FR2464312A1 - Structure de diaphragme en forme de gant pour cellule d'electrolyse - Google Patents

Abstract

L'INVENTION DECRIT UNE STRUCTURE DE DIAPHRAGME NON ADHERENT EN FORME DE GANT, POUR CELLULE D'ELECTROLYSE. CETTE STRUCTURE 34 COMPORTE UN ORGANE DIGITE 36 PRESENTANT UNE EXTREMITE SUPERIEURE OUVERTE 86 ET UNE EXTREMITE INFERIEURE FERMEE 82 RELIEES PAR UNE PARTIE INTERMEDIAIRE 84. L'EXTREMITE INFERIEURE 82 EST PERFOREE 46 POUR LAISSER PASSER UN MONTANT 50 DE SOUTIEN D'ANODE 32. LE DIAPHRAGME 34 COMPREND AUSSI UNE BORDURE 38 POUR FIXER L'ORGANE 36 AU BORD SUPERIEUR DE LA CATHODE 12 AFIN DE SEPARER CETTE CATHODE 12 DE L'ANODE 32 ET DE L'ANOLYTE DE LA CELLULE 10. CE DIAPHRAGME EN MATIERE SYNTHETIQUE PEUT ETRE MONTE A LA PLACE DES DIAPHRAGMES EN AMIANTE.

Description

La présente invention concerne des structures de diaphragme en des

matières synthétiques pour des cellules d'électrolyse et, notamment, une structure de diaphragme

non adhérent, en forme de gant,pour de telles cellules.

Les préoccupations concernant les risques, pour la santé, des diaphragmes en amiante ont abouti à la mise au point de produits synthétiques de remplacement pouvant être

utilisés dans des cellules d'électrolyse du type à diaphragme.

Cette mise-au point a abouti à la disponibilité de plusieurs matières d'échange d'ions, produites à l'échelle industrielle pour -la confection de diaphragmes et qui sont fabriquées

sous forme de feuilles planes. Toutes les nouvelles installa-

tions industrielles.'utilisant de tels diaphragmes ou mem-

branes en une matière synthétique comportent des cellules du type filtrepresse en raison de la simplicité d'installation

du séparateur.

IL y a cependant actuellement en fonctionnement un

grand nombre de cellules d'électrolyse comportant des diaphrag-

mes en amiante comme, par exemple, la cellule "Hooker H-4" décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nu 3 904 504

de Hooker Chemicals and Plastics Corporation. Il est souhaita-

ble de pouvoir transformer ces cellules afin de remplacer les diaphragmes en amiante par des diaphragmes ou membranes en une matière de synthèse, afin de diminuer le risque que l'amiante fait courir à la santé des personnes, et afin de protéger l'environnement contre une contamination par de l'amiante. Une solution peut consister à remplacer les cellules à diaphragme actuelles par de nouvelles cellules

à diaphragme ou membrane de synthèse du type filtre-presse.

Ce remplacement n'est pas économiquement réalisable dans

la plupart des installations de fabrication. L'autre solu-

tion consiste à modifier un peu des cellules à diaphragme actuelles de façon qu'elles puissent comporter des diaphragmes

ou membranes en une matière de synthèse.

Un procédé proposé pour transformer une cellule d'électrolyse à diaphragme en une cellule d'électrolyse à membrane est celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 112 149. Ce brevet suggère de former une

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membrane sur une cathode normale de cellule à diaphragme en mettant une matière de formation d'une nappe ou d'un mat en suspension dans un milieu liquide et en déposant ensuite sous vide cette matière à la surface de la cathode puis en revêtant cette dernière matière d'une couche de matière thermo- plastique d'échange de cations. La matière thermoplastique est ensuite fondue, par cuisson de la cathode -dans un four, en une mince pellicule uniforme à la surface de là matière de formation d'un mat. La couche thermoplastique cuite peut être, si nécessaire, hydrolysée pour la faire passer de la forme thermoplastique à la forme de couche d'échange de cations. Cependant, ce procédé utilise des fibres d'amiante comme matière de formation d'un mat et il présente donc pour

l'environnement les mêmes inconvénients que ceux d'un diaphrag-

me classique en amiante.

