or the like with tetrafluoroethylene or the like in the desired proportions in water at elevated temperature and pressure for more than one hour, after which the mixture is cooled. It separates into a lower perfluoroether layer and an upper layer of aqueous medium in which the desired polymer is dispersed. The molecular weight is not determinable, but the equivalent weight is about 900-1600 and preferably 1100-1400 and the percentage of PSEPVE or similar compound is about 10-30%, preferably 15-20% and most preferably about 17%. The non-hydrolyzed copolymer can be extruded at high temperature and pressure to form films or membranes that can range in thickness from 0.02 to 0.5 mm. These are then further treated to hydrolyze the dependent -SO 2 F groups to -SO 2 H groups, e.g., by treatment with 10 51 sulfuric acid or by the methods of the aforementioned patents. The presence of -30jH groups can be detected by titration as disclosed in the Canadian patent. Further details of the various process steps are set forth in Canadian Patent 752,427 and U.S. Patent 3,041,317, which are also incorporated herein by reference.

9 605779 60577

Koska on havaittu, että kopolymeerin hydrolyysiin liittyy jonkin verran laajenemista, on usein suositeltavaa asettaa kopolymeerimembraani hydro-lyysin jälkeen kehykseen tai muulle tuelle, joka pitää sen paikallaan elektrolyysikennossa. Tämän jälkeen se voidaan kiristää tai liimata paikalleen ja se on tarkka ilman painaumia. Membraani on mieluummin liitetty takana oleviin tetrafluorietyleeni- tai muihin sopiviin fila-mentteihin ennen hydrolyysiä, kun se on vielä kestomuovinen, ja kopolymeerin kalvo peittää jokaisen filamentin tunkeutuen niiden välisiin tiloihin ja jopa taakse niiden ympäri ohentaen kalvoja lievästi prosessissa siellä, missä ne peittävät filamentteja.Since it has been found that the hydrolysis of the copolymer involves some expansion, it is often advisable to place the copolymer membrane after hydrolysis in a frame or other support that holds it in place in the electrolysis cell. It can then be tightened or glued in place and is accurate without dents. Preferably, the membrane is attached to the rear tetrafluoroethylene or other suitable filaments prior to hydrolysis while still thermoplastic, and the copolymer film covers each filament by penetrating the spaces between and even around them, slightly thinning the films in the process where they cover the filaments.

Kuvattu membraani on näissä prosesseissa selvästi parempi kuin kaikki muut aikaisemmin ehdotetut membraanimateriaalit. Se on stabiilimpi korotetuissa lämpötiloissa, esim. yli 75°C:ssa. Se kestää paljon pitempiä ajanjaksoja elektrolyytin ja emäksisen tuotteen väliaineessa eikä tule hauraaksi, kun se joutuu alttiiksi kloorille korkeissa kennolämpö-tiloissa. Mitä tulee ajan ja valmistuskustannusten säästöön, kyseessä olevat membraanit ovat taloudellisempia. Jännitteen alenema membraaniai läpi on hyväksyttävä eikä tule kohtuuttoman korkeaksi, kuten tapahtuu monilla muilla membraanimateriaaleilla, kun emäsväkevyys katodiosastossa nousee yli n. 200 g/1 emästä. Membraanin selektiivisyys ja sen yhteensopivuus elektrolyytin kanssa eivät huonone haitallisesti, kun hydroksyy-liväkevyys katolyyttinesteessä kasvaa, kuten on havaittu muilla membraanimateriaaleilla. Sitä paitsi elektrolyysin emäshyötysuhde ei pienene yhtä merkittävästi kuin tapahtuu muilla membraaneilla, kun hydroksyyli-ioniväkevyys katolyytissä kasvaa. Vaikka suositeltavampia kopolymeere-ja ovat ne, joiden ekvivalenttipainot ovat 900-1600 alueen 1100-1400 ollessa kaikkein suositeltavin, joidenkin kyseessä olevalla menetelmällä valmistettujen käyttökelpoisten hartsimaisten membraanien ekvivalentti-painot voivat olla 500-4000. Ekvivalenttipainoltaan keskisuuret polymeerit ovat suositeltavia, koska niillä on tyydyttävä lujuus ja stabiilisuus, ne tekevät paremman selektiivisen ioninvaihdon tapahtumisen mahdolliseksi ja niillä on pienemmät sisäiset vastukset, mitkä kaikki ovat tärkeitä seikkoja kyseessä oleville sähkökemiallisille kennoille.The membrane described is clearly superior to all other previously proposed membrane materials in these processes. It is more stable at elevated temperatures, e.g. above 75 ° C. It lasts for much longer periods of time in the electrolyte and alkaline product medium and does not become brittle when exposed to chlorine at high cell temperature. In terms of time and manufacturing cost savings, the membranes in question are more economical. The voltage drop across the membrane is acceptable and does not become unreasonably high, as occurs with many other membrane materials when the base concentration in the cathode compartment rises above about 200 g / L of base. The selectivity of the membrane and its compatibility with the electrolyte do not adversely deteriorate as the hydroxyl concentration in the catholyte fluid increases, as has been observed with other membrane materials. Besides, the base efficiency of electrolysis does not decrease as significantly as that of other membranes as the hydroxyl ion concentration in the catholyte increases. Although more preferred copolymers are those having equivalent weights in the range of 900-1600, with 1100-1400 being most preferred, some of the useful resinous membranes prepared by the method in question may have equivalent weights of 500-4000. Polymers of medium weight equivalent are preferred because they have satisfactory strength and stability, allow better selective ion exchange to occur, and have lower internal resistances, all of which are important considerations for the electrochemical cells in question.

Parannettuja muunnoksia yllä kuvatuista kopolymeereista voidaan tehdä käsittelemällä kemiallisesti niiden pintoja, esim. käsittelyillä, jotka modifioivat niissä olevan -SO,H-ryhmän. Esimerkiksi sulfoniryhmä voidaan muuttaa membraanin pinnalla väkevyysgradientin aikaansaamiseksi tai se voidaan korvata osittain fosfori- tai fosfoniryhmällä. Tällaiset 10 60577 muutokset voidaan tehdä valmistusprosessissa tai membraanin valmistuksen jälkeen. Kun ne toteutetaan membraanin myöhempänä pintakäsittelynä, käsittelyn syvyys on tavallisesti 0,001-0,01 mm. Joissakin tapauksissa voi olla toivottavaa konvertoida membraanin sulfonyyli- tai sulfonihappo-ryhmä toiselta puolelta (tavallisesti anodipuolelta) sulfonamidiksi, joka on hydrofiilisempi, mikä voidaan toteuttaa amerikkalaisessa patentissa 3 784 399 kuvatulla tavalla, joka liitetään viitteenä tähän selostukseen. Membraani voi olla myös laminoidussa muodossa, joka on nyt kaikkein suositeltavin kerrosten paksuuden ollessa välillä 0,07-0,17 mm anodipuolella ja 0,01-0,07 mm katodipuolella, joiden kerrosten ekviva-lenttipainot ovat samassa järjestyksessä välillä 1000-1200 ja 1350-1600. Suositeltava paksuus anodipuolen kerroksille on välillä 0,07-0,12 mm ja kaikkein mieluimmin paksuus on n. 0,1 mm, katodipuolen kerrosten suositeltavan paksuuden ollessa 0,02-0,07 mm ja kaikkein mieluimmin n. 0,05 mm. Suositeltavat ja kaikkein suositeltavimmat ekvivalentti-painot ovat 1050-1150 ja 1100 sekä 1450-1550 ja 1500 samassa järjestyksessä. Mitä suurempi yksityisen kerroksen ekvivalenttipaino on, sitä pienempi on käytettäväksi suositeltava paksuus annetuissa rajoissa.Improved modifications of the copolymers described above can be made by chemical treatment of their surfaces, e.g., by treatments that modify the -SO, H group therein. For example, the sulfone group may be modified on the membrane surface to provide a concentration gradient or may be partially replaced by a phosphorus or phosphone group. Such changes can be made in the manufacturing process or after the manufacture of the membrane. When implemented as a subsequent surface treatment of the membrane, the treatment depth is usually 0.001 to 0.01 mm. In some cases, it may be desirable to convert the sulfonyl or sulfonic acid group of the membrane on one side (usually the anode side) to a more hydrophilic sulfonamide, as may be accomplished as described in U.S. Patent 3,784,399, which is incorporated herein by reference. The membrane may also be in a laminated form, which is now most preferred with layers having a thickness of between 0.07-0.17 mm on the anode side and 0.01-0.07 mm on the cathode side, the equivalent weights of the layers being between 1000-1200 and 1350, respectively. -1600. The recommended thickness of the layers in the anode side is in the range 0.07 to 0.12 mm, and most preferably has a thickness of approx. 0.1 mm, the cathode layers, the preferred thickness of 0.02 to 0.07 mm, and most preferably approx. 0.05 mm. The recommended and most preferred equivalent weights are 1050-1150 and 1100 and 1450-1550 and 1500, respectively. The higher the equivalent weight of the private layer, the smaller the recommended thickness for use within the given limits.

Edellä selostettujen kopolymeerien lisäksi niiden muunnokset mukaanluettuna on havaittu, että eräs toinen membraanimateriaalityyppi on myös parempi kuin aikaisemmin käytetyt kalvot sovellettavaksi kyseessä oleviin prosesseihin. Vaikka osoittautuu, että tetrafluorietyleenipolymee-rit (TFE), jotka on peräkkäin styrenoitu ja sulfonoitu, eivät ole hyödyllisiä tehtäessä tyydyttäviä kationiaktiivisia, selektiivisesti läpäiseviä membraaneja käytettäväksi kyseessä olevissa elektrolyysiproses-seissa, on todistettu että perfluorattu etyleenipropyleenipolymeeri (FEP), joka on styrenoitu ja sulfonoitu, muodostaa hyödyllisen membraanin. Sulfostyrenoidut PEP-materiaalit ovat hämmästyttävän kestäviä kovettumista ja muuta käytössä tapahtuvaa heikentymistä vastaan kyseessä olevissa prosessiolosuhteissa.In addition to the copolymers described above, including their modifications, it has been found that another type of membrane material is also superior to previously used films for application to the processes in question. Although tetrafluoroethylene (TFE) polymers sequentially styrened and sulfonated have been shown not to be useful in making satisfactory cationic, selectively permeable membranes for use in the electrolysis processes in question, perfluorinated ethylene-propylene, forms a useful membrane. Sulfostyrenated PEP materials are amazingly resistant to curing and other degradation in use under the process conditions involved.