Ces problèmes sont résolus par la présente inven-

tion, laquelle propose une structure de diaphragme non adhérent, analogue à un gant,destin6e à équiper une cellule d'électrolyse du type comportant un anolyte, un catholyte,

une structure cathodique en treillis présentant un bord.

supérieur, une base pour supporter 1a'-structur& cathodique, au moins un montant anodique fixé à la base de la cellule, au moins une anode fixée à ces montants et qui traverse cette structure cathodique pour se diriger vers le haut et un couvercle de cellule destiné à fermer le sommet de la cellule, cette structure de diaphragme comportant les parties suivantes (a) au moins'*On doigt ou organe digité, présentant une extrémité supérieure ouverte et une extrémité inférieure fermée reliées par e une partie intermédiaire et destiné à se diriger vers le bas en traversant la structure cathodique en forme de treillis et en entourant de façon lâche et par le dessous cette anode afin de séparer l'anode de la structure cathodique, ce doigt présentant des parties délimitant dans son extrémité inférieure au moins une ouverture que les montants anodiques peuvent traverser de façon étanche; et (b) une bordure, fixée de façon étanche à l'extrémité supérieure de ce doigt et destinée à passer entre le couvercle de la cellule et le bord supérieur de la structure cathodique afin de constituer une séparation entre ce bord supérieur

de la structure cathodique, d'une part, et l'anode et l'ano-

lyte, d'autre part.

L'invention propose également un procédé pour assem-

bler une cellule d'électrolyse à diaphragme, du type compor-

tant une base de cellule, un couvercle de cellule, une struc-

ture cathodique en forme de treillis présentant plusieurs doigts cathodiques verticaux et qui est traversée par plusieurs anodes verticales, plusieurs montants anodiques munis de brides et pénétrant dans les trous ménagés dans la base de la cellule pour relier cette base aux anodes, et un diaphragme disposé entre la structuretcathodique et ces anodes. Ce procédé comprend les étapes consistant à: (a) fabriquer une structure de diaphragme non adhérent présentant des trous destinés au passage des montants anodiques; (b) placer une garniture d'isolement étanche sur la base de la cellule (c) placer sur cette garniture la structure cathodique et fixer de façon étanche cette structure à la base de la cellule;

(d) insérer de façon lâche une structure de diaphrag-

me non adhérent dans des ouvertures ménagées dans la structure de cathode analogue à du treillis; (e) aligner les trous de la structure du diaphragme avec les trous de la base de la cellule; (f) placer ces anodes entre les doigts cathodiques verticaux; (g) insérer les montants anodiques dans les trous alignés du diaphragme et dce la base de la cellule;

(h) assujettir les montants anodiques.pour simulta-

nément fixer ces anodes et presser la bride contre les parties de la structure du diaphragme entourant les trous de cette structure et contre la base de la cellule; (i) placer un dispositif de garniture étanche entre la structure cathodique et le couvercle de la cellule;

(j) replier des parties de la structure du diaphrag-

me pour les faire pénétrer dans le dispositif de garniture étanche; et (k) comprimer entre le couvercle de la cellule et la structure de cathode une partie de la structure du diaphragme formant bordure de cette structure de diaphragme afin d'achever la séparation entre cette structure de cathode, d'une part, et ces anodes et la base de la cellule, d'autre part. Les buts et avantages de la présente invention se

comprendront mieux à l'étude de la description détaillée

suivante d'au moins un exemple nullement limitatif, faite en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue de côté d'une cellule à diaphragme typique dans laquelle la présente invention peut être mise en oeuvre; la figure 2 est une coupe verticale le long d'une ligne 2-2 de la figure 1 passant par le plan de symétrie d'une anode de cette cellule et montrant la structure du diaphragme selon l'invention; la figure 3 est une vue en plan de la structure de diaphragme de l'invention mise en place sur la cathode de la cellule de la figure 1 la figure 4 est une coupe verticale le long d'une ligne 4-4 de la figure 3, montrant la mise en place de la structure de diaphragme selon l'invention dans une cellule d'électrolyse par ailleurs classique la figure 5 est une vue en perspective de la structure de diaphragme selon l'invention, montrant les languettes pliées dans lesquelles peuvent être ménagées des ouvertures pour le passage des montants anodiques; la figure 6 est une vue en perspective d'une feuille pliée pour former un diaphragme immédiatement avant le soudage des bords en vue de former une structure de diaphragme selon l'invention;. t la figure 7 est une vue de face, après soudage, de la feuille de la figure 6 pour diaphragme, montrant les endroits

o les soudures étanches-ont été effectuées.