Sulfostyrenoitujen FEP-membraanien valmistamiseksi standardi-FEP-mate-riaali, kuten E.I. Du Pont de Nemours & Co. Inc-yhtiön valmistama laatu, styrenoidaan ja styrenoitu polymeeri sulfonoidaan sen jälkeen. Valmistetaan styreenin liuos metyleenikloridiin tai benseeniin sopivana väkevyytenä välillä n. 10-20 % ja FEP-polymeerin kalvo, jonka paksuus on n. 0,02-0,5 mm ja mieluummin 0,05-0,15 mm, kastetaan liuokseen. Kun se on poistettu siitä, sille suoritetaan säteilytyskäsittely käyttäen ko-fin boltti -säteilylähdettä. Säteilymäärä voi olla luokkaa n. 8000 rad/h 11 60577 ja kokonaissäteilyannos on n. 0,9 megarad. Kun kalvo on huuhdottu vedellä, polymeerin styreeniosan fenyylirenkaat monosulfonoidaan, mieluummin para-asemastaan käsittelemällä kloorisulfonihapolla, savuavalla rikkihapolla tai SO^rlla. On suositeltavaa käyttää kloorisulfonihappoa kloroformissa ja sulfonointi on mennyt loppuun n. 1/2 tunnissa.To prepare sulfostyrenated FEP membranes, a standard FEP material such as E.I. Du Pont de Nemours & Co. Inc., the styrenated and styrenated polymer is then sulfonated. A solution of styrene in methylene chloride or benzene is prepared at a suitable concentration of about 10-20% and a film of FEP polymer having a thickness of about 0.02-0.5 mm and preferably 0.05-0.15 mm is dipped in the solution. Once removed therefrom, it is subjected to an irradiation treatment using a co-bolt radiation source. The amount of radiation can be in the order of about 8000 rad / h 11 60577 and the total radiation dose is about 0.9 megarads. After rinsing the film with water, the phenyl rings of the styrene portion of the polymer are monosulfonated, preferably by treatment with chlorosulfonic acid, fuming sulfuric acid or SO 2 in their para position. It is recommended to use chlorosulfonic acid in chloroform and the sulfonation is completed in about 1/2 hour.

Esimerkkejä hyödyllisistä membraaneista, jotka on tehty kuvatulla prosessilla, ovat yhtiön RAI Research Corporation, Hauppauge, New York tuotteita, jotka tunnetaan nimillä 18ST12S ja 16ST13S, joista edellinen on 18 56:sesti styrenoitu ja jonka fenyyliryhmistä 2/3 on mono-sulfonoitu ja viimemainittu on 16 %:sesti styrenoitu ja sen fenyyliryh-mistä on 13/16 monosulfonoitu. 18 #:sen styrenoinnin aikaansaamiseksi käytetään styreenin 17 1/2 %: sta metyleenikloridiliuosta ja 16 56: sen styrenoinnin aikaansaamiseksi käytetään styreenin 16 $:sta metyleenikloridiliuosta.Examples of useful membranes made by the process described are those of RAI Research Corporation, Hauppauge, New York, known as 18ST12S and 16ST13S, the former being 18 56 styrenated and having 2/3 of the phenyl groups monosulfonated and the latter being 16% styrenated and 13/16 of its phenyl groups are monosulfonated. A 17 1/2% methylene chloride solution of styrene is used to effect styrenation of 18 # and a $ 16 methylene chloride solution of styrene is used to effect styrenation of 16 56.

Saadut tuotteet ovat edullisesti verrattavissa edellä kuvattuihin suositeltaviin kopolymeereihin antaen kukin n. 0,2 voltin jännitteen . . . 2 alenemat kyseessä olevissa kennoissa virrantiheydellä 0,3 A/cm , mikä on sama kuin saadaan kopolymeerilla.The products obtained are preferably comparable to the preferred copolymers described above, each giving a voltage of about 0.2 volts. . . 2 reductions in the cells in question at a current density of 0.3 A / cm, which is the same as that obtained with the copolymer.

Membraaniseinämät ovat normaalisti 0,02-0,5 mm, mieluummin 0,07-0,4 mm ja kaikkein mieluimmin 0,1-0,2 mm paksut. Paksuusalueet edellä kuvattujen laminoitujen membraanien osille on jo annettu. Kun membraani on asennettu polytetrafluorietyleenin, asbestin, titaanin tai muun sopivan verkon pinnalle tukitarkoituksessa, verkon filamenttien tai kuitujen paksuus on tavallisesti 0,01-0,5 mm ja mieluummin 0,05*0,15 mm vastaten korkeintaan membraanin paksuutta. Usein on suositeltavaa, että kuidut ovat alle puolet kalvon paksuudesta, mutta filamenttipaksuuksia, jotka ovat suuremmat kuin kalvon paksuus, esim. 1,1-5 kertaa kalvon paksuus, voidaan myös menestyksellisesti käyttää. Verkoissa, seuloissa tai siivilöissä on niissä olevien aukkojen prosentuaalinen pinta-ala n. 8-80 56, mieluummin 10-70 % ja kaikkein mieluimmin 30-70 %. Yleensä filamenttien poikkileikkaukset ovat pyöreitä, mutta muutkin muodot, kuten ellipsit, neliöt ja suorakulmiot ovat käyttökelpoisia. Tukea antava verkko on mieluummin seula tai siivilä ja vaikka se voi olla liimattu membraaniin, on suositeltavaa, että se sulatetaan siihen kiinni korkean lämpötilan ja korkean paineen puristuksella ennen kopolymeerin hydrolyysiä. Tämän jälkeen membraaniverkkoyhdistelmä voidaan kiristää tai muulla tavoin kiinnittää paikalleen pitimeen tai tukilaitteeseen.Membrane walls are normally 0.02-0.5 mm, preferably 0.07-0.4 mm and most preferably 0.1-0.2 mm thick. Thickness ranges for portions of the laminated membranes described above have already been provided. When the membrane is mounted on the surface of polytetrafluoroethylene, asbestos, titanium or other suitable mesh for support purposes, the thickness of the filaments or fibers of the mesh is usually 0.01-0.5 mm and preferably 0.05 * 0.15 mm corresponding to a maximum thickness of the membrane. It is often recommended that the fibers be less than half the film thickness, but filament thicknesses greater than the film thickness, e.g., 1.1-5 times the film thickness, may also be used successfully. The nets, screens or strainers have a percentage area of openings in them of about 8-80 56, preferably 10-70% and most preferably 30-70%. Generally, the cross sections of the filaments are circular, but other shapes such as ellipses, squares, and rectangles are also useful. The support web is preferably a screen or strainer and although it may be glued to the membrane, it is recommended that it be melted onto it by high temperature and high pressure compression prior to hydrolysis of the copolymer. The membrane mesh assembly can then be tightened or otherwise secured in place on the holder or support device.

12 6057712 60577

Kennorungon rakennemateriaali voi olla tavanomainen mukaanluettuna betoni- tai esijännitetty betoni, joka on päällystetty mastikseilla, kumeilla, kuten neopreenilla, polyvinylideenikloridilla, FEP-materiaalil-la, klorendiinihappoon perustuvalla polyesterillä, polypropeenilla, polyvinyylikloridilla, TFE- tai muulla sopivalla muovilla tai ne voivat olla muista rakennemateriaaleista koostuvia samalla tavoin päällystettyjä laatikoita. Oleellisesti itsekantavia rakenteita, kuten pehmittämä-töntä polyvinyylikloridia, polyvinylideenikloridia, polypropeenia tai fenoliformaldehydihartsiä voidaan käyttää, mieluummin lujitettuna sisään valetuilla kuiduilla, kankailla tai kudoksilla, jotka ovat lasi-filamentteja, terästä, nylonia, jne. Kennojen suositeltavat toteutus-muodot, olivatpa ne sitten yksi- tai kaksinapaisia, on tehty elektrolyyttiä kestävästä polymeerimateriaalista, kuten valetusta polypropeenista, joka mieluummin on lujitettu asbesti-, kiille- tai kalsiumsilikaatti-kuiduilla tai suomuilla.The construction material of the cell body may be conventional including concrete or prestressed concrete coated with mastic, rubbers such as neoprene, polyvinylidene chloride, FEP material, polyester made of chlorendic acid construction, other propylene or polyvinyl chloride, similarly coated boxes. Substantially self-supporting structures such as unplasticized polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polypropylene, or phenol-formaldehyde resin may be used, preferably reinforced with molded fibers, fabrics, or fabrics, such as glass filaments, steel, nylon, etc. - or bipolar, is made of an electrolyte-resistant polymeric material, such as molded polypropylene, preferably reinforced with asbestos, mica or calcium silicate fibers or scales.

Käytetyt anodit ovat sopivaa materiaalia, jossa on aukot, joiden läpi kaikki elektrolyysin aikana muodstunut kloori voi päästä pois. Anodien aktiiviset pintamateriaalit voivat olla jalometalleja, jalometalli-lejeerinkejä, jalometallioksideja, jalometallioksideja, joihin on sekoitettu venttiilimetallioksideja, esim. ruteenioksidia ynnä titaanidioksidia, tai niiden seoksia, normaalisti alusta-aineella, joka on riittävän johtavaa elektrolyysikäyttöön. On suositeltavaa, että tällaiset pinnat ovat elektrolyyttiä kestävän venttiilimetallin, kuten titaanin päällä ja liittyvät sen läpi metallijohtimeen, kuten kupariin, hopeaan, alumiiniin, teräkseen tai rautaan, joka on normaalisti päällystetty, galvanoitu tai muulla tavoin suojattu samanlaisen elektrolyyttiä kestävän materiaalin pintakerroksella. On erityisen toivottavaa, että elektrodien avonaiset osat johtimia lukuunottamatta ovat titaania, joka on yhdeltä sen pinnalta tai kokonaan aktivoitu (kloorin kehittymisen vuoksi tältä pinnalta) jalometallilla ja jalometallioksidilla, kuten ruteenioksidilla, platinaoksidilla, ruteenilla tai platinalla. Titaanin sijasta toinen käyttökelpoinen venttiilimetalli on tantaali.The anodes used are a suitable material with openings through which any chlorine formed during electrolysis can escape. The active surface materials of the anodes may be noble metals, precious metal alloys, noble metal oxides, noble metal oxides mixed with valve metal oxides, e.g. ruthenium oxide plus titanium dioxide, or mixtures thereof, normally with a substrate sufficiently conductive for electrolysis. It is recommended that such surfaces be on an electrolyte resistant metal metal such as titanium and bonded therethrough to a metal conductor such as copper, silver, aluminum, steel or iron normally coated, galvanized or otherwise protected with a surface layer of a similar electrolyte resistant material. It is particularly desirable that the open parts of the electrodes, with the exception of the conductors, be titanium which is activated on one of its surfaces or completely (due to the evolution of chlorine from this surface) with a noble metal and a noble metal oxide such as ruthenium oxide, platinum oxide, ruthenium or platinum. Instead of titanium, another useful valve metal is tantalum.

Anodi on tavallisesti venytettyä titaaniverkkoa, jonka pinta on päällystetty ruteenioksidilla. Kaikissa tapauksissa johtimen johtava materiaali on mieluummin kuparia, joka on päällystetty titaanilla.The anode is usually a stretched titanium mesh with a surface coated with ruthenium oxide. In all cases, the conductive material of the conductor is preferably copper coated with titanium.