La figure 1 est une vue latérale externe, en élé-

vation, d'une cellule d'électrôlyse classique 10 pour la production de chlore et d'une solution alcaline et dans laquelle l'invention peut être mise en oeuvre. La cellule comprend une structure de cathode 12 en forme de treillis,

supportée par une base 14 et recouverte par un couvercle 16.

La base 14 de la cellule peut être à son tour supportée par un support 18 du type à deux pieds, lequel repose sur le plancher d'une installation typique de production de chlore et d'une solution alcaline. Un dispositif convenable de

garniture 20 est disposé entre le- couvercle 16 et la struc-

ture de cathode 12. De même, une garniture convenable 22 est

placée entre la structure 12 et la base 14 de la cellule.

De même, une structure 24 comportant au moins une barre omni-

bus est disposée entre la structure de cathode 12 et la base 14 de la cellule et elle sert à acheminer le courant

électrique aux anodes 32 (voir figure 4) de la cellule 10.

La garniture 22 se situe de préférence entre la barre omnibus 24 et la structure de cathode 12 afin de les isoler l'une de l'autre. La structure de cathode 12 comporte de préférence des barres omnibus 26, 28 et 30 qui peuvent être spécialement conçues en vue de distribuer plus uniformément le courant électrique au sein de la structure de cathode 12. De tout point de vue externe, la structure de la cellule 10 semble classique et la figure 1 est donc appelée "art antérieur"

bien que l'intérieur de cette cellule ne soit pas classique.

Afin de voir la structure du diaphragme de l'inven-

tion telle qu'elle apparaît au sein de la cellule 10, il convient de se référer à la figure 2, qui est une coupe longitudinale le long du plan vertical de symétrie d'une anode 32 de la cellule 10. On notera que, sauf indication contraire, les indices de référence sont destinés à désigner les mêmes structures dans chacune des figures. L'intérieur de la structure de cathode 12 est entouré par une structure du diaphragme 34 selon l'invention. Cette structure 34, que l'on

voit mieux sur la fiaure 5 est décrite ci-après.

En se référant à nouveau à la figure 2, on voit que la structure du diaphragme 34 comporte un doigt (ou-organe digité) 36 et une bordure 38. Le doigt 36 entoure les anodes 32 cependant que la bordure 38 est destinée à passer entre

le couvercle 16 et la structure de cathode 12 afin de consti-

tuer une séparation entre la structure de cathode 12, d'une part, et l'anode 32 ainsi que l'anolyte (non représenté) au contact des anodes 32, d'autre part. La configuration de la structure de cathode 12 est représentée de façon assez détaillée sur la figure 2. Les parties fondamentales de la structure 12 sont un élément creux 40 de section trapézoidale, réservé à l'écoulement périphérique et appelé ci-après "canal 40" que l'on voit mieux sur la figure 4, ainsi que des doigts

cathodiques 42, que l'on voit mieux sur les figures 3 et 4.

Le canal 40 sert à diriger lEe produit caustique vers une sortie (non représentée) de ce produit caustique et l'hydrogène gazeux vers une sortie 43 de cet hydrogène gazeux, que l'on

voit mieux sur la figure 3.