Käytetyt katodit voivat olla mitä tahansa sähköä johtavaa materiaalia, joka vastustaa kennon eri sisältöjen vaikutusta. Katodit on mieluummin valmistettu teräsverkosta, joka on liitetty kuparijohtimeen, mutta 13 60577 muitakin katodimateriaaleja ja johtavia materiaaleja voidaan käyttää, joista katodiin sopivat rauta, grafiitti, lyijyoksidi grafiitin pinnalla, lyijydioksidi titaanin pinnalla tai jalometallit, kuten platina, iridium, ruteeni tai rodium. Jalometalleja käytettäessä ne voivat olla kerrostettuina pintoina johtavilla alusta-aineilla, kuten kuparilla, hopealla, alumiinilla, teräksellä tai raudalla. Katodit ovat mieluummin seulaa tai venytettyä metalliverkkoa, ja kuten anodit ne ovat tasomaisia tai muuta yhteensopivaa muotoa niin, että elektrodien väliset etäisyydet ovat suunnilleen samat joka paikassa.The cathodes used can be any electrically conductive material that resists the effect of different contents of the cell. The cathodes are preferably made of a steel mesh connected to a copper conductor, but other cathode materials and conductive materials may be used, of which iron, graphite, lead oxide on the graphite surface, lead dioxide on the titanium surface or precious metals such as platinum, iridium, rutium are suitable for the cathode. When precious metals are used, they may be layered on surfaces with conductive substrates such as copper, silver, aluminum, steel or iron. The cathodes are preferably a screen or a stretched metal mesh, and like the anodes they are planar or other compatible shape so that the distances between the electrodes are approximately the same at each location.

Seuraavat esimerkit annetaan keksinnön kuvaamiseksi, mutta ei rajoittamiseksi. Ellei toisin ilmoiteta, kaikki osat ovat paino-osia ja kaikki lämpötilat °C-asteina.The following examples are provided to illustrate, but not limit, the invention. Unless otherwise indicated, all parts are by weight and all temperatures are in ° C.

Esimerkki 1Example 1

Kuvan 1 esittämän tyyppisessä kolmiosastoisessa membraanikennossa kennon jatkuva toiminta johtaa siihen, että kationiaktiivisen, selektiivisesti läpäisevän membraanin sille pinnalle, joka on anolyyttiosaston vieressä ja ilmeisesti myös sen sisään saostuu kalsium-, magnesium-, rauta- ja muita metallisuoloja, jotka ilmeisesti koostuvat oksideista, hydroksideista, komplekseista ja muista epäorgaanisista suoloista. Saattaa myös tapahtua näiden suolojen reaktio membraaneilla olevien kationiaktiivis-ten kohtien kanssa. Havaitaan, että kennon useamman kuukauden käytön jälkeen kloorin, emäksen ja vedyn tuottamiseksi jännitteen alenema kennon poikki kasvaa n. 0,3 voltilla n. 4,4 volttiin 4,1 voltin sijasta, joka se on uudella membraanilla.In a three-compartment membrane cell of the type shown in Figure 1, continuous operation of the cell results in the deposition of a cationic, selectively permeable membrane adjacent to the apparently anolyte compartment and apparently also within it calcium, magnesium, iron and other metal salts apparently composed of oxides, hydrides complexes and other inorganic salts. These salts may also react with cationic sites on the membranes. It is found that after several months of use of the cell to produce chlorine, base and hydrogen, the voltage drop across the cell increases by about 0.3 volts to about 4.4 volts instead of the 4.1 volts that it has on the new membrane.

Kennossa käytetty membraani on perfluoratun hiilivedyn ja fluorisulfo-noidun perfluorivinyylieetterin hydrolysoitua kopolymeeria laminoidussa muodossa, jossa on n. 0,1 mm paksu kerros katodia lähempänä olevalla puolella ja 0,05 mm anodia vastaan olevalla puolella. Tämä järjestely on sama molemmilla membraaneilla. Membraanin kopolymeerit on tehty antamalla PSEPVE:n reagoida tetrafluorietyleenin kanssa molekyylipainol-taan erilaisten polymeerien tuottamiseksi, joista jokainen sisältää 17 % PSEPVErtä. Nämä polymeerit, joiden ekvivalenttipainot ovat 1100 ja 1500 tässä järjestyksessä paksummalle ja ohuemmalle kerrokselle, hydrolysoidaan sen riippuvien -S02F-ryhmien konvertoimiseksi -SO^H-ryhmiksi edellä olevassa patenttimäärityksessä kuvatun menetelmän mukaisesti.The membrane used in the cell is a hydrolyzed copolymer of perfluorocarbon and fluorosulfonated perfluorovinyl ether in a laminated form with a layer about 0.1 mm thick on the side closer to the cathode and 0.05 mm on the side opposite the anode. This arrangement is the same for both membranes. Membrane copolymers have been made by reacting PSEPVE with tetrafluoroethylene to produce polymers of different molecular weights, each containing 17% PSEPVE. These polymers having equivalent weights of 1100 and 1500 for a thicker and thinner layer, respectively, are hydrolyzed to convert its dependent -SO 2 F groups to -SO 2 H groups according to the method described in the above specification.