La figure 3 est une vue en plan montrant, à titre illustratif, à la fois un diaphragme classique 44, du type adhérent représenté à la partie inférieure gauche de cette figure 3, et la structure de diaphragme 34 selon la présente invention, représentée à la partie inférieure droite de la figure 3. Dans la pratique de l'invention, le diaphragme 44 est complètement remplacé par la structure 34. La structure de cathode 12 est en forme de treillis et comprend un canal 40 réservé à l'écqulement périphérique et des doigts cathodiques 42, transversaux, parallèles et espacés. Pour-que la structure du diaphragme 40 s'ajuste dans les doigts cathodiques 42 et

les entoure, il est nécessaire que cette structure 34 pré-

sente une forme assez complexe. On peut actuellement fabriquer une telle forme complexe du fait de la découverte, qui ne fait pas partie de l'aspect inventif de la présente invention, selon laquelle il est possible de sceller avec succès à chaud sans détruire les propriétés d'échange d'ions de la membrane, la forme,capable d'échanger des cations, des matières d'échange de cations. On obtient couramment un diaphragme adhérent 44 de l'art antérieur en appliquant une suspension d'une matière

convenant pour constituer un diaphragme sur le canal 40 d'écou-

lement et les doigts transversaux 42 de la structure de cathode 12, en provoquant le dépôt sous vide de cette matière,puis en cuisant le diaphragme afin de sécher la matière sur la structure de cathode 12. On pourrait penser que la solution évidente au problème posé par la nécessité de passer d'une matière de réalisation d'un diaphragme à une matière de réalisation d'une membrane d'échange de cations consiste à. préparer une suspension de la matière d'échange de cations et à faire cuire cette matière sur le diaphragme classique. Cependant, des matières d'échange de cations ne sont pas actuellement disponibles à l'échelle

industrielle sous une forme convenant pour préparer des suspen-

sions, de sorte que les feuilles pour échange de cations qui sont disponibles doivent être modifiées -pour correspondre

à la structure de cathode 12.

La coupe verticale apparaissant sur la figure 4 montre

comment la présente invention permet de résoudre ce problème.

En premier lieu, une structure de diaphragme comme celle décrite ci-après à propos de la figure 5 est fabriquée comme

décrit ci-après puis installée dans une cellule 10. En parti-

culier, une fois fabriquée la structure en forme de gant, une doublure ou garniture 22 en caoutchouc est placée sur la barre omnibus 24,laquelle repose sur la base 14 de la cellule. La structure de cathode 12 est ensuite placée sur la base 14 et la structure du diaphragme 34 est installée par-dessus le

canal 40 d'écoulement et les doigts transversaux 42 de la struc-

ture de cathode 12,avec alignement de perforations 46 sur des trous 48 ménagés dans la barre omnibus 24. Des anodes 32 sont ensuite placées entre des doigts cathodiques adjacents 42 et entre des doigts cathodiques 42 et le canal 4f0. Des montants destinés à soutenir les anodes 32 sont insérés dans les perforations 46 et les trous 48. Une garniture 52 et une garniture 54 peuvent être placées-au-dessus et au-dessous d'une perforation 46. Une bride 56 d'un montant anodique 50 est destinée à comprimer de façon étanche les garnitures 52 et 54 autour des perforations 46 lors de l'assujettissement

des montants anodiques 50 par serrage sur la barre omnibus 24.

Ce serrage peut être réalisé à l'aide d'éléments convenables de serrage comme des écrous 58. Après le serrage d'un montant anodique 50 afin de rendre étanche la perforation 46, une garniture 60 est placée sur le bord supérieur de la structure

de cathode 12 et des languettes 66 de la structure du dia-

phragme 34 sont pliées par-dessus la garniture 60. Une autre garniture 64, qui peut être identique à la garniture 60,est placée sur la languette pliée 66 * Le couvercle 16 est placé 7 au-dessus de la structure de cathode 12 et il est fixé à l'aide

de ressorts (non représentés) afin de comprimer les garni-

tures 60 et 64 contre la languette 66 pour rendre étanche la

jonction du diaphragme et du bord ou de la bride 62 de cathode.

La figure 5 montre une vue en perspective de la structure 34 de diaphragme qui est tournée de 900 par rapport à sa position normale afin de mieux montrer les extrémités inférieures 82 des doigts 36. On voit que la structure 34 est une structure en forme de gant, ou structure digitée, comportant une bordure 38 d'o partent vers le bas plusieurs doigts 36. Le doigt 36 se termine vers le bas par une extrémité inférieure fermée 82 qui est percée d'un certain nombre de perforations 46. Le nombre des perforations 46 par doigt 36 est déterminé par le nombre des montants anodiques 50 par -anode 32. Les perforations 46 sont de préférence réalisées dans une feuille pour fabrication de diaphragme,avant les opérations de pliage et de soudage illustrées sur les figures

6 et 7.

On comprend mieux la fabrication de la structure 34 de diaphragme en se référant aux figures 6 et 7 qui montrent, respectivement, le pliage et le soudage des languettes 66a, 66b et des bords 68a et 68b d'un doigt 36 de la structure de diaphragme 34. Après réalisation des perforations 46, une longue feuille de matière d'échange de cations est pliée en accordéon pour donner plusieurs plis de longueur suffisante pour s'ajuster sur des doigts cathodiques 42 transversaux et au-dessous d'anodes 32. La partie inférieure de chaque pli est ensuite découpée pour qu'une feuille pliée présente une configuration en forme de T,comme celle que l'on voit sur la figure 6. Puis les bords 68a sont soudés aux bords 68b, la languette 66a est soudée à la languette 66b, les languettes a aux languettes 70b et le bord 72a au bord 72b pour former des bords soudés 66, 68, 70 et 72 tels qu'on les voit sur les figures 5 et 6. En variante, des soudures 74, 76, 78 et 80 peuvent être réalisées sur la partie 66, les côtés 68 et 72 et la languette 70, respectivement, avant de découper la structure de diaphragme 3a pour lui conférer la configuration

en forme de T de la figure 7.

Pour le fonctionnement de la cellule 10. il peut s'avérer souhaitable de placer une entretoise entre l'anode

32 et la structure de diaphragme 34 afin d'éviter une abra-

sion de la surface de la structure de diaphragme 34 ou de la surface de l'anode 32. La surface de l'anode 32 comporte généralement un revêtement catalytique susceptible de subir

une abrasion sous l'effet de la structure de diaphragme 34.

Une telle entretoise peut être réalisée sous la même forme que celle de la structure de diaphragme 34 et être placée immédiatement au-dessus des parties correspondantes de cette structure 3à. Les figures 2, 3 et 4 du brevet des Etats-Unis

d'Amérique n0 4 115 237 montrent une entretoise de ce type.

En se référant à nouveau à la figure 4 annexée, on voit que la structure 34 de diaphragme est une structure de diaphragme non adhérent, analogue à un gant ("structure

digitée"),destinée à être utilisée dans une cellule d'électro-

lyse 10. La cellule 10 comporte une solution d'anolyte entou-

rant les anodes 32 dans les doigts 36. La cellule 10 comporte également une solution de catholyte située sous la structure de diaphragme 34, dans la structure de cathode 12 et autour

d'elle et en particulier autour des doigts cathodiques 42.

On note que la structure de cathode 12 est une structure de cathode en treillis présentant un bord supérieur délimité par la surface supérieure de la bride 62. On note également que la cellule 10 d'électrolyse est une cellule verticale dans laquelle les doigts cathodiques 42 et les anodes 32 sont alignés en paiallèle.Les anodes 32 se dirigent vers le haut et traversent la structure de cathode 12 à partir de leur point de

fixation à la barre omnibus 24 de la base 14 de la cellule.

La structure de diaphragme 34 comprend les doigts 36 destinés à entourer l'anode et la bordure 38 destinée à entourer de façon étanche la structure cathodique. Un doigt 36 comprend en outre une extrémité supérieure ouverte 86 et une extrémité

inférieure fermée 82 que relie une partie intermédiaire 84.

De cette façon, le doigt ou organe digité 36 passe vers le bas en traversant la structure de cathode 12 en forme de treillis,et entoure de façon lâche et passe sous les anodes

32 afin de séparer les anodes 32 de la structure de cathode 12-.