111 60577111 60577

Anodi on ruteenioksidia venytetyn titaaniverkon pinnalla ja katodi on valanneteräsverkkoa. Johtimet ovat titaanpäällysteistä kuparia ja kupa-ritankoja samassa järjestyksessä ja ne kuljettavat sähkön sen lähteestä tai ulkoisesta liittimestä elektrodeihin. Kennorunko on valettua polypropeenia, joka on lujitettu asbestilla ja kiillesuomuilla. Kenno on osa kennokokoonpanoa, jota ei ole esitetty ja jossa se on yhdistetty ulkoiseen kaksinapaiseen liitosyhteyteen.The anode is ruthenium oxide on the surface of a stretched titanium mesh and the cathode is a cast steel mesh. The conductors are titanium-coated copper and copper rods in the same order and carry electricity from its source or external connector to the electrodes. The cell body is molded polypropylene reinforced with asbestos and mica scales. The cell is part of a cell assembly, not shown, in which it is connected to an external bipolar connection.

Käyttöolosuhteet ovat 85-90°C, 4,1 volttia käynnistyksessä (4,4 V membraa-Operating conditions are 85-90 ° C, 4.1 volts at start-up (4.4 V membrane

OO

nin likaannuttua) 0,3 A/cm , joilla tuotetaan 150 g/l:n natriumhydrok-sidiliuosta katolyyttiin ja 50 g/l:n natriumhydroksidiliuosta puskuri-osastoon käyttäen syöttöä, joka sisältää 25 % natriumkloridia ja 15 ppm kalsiumin, magnesiumin ja raudan sekasuoloja oksideina (suhteissa n.0.3 A / cm for the production of 150 g / l sodium hydroxide solution for the catholyte and 50 g / l sodium hydroxide solution for the buffer compartment using a feed containing 25% sodium chloride and 15 ppm mixed salts of calcium, magnesium and iron. as oxides (in proportions of approx.

3:1, 3:0,7). Suolat ovat läsnä enimmäkseen klorideina ja sulfaatteina, vaikka jonkin verran on myös oksideja ja hydroksideja, esim. 30 % klorideja, 60 % sulfaatteja ja 10 % oksideja ja hydroksideja.3: 1, 3: 0.7). The salts are mostly present as chlorides and sulfates, although some oxides and hydroxides are also present, e.g., 30% chlorides, 60% sulfates, and 10% oxides and hydroxides.

Kennon jatkuvan toiminnan aikana n. kuukauden kuluessa johtuen ilmeisesti hydroksyyli-ionin pienestä takaisinkulkeutumisesta membraanin läpi sen pinta ja osa sen sisäosasta likaantuu liukenemattomasta, saostuneesta tai takertuvasta materiaalista ja havaitaan, että jännitteen alenema kennon läpi kasvaa 4,4 volttiin. Jännitteen aleneman pienentämiseksi väkevää kloorivetyhappoa lisätään syöttöputkeen kennon edestä riittävä määrä anolyytin pH:n muuttamiseksi arvoon 2,5. Samaan aikaan virran kulku kennoryhmään pienennetään 60 kiloampeerista 10 kiloampee- 2 rnn tai n. 0,05 A/cm :n virrantiheyteen ja enemmän vettä syötetään puskuriosastoon siinä olevan emäsväkevyyden laskemiseksi 32 g/l:aan natriumhydroksidia. Kennoa käytetään seitsemän tuntia näissä olosuhteissa ja tämän ajan kuluttua saadaan jännitteen alenema (0,3 V) kennon toimiessa 4,1 voltin jännitteellä normaaliolosuhteissa.During continuous operation of the cell for about a month, apparently due to a small backflow of hydroxyl ion through the membrane, its surface and part of its interior become contaminated with insoluble, precipitated or adhering material and it is observed that the voltage drop across the cell increases to 4.4 volts. To reduce the voltage drop, concentrated hydrochloric acid is added to the feed tube in front of the cell in an amount sufficient to change the pH of the anolyte to 2.5. At the same time, the current flow into the cell array is reduced from 60 kiloampers to a current density of 10 kiloampers or about 0.05 A / cm, and more water is fed to the buffer compartment to lower the base concentration therein to 32 g / l of sodium hydroxide. The cell is operated for seven hours under these conditions, and after this time a voltage drop (0.3 V) is obtained when the cell operates at 4.1 volts under normal conditions.

Katsotaan, että pienentämällä virta matalaan arvoon autetaan edelleen haluttua puskuriosaston emäksen laimentamisvaikutusta hydroksyylisiir-ron pienentämiseksi membraanin anolyyttipuolelle ja tapahtuu luonnollista takaisinhuuhtoutumista osmoosin johdosta. Myös kloorin jatkuva tuotanto anodilla auttaa ylläpitämään anolyytin kiertoa, jota voidaan myös auttaa mekaanisella tai pumppauslaitteella ja auttaa täten poistamaan materiaalia membraanista, kun se kerran on irrotettu siitä.It is considered that reducing the current to a low value further aids the desired dilution effect of the base in the buffer compartment to reduce hydroxyl transfer to the anolyte side of the membrane and natural backwash due to osmosis. Also, the continuous production of chlorine at the anode helps to maintain the circulation of the anolyte, which can also be assisted by a mechanical or pumping device and thus helps to remove material from the membrane once it has been removed from it.

15 6057715 60577

Uudistamiskäsittelyn päätyttyä anolyytti poistetaan kennosta, korvataan uudella anolyytillä, olosuhteet palautetaan normaaliksi ja kloorin ja emäksen tuotantoa jatketaan. Kuitenkin jaksottaan tämän jälkeen, kuten joka viikko, kennoa käytetään tunnin ajan kuvatuissa koeolosuhteissa membraanin likaantumisen estämiseksi. Seitsemän ja yhden tunnin käsittelyjen päätyttyä kennon käyttöä voidaan jatkaa hapotetulla anolyytillä ja mahdollisesti, asianmukaisessa järjestyksessä tätä happamuutta voidaan pienentää ja pH nostaa normaaliin käyttö-pH-arvoon (3-4).Upon completion of the regeneration treatment, the anolyte is removed from the cell, replaced with new anolyte, conditions are returned to normal, and chlorine and base production is resumed. However, thereafter, as every week, the cell is operated for one hour under the described experimental conditions to prevent membrane fouling. At the end of the seven and one hour treatments, the cell can be continued to be acidified with anolyte and, if appropriate, this acidity can be reduced in the appropriate order and the pH raised to normal operating pH (3-4).