Le doigt 36 présente à son extrémité inférieure 82 des parties délimitant au moins une ouverture ou "perforation" par laquelle peut passer de façon étanche un montant 50 d'anode. Des garnitures 52 et 54 servent à rendre étanches après ce passage

les ouvertures ou perforations 46. La bordure 38 de la struc-

ture de diaphragme 34 est fixée de façon étanche à l'extrémité supérieure 86 et passe entre le couvercle 16 de la cellule et le bord supérieur du la surface supérieure de la bride 62 de la structure de cathode 12, afin de constituer une séparation entre le bord supérieur du canal 40 et le bord supérieur de la bride ou rebord 62, d'une part, et les anodes 32 et l'anolyte contenus dans la cellule 10, d'autre part. Comme noté ci-dessus, les doigts 36 peuvent consister essentiellement en une feuille pour membrane d'échange de cations, que la bordure 38 consiste ou non en une telle feuille pour membrane d'échange de cations.- Il vaut mieux que la bordure 38 consiste essentiellement aussi en de la feuille pour membrane d'échange de cations. De préférence, la partie intermédiaire 84 des doigts 36 est constituée de deux feuilles planes de matière synthétique pour diaphragme dont les côtés sont reliés par deux marges latérales linéaires ou "bords" 68, 72. Ces bords sont appelés "mna!rges" car, lorsqu'ils sont reliés, ils se situent dans un plan disposé approximativement à mi-chemin

entre le plan de chacune des feuilles formant les doigts 36.

Si on le désire, on peut utiliser plusieurs feuilles au lieu d'une seule feuille pliée en accordéon. Si l'on utilise plusieurs feuilles, on peut les faire chevaucher à l'extrémité inférieure 82 ou à l'extrémité supérieure 86. Cependant, il vaut mieux les faire chevaucher à l'extrémité inférieure 82 pour renforcer la zone présentant les perforations 46. On pourrait également renforcer l'extrémité inférieure 82 par un morceau supplémentaire séparé de matière d'échange de cations afin de renforcer la zone entourant les perforations 46. L'extrémité inférieure 82 et la partie- intermédiaire de chaque doigt 36 comprend une seule feuille en forme de U repliée sous le bord inférieur d'une anode 32 et dont les côtés 68, 72 sont reliés par des soudures ou marges latérales linéaires 76, 78. Le dispositif de garniture 20 peut comprendre de préférence les sous-éléments constitués par une partie de la bordure 38 entre le couvercle 16 de la cellule et la bride ou rebord 62 de la structure de cathode 12, une garniture 64 assurant l'étanchéité entre le couvercle 16 et bordure 38, une garniture 64 assurant l'étanchéité entre la bordure 38 et la bride 62 et une région de transition, en une matière synthétique pour diaphracme, destinée à relier le doigts 36 à la bordure 38 de façon à achever la séparation entre la structure de cathode 12, d'une part, et les anodes 32 et

lVanolyte qui les entoure éventuellement dans la cellule 10, d'autre part.

Comme on le voit mieux sur les figures 5 et 7, au moins deux coins de la structure de diaphragme 34 sont de préférence formés par la jonction des languettes 66 et 70, respectivement, avec les côtés 68 et 72. Les languettes 66 et 70 peuvent être repliées et constituer ainsi les régions de transition antérieurement mentionnées entre les doigts 36 et la bordure 38 à la jonction des languettes 66 et 70 avec les côtés 68 et 72. Les languettes 66 et 70 sont destinées à être maintenues en position repliée et fermée de façon étanche contre la bordure 38 et entre le couvercle 16 de la cellule et le rebord ou la bride 62 de la structure de cathode 12. Les soudures 76 et 78 sont de préférence deux soudures latérales linéaires et verticales formées le long des bords opposés 68 et 72 des doigts 36. Les soudures 74 et 80 sont de préférence des soudures linéaires latérales formant un angle avec les soudures 76 et 78 et qui sont destinées à être repliées pour parvenir en une position située partiellement contre la bordure 38. Il vaut mieux que les soudures 74, 76, 78 et 80 soient des collages ou soudures

réalisés à chaud.