Esimerkki 2Example 2

Sen sijaan että käsiteltäisiin membraaneja paikalla, kuten esimerkissä 1, useita anodiosaston membraaneja poistetaan kennoista, kun ne tulevat likaisiksi kuten esimerkin 1 anodimembraani, ja upotetaan kloorive-tyhapon vesiliuokseen huoneenlämpötilassa aina 10 tunnin pituisiksi ajoiksi. Upotusten aikana liuos pidetään lievässä liikkeessä kiertopumpun avulla, jota ei esitetä piirroksessa. 6-8 tunnin kuluttua membraanit ovat riittävän uudistuneet, jotta ne voidaan palauttaa kennoihin, joista ne poistettiin. Tällöin nämä kennot toimivat pienemmällä jännitteellä, joka tavallisesti on 0,1-0,5 V pienempi kuin se, joka saatiin keskeytettäessä kennon toiminta ja poistettaessa membraanit.Instead of treating the membranes in situ as in Example 1, several anode compartment membranes are removed from the cells when they become dirty, such as the anode membrane of Example 1, and immersed in an aqueous solution of hydrochloric acid at room temperature for up to 10 hours. During immersion, the solution is kept in slight motion by means of a circulating pump, which is not shown in the drawing. After 6-8 hours, the membranes are sufficiently regenerated to be returned to the cells from which they were removed. In this case, these cells operate at a lower voltage, which is usually 0.1-0.5 V lower than that obtained by interrupting the operation of the cell and removing the membranes.

Joissakin tämän keksinnön muunnoksissa membraanit pidetään kehyksissä tai pitimissä, kun niille suoritetaan ulkoinen hapotuskäsittely ja toisissa ne ensin poistetaan kehyksistä tai pitimistä. Molemmissa tapauksissa saadaan tyydyttävä uudistuminen, kun käsittely-pH on 1,5-3,5, esim. 2,5-In some variations of this invention, the membranes are held in frames or holders when subjected to an external acidification treatment, and in others they are first removed from the frames or holders. In both cases, satisfactory regeneration is obtained when the treatment pH is 1.5-3.5, e.g. 2.5-

Esimerkki 3Example 3

Esimerkin 1 koe toistetaan käyttäen kuvan 2 kaksiosastoista kennoa.The experiment of Example 1 is repeated using the two-compartment cell of Figure 2.

Eri kennon osat ovat samat kuin vastaavat osat, jotka esitettiin esimerkissä 1, mutta kennon toiminta tapahtuu emäsväkevyydellä 130-200 g/1, mikä merkitsee keskimäärin n. l60 g/1 natriumhydroksidia. Suoritettu paikalla tapahtuva käsittely on sama kuin esimerkissä 1 ja seitsemän tunnin kuluttua membraani on uudistunut.The parts of the different cells are the same as the corresponding parts shown in Example 1, but the operation of the cell takes place at a base concentration of 130-200 g / l, which means on average about 160 g / l of sodium hydroxide. The on-site treatment performed is the same as in Example 1 and after seven hours the membrane is regenerated.

Yllä olevien esimerkkien muunnoksissa aikaansaatuja anolyytin pH-arvoja, käytettyjä virrantiheyksiä ja natriumhydroksidin väkevyyttä toisessa osastossa (ei anolyytissä), joka on anolyytin vieressä, vaihdellaan edellä olevassa patenttimäärityksessä annetuilla alueilla ja hyödyllinen uudistuminen saavutetaan esitettyjen aikarajojen puitteissa. Esi- ie 605 77 merkiksi anolyytin pH-arvot voivat olla 1,5» 1,8, 2,2 ja 2,5, virran-tiheydet voivat olla 0,02, 0,04 ja 0,1 A/cm , emäsväkevyydet voivat olla 25, 45 tai kaksiosastoisella kennolla 75 g/1 ja käsittelyajat voivat olla tunti, kolme tuntia tai kymmenen tuntia. Samalla tavoin membraanin materiaali voidaan vaihtaa 0,5 mm paksuksi RAI Research Corporation-yhtiön tyyppejä 18ST12S ja 16ST13S olevaksi sulfostyrenoi-duksi FEP-membraaniksi ja hyvä uudistuminen on saavutettavissa. Haluttaessa voidaan toteuttaa kolmiosastoisten kennojen "katolyytti"-membraa-nien ulkoinen hapotus, mutta tavallisesti tämä ei ole tarpeen kennon tehokkaan toiminnan kannalta. Yllä olevissa esimerkeissä myös membraa-neilta poistettu liete suodatetaan pois, jotta estettäisiin sitä saostumasta myöhemmin uudelleen. Niissä tapauksissa, joissa se on täysin liuennut, se neutraloidaan kennon ulkopuolella esim. käsittelemällä natrium-hydroksidilla riittävän neutraalin tai emäksisen pH-arvon aikaansaamiseksi, jotta se saostuisi. Kuitenkin silloinkin, kun tällaista erotusta ei toteuteta, kennon jänniteominaisuudet paranevat kuvatuilla käsittelyillä.The pH of the anolyte obtained in the modifications of the above examples, the current densities used, and the concentration of sodium hydroxide in the second compartment (not the anolyte) adjacent to the anolyte vary within the ranges given in the above specification and useful regeneration is achieved within the time limits set forth. For example 605 77, the pH of the anolyte may be 1.5 »1.8, 2.2 and 2.5, the current densities may be 0.02, 0.04 and 0.1 A / cm, the base concentrations may be be 25, 45 or 75 g / l in a two-compartment cell and processing times can be one hour, three hours or ten hours. Similarly, the membrane material can be changed to a 0.5 mm thick sulfostyrenated FEP membrane of RAI Research Corporation types 18ST12S and 16ST13S, and good regeneration is achieved. If desired, external acidification of the "catholyte" membranes of the three-compartment cells can be accomplished, but this is usually not necessary for efficient cell operation. In the above examples, the slurry removed from the membranes is also filtered off to prevent it from reprecipitating later. In those cases where it is completely dissolved, it is neutralized outside the cell, e.g. by treatment with sodium hydroxide to obtain a sufficiently neutral or basic pH to precipitate. However, even when such a separation is not implemented, the voltage characteristics of the cell are improved by the described treatments.