L'anode est de préférence une électrode insoluble comme un métal du groupe du platine, du titane revêtu d'un métal du groupe du platine ou du titane revêtu d'un oxyde de métal du groupe du platine. La cathode est de préférence en fer, en acier inoxydable ou en nickel. Les électrodes peuvent présenter la forme d'une plaque plane perforée, d'un treillis plan, d'une plaque à persiennes, d'un treillis à persiennes ou une autre forme convenable permettant une libération satisfaisante de gaz. Les diaphragmes sont de préférence des membranes perméables aux cations et pouvant résister à l'oxydation et au chlore. Elles sont constituées d'une membrane d'échange de cations, du type d'un polymère résistant bien au chlore, comme par exemple un copolymère de tétrafluoréthylène et d'un éther perfluorovinylique sulfoné

ou un copolymère de tétrafTuoréthylène et d'un éther perfluoro-

vinylique carboxylé, etc. On utilise de préférence des membranes d'échange de cations de ce dernier type. Des membranes produites par Asahi Glass Company of Japan conviennent pour jouer le rôle de telles "membranes carboxylées". Une autre "membrane carboxylée" convenable est celle décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 151 053. Une telle

membrane carboxylée comprend de préférence un polymère fluoro-

carboné présentant des groupes.-acides carboxyliques latéraux- ou pendants de formule-OCF2COOH et ses dérivés. On a trouvé que des membranes carboxylées produisent avec un rendement du courant supérieur à 90% une solution aqueuse de soude

caustique à environ 35% en poids.

Une autre membrane d'échange de cations comprend un polymère fluorocarboné caractérisé par la présence de groupes latéraux ou pendants du *type acide sulfonique de formule-OCF2SO3H et ses dérivés. On a trouvé que cette membrane du type acide sulfonique produit avec un rendement du courant d'environ 75% - 80% une solution aqueuse de soude caustique à 25% environ. Si le côté,destiné à être en contact avec la

soude caustique, d'une telle membrane du type "acide sulfo-

nique" est traité jusqu'à une profondeur d'environ 38 microns par de l'éthylène-diamine pour obtenir la formation de groupes

sulfonamides, le rendement du courant est augmenté pour attein-

dre 85% environ. Il apparaît donc que la membrane carboxylique donne actuellement de meilleurs résultats qu'une membrane du type acide sulfonique dans des cellules de production de

chlore et d'une base alcaline.

On comprendra que la garniture 22 sert également à isoler électriquement la barre omnibus 24 de la structure de cathode 12. La garniture 22 peut prendre la forme d'une feuille de caoutchouc recouvrant la totalité de la surface supérieure de la barre omnibus 24 et présentant des perforations alignées avec les trous 48 de la barre 24. Si la garniture

22 a une telle forme de feuille, on peut éliminer les gar-

nitures 54,et le diaphragme porte directement contre la sur-

face supérieure de la garniture 22 autour des trous 48 pour assurer l'étanchéité. Un tel mode opératoire peut permettre d'éliminer la nécessité d'aligner les garnitures 54 sur les trous 48 avant de placer les anodes 32 entre les doigts cathodiques verticaux 42 et d'insérer les montants anodiques dans les perforations 46 et trous 48 alignés. On comprendra également qu'il est préférable que la surface supérieure du rebord ou de la bride 62 soit plus plane afin de permettre la fixation étanche, le long d'une surface plus plane, de la bordure 38 de lastructure du diaphragme 34 sur la structure de cathode 12. On peut également renforcer les zones entourant les perforations 46 en utilisant une matière inerte plutôt qu'une matière d'échange de cations, puisque l'extrémité

inférieure 82 n'a pas besoin de présenter de propriétés d'échan-

ge d'ions et n'est donc pas obligée d'être perméable à des

cations comme la partie intermédiaire 84.

Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées à la structure de diaphragme en forme de gant et à sa mise en oeuvre

pour l'assemblage et le fonctionnement d'une cellule d'électro-

lyse à diaphragme, décrites et représentées.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Structure de diaphragme non adhérent en forme de gant, destinée à être utilisée dans une cellule d'électrolyse (10) du type comportant un anolyte, un catholyte, une structure de cathode (12) en forme de treillis présentant un bord supé- rieur, une base (14) de cellule supportant une barre omnibus (24) et cette structure de cathode (12), au moins un montant (50) fixé à la barre (24) et à la base (14), au moins une anode (32) fixée à ce montant (50) et traversant la structure (12) de cathode pour se diriger vers le haut, ainsi qu'un couvercle (16) pour fermer le sommet de la cellule, cette structure de diaphragme (34) étant caractérisée* en ce qu'elle comprend:

(a) au moins un doigt ou organe digité (36), pré-

sentant une extrémité supérieure ouverte (86) et une extrémité inférieure fermée (82) que relie une partie intermédiaire (84),

cet organe (36) étant destiné à traverser vers le bas la struc-

ture de cathode (12) et à entourer de façon lâche et passer au-dessous de l'anode (32) afin de séparer l'anode (32) de la structure de cathode (12), l'extrémité -inférieure (82) de cet organe (36) présentant des parties délimitant au moins une perforation (46) permettant le passage,de façon étanche, des montants anodiques (50); et

(b) une bordure (38), fixée de façon étanche à l'ex-

trémité supérieure (82) de l'organe digité (36) et destinée à être disposée entre le couvercle (16) de la cellule et le bord supérieur de la structure de cathode (12) afin de constituer une séparation entre le bord supérieur de la cathode,

d'une part, et l'anode (32) et l'anolyte, d'autre part.

2. Structure de diaphragme selon la revendication 1,

caractérisée en ce que l'organe digité (36) consiste essentiel-

lement en une matière en feuille pour membrane et échange de cations.

3. Structure de diaphragme selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bordure (38) consiste essentiellement en une matière en feuille pour membrane et échange de cations

4. Structure de diaphragme selon la revendication 1, caractériséeen ce que la partie intermédiaire (84) comprend deux feuilles planes en une matière synthétique pour diaphragme dont les côtés (68, 72) sont reliés par deux marges ou soudures

latérales linéaires (76, 78).

5. Structure de diaphragme selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'extrémité inférieure (82) comprend des parties inférieures chevauchantes et soudées de ces deux feuilles.

6. Structure de diaphragme selon la revendication 1,

caractérisée en ce que les parties, inférieure (82) et intermé-

diaire (84) comprennent une seule feuille en U repliée sous le bas de l'anode (32) et dont les côtés (68, 72) sont reliés

par deux marges ou soudures latérales linéaires (76, 78).

7. Structure de diaphragme selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone de la bordure (38) comprend des éléments (66) destinés à être disposés entre le couvercle (16) et la structure de cathode (12) pour faire partie d'un dispositif d'étanchéité (20); une première garniture (64) pour assurer l'étanchéité entre le couvercle (16) et la zone de la bordure (38); une seconde garniture (60) pour assurer l'étanchéité entre la zone de bordure (78) et la structure de cathode (12); et une région de transition formée d'une matière synthétique pour diaphragme et destinée à relier l'organe digité (36) à la zone de bordure (38). afin d'achever la séparation entre la cathode (12), d'une part, et

l'anolyte et les anodes (32), d'autre part.

8. Structure de diaphragme selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'extrémité supérieure (86) de l'organe digité (36) présente au moins deux coins; la région de transition comprend au moins deux éléments ou languettes (66, 70) repliables, à la jonction de ces deux coins avec la bordure (38), destinés à être maintenus en position repliée et soudée contre la région du dispositif de fermeture étanche (20, et entre le couvercle (16) et la structure de cathode (12) l'organe digité (36) comprend deux feuilles planes reliées, le lonq de leurs côtés eu bords opposés (68, 72) par deux soudures latérales linéaires verticales (76; 78) et chaque région de transition comprend une soudure linéaire latérale (74, 80), faisant un angle avec l'une des soudures latérales

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(76, 78) et destinée. à être repliée pour parvenir à une position située partiellement contre la zone de fermeture

étanche (20).

9. Structure de diaphragme selon l'une quelconque

des revendications 4, 6 et 7, caractérisée en ce que les

soudures sont des soudures réalisées à chaud.

10. Structure de diaphragme selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe digité (36) est ou comprend une membrane d'échange de cations comportant une résine d'échange de cations dont le groupe à rôle d'échange d'ions est formée par des fragments du type acide:.. carboxylique ou acide:

sulfonique. ou sulfonamide ou par un ensemble de tels fragments.