FI752923A 1974-10-29 1975-10-20 FOERFARANDE FOER FOERYNGRING AV EN TILLTAEPPT JONBYTAREMEMBRAN IN-SITU I EN ELEKTROLYSCELL FOER EN SALTLOESNING FI60577C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US51890374A 1974-10-29 1974-10-29
US51890374 1974-10-29

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI752923A FI752923A (en) 1976-04-30
FI60577B true FI60577B (en) 1981-10-30
FI60577C FI60577C (en) 1982-02-10

Family

ID=24065966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI752923A FI60577C (en) 1974-10-29 1975-10-20 FOERFARANDE FOER FOERYNGRING AV EN TILLTAEPPT JONBYTAREMEMBRAN IN-SITU I EN ELEKTROLYSCELL FOER EN SALTLOESNING

Country Status (11)

Country Link
JP (1) JPS5167292A (en)
BE (1) BE834908A (en)
CA (1) CA1105876A (en)
DE (1) DE2548456A1 (en)
FI (1) FI60577C (en)
FR (1) FR2333058A1 (en)
GB (1) GB1518846A (en)
IT (1) IT1043667B (en)
NL (1) NL7512519A (en)
NO (1) NO753618L (en)
SE (1) SE425323B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52149295A (en) * 1976-06-08 1977-12-12 Tokuyama Soda Co Ltd Protecting method for electrolytic bath
JPS5312798A (en) * 1976-07-22 1978-02-04 Tokuyama Soda Co Ltd Electrolyzing eqiupment for aqueous solution of alkali metal salt

Also Published As

Publication number Publication date
DE2548456A1 (en) 1976-05-13
CA1105876A (en) 1981-07-28
SE425323B (en) 1982-09-20
JPS5167292A (en) 1976-06-10
NL7512519A (en) 1976-05-04
BE834908A (en) 1976-04-27
GB1518846A (en) 1978-07-26
FI60577C (en) 1982-02-10
SE7512049L (en) 1976-04-30
FI752923A (en) 1976-04-30
IT1043667B (en) 1980-02-29
FR2333058A1 (en) 1977-06-24
NO753618L (en) 1976-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI59816B (en) FREQUENCY REFRIGERATION FOR HYDROXID CHLORINE AND CHLORATE
US4124477A (en) Electrolytic cell utilizing pretreated semi-permeable membranes
US4100050A (en) Coating metal anodes to decrease consumption rates
US4040919A (en) Voltage reduction of membrane cell for the electrolysis of brine
US4000057A (en) Electrolytic cell membrane conditioning
US4294677A (en) Method for electrodepositing a protein onto an ion-exchange membrane
KR830002163B1 (en) Chlorine-Alkaline Electrolyzer
US3899403A (en) Electrolytic method of making concentrated hydroxide solutions by sequential use of 3-compartment and 2-compartment electrolytic cells having separating compartment walls of particular cation-active permselective membranes
PL97696B1 (en) DIAPHRAGM OF POLYMERIC PLASTIC FOR ELECTROLYSIS AND METHOD OF MANUFACTURING IT
SU971110A3 (en) Electrolyzer for producing chlorine and alkali
US5520793A (en) Methods of producing hydrogen iodide electrochemically
US4149946A (en) Recovery of spent pickle liquor and iron metal
US3954579A (en) Electrolytic method for the simultaneous manufacture of concentrated and dilute aqueous hydroxide solutions
CA1076060A (en) Electrolytic method for the manufacture of hypochlorites
FI60577B (en) FOERFARANDE FOER FOERYNGRING AV EN TILLTAEPPT JONBYTAREMEMBRAN IN-SITU I EN ELEKTROLYSCELL FOER EN SALTLOESNING
US4584071A (en) Process for electrolysis of brine with iodide impurities
EP0753534A2 (en) Cation exchange membrane for electrolysis and process for producing potassium hydroxide of high purity
EP0008232B1 (en) Oxygen electrode rejuvenation methods
US4061550A (en) Process for electrolysis
US4285795A (en) Electrolysis apparatus
US4340460A (en) Internal downcomer for electrolytic recirculation
IL45141A (en) Process and apparatus for electrolysis
KR930005659B1 (en) Cation exchange membrane for electrolysis of alkali metal chloride
EP0360536A2 (en) Cell and method of operating a liquid-gas electrochemical cell
JPH0610179A (en) Method for electrolysis using polymer additive for film tank operation

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: OCCIDENTAL CHEMICAL CORP