FR2465013A1 - Procede ameliore d'electrolyse avec membrane d'une solution aqueuse d'un chlorure de metal alcalin - Google Patents
Procede ameliore d'electrolyse avec membrane d'une solution aqueuse d'un chlorure de metal alcalin Download PDFInfo
- Publication number
- FR2465013A1 FR2465013A1 FR8016274A FR8016274A FR2465013A1 FR 2465013 A1 FR2465013 A1 FR 2465013A1 FR 8016274 A FR8016274 A FR 8016274A FR 8016274 A FR8016274 A FR 8016274A FR 2465013 A1 FR2465013 A1 FR 2465013A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- compartment
- electrolysis
- temperature
- cathode
- aqueous solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/34—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
- C25B1/46—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
PROCEDE D'ELECTROLYSE POUR LA PREPARATION D'UN HYDROXYDE DE METAL ALCALIN ET D'HYDROGENE DANS UN COMPARTIMENT CATHODIQUE ET DE CHLORE DANS UN COMPARTIMENT ANODIQUE PAR ALIMENTATION D'UNE SOLUTION AQUEUSE D'UN CHLORURE DE METAL ALCALIN DANS LEDIT COMPARTIMENT ANODIQUE QUI EST SEPARE DUDIT COMPARTIMENT CATHODIQUE PAR UNE MEMBRANE ECHANGEUSE DE CATIONS CONSTITUEE EN UN POLYMERE FLUROE PRESENTANT DES GROUPEMENT FAIBLEMENT ACIDES DU COTE DE LADITE CATHODE. IL SE CARACTERISE EN CE QU'ON MAINTIENT LA TEMPERATURE DUDIT COMPARTIMENT ANODIQUE A UNE VALEUR INFERIEURE A LA TEMPERATURE DUDIT COMPARTIMENT CATHODIQUE, AU COURS DE LADITE ELECTROLYSE. INDUSTRIE DE LA SOUDE.
Description
La présente invention concerne un nouveau procédé d'électrolyse pour la
préparation d'un hydroxyde de métal alcalin avec un rendement en matière élevé et un rendement en courant élevé pendant un temps prolongé dans l'électrolyse d'une solution aqueuse d'un chlorure de métal alcalin avec
une membrane échangeuse de cations.
Plus particulièrement-, l'invention concerne un procédé
d'électrolyse pour la production de chlore dans un comparti-
ment anodique et d'hydrogène et d'un hydroxyde de métal
alcalin dans un compartiment cathodique en séparant le compar-
timent anodique du compartiment cathodique par une membrane échangeuse de cations, et en alimentant le compartiment anodique avec une solution d'un chlorure de métal alcalin, et elle vise spécialement l'électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium pour préparer de l'hydroxyde de sodium avec un
rendement élevé pendant un temps prolongé.
Il est connu depuis longtemps d'électrolyser une solution aqueuse d'un chlorure de métal alcalin en présence d'une membrane échangeuse de cations sélective. Récemment on a proposé d'électrolyser une solution aqueuse de chlorure de sodium à l'échelle industrielle, à l'aide d'une membrane échangeuse
de cations, constituée par une résine fluorée.
Dans l'électrolyse en présence d'une membrane échangeuse d'ions, le compartiment anodique et le compartiment cathodique sont séparés par la membrane échangeuse d'ions et on alimente le compartiment anodique avec une solution aqueuse de chlorure de sodium, tandis qu'on alimente le compartiment cathodique avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium, l'électrolyse
étant effectuée de façon à produire du chlore dans le compar-
timent anodique et à produire de l'hydrogène et de l'hydroxyde
de sodium dans le compartiment cathodique.
Conformément au procédé de l'invention, on peut diminuer de façon importante la teneur de l'hydroxyde de sodium en chlorure de sodium. Dans l'électrolyse plus courante utilisant de l'amiante comme diaphragme, la teneur de l'hydroxyde de sodium en chlorure de sodium s'avère trop importante pour son utilisation dans certains domaines. Ce désavantage est
surmonté par l'invention.
Au début du développement de l'électrolyse du chlorure de sodium par un procédé utilisant une membrane échangeuse d'ions, on a utilisé comme membrane une membrane échangeuse de cations comportant des groupes acide sulfonique pendants obtenue par l'hydrolyse d'une membrane constituée en un copolymère de fluorure de perfluorocarbone-sulfonyle et de tétrafluoroéthylène. Dans l'électrolyse utilisant une telle membrane échangeuse d'ions, la propriété hydrophyle des groupes acide sulfonique est toutefois trop élevée, si bien que le contrôle des ions hydroxy qui sont diffusés en sens inverse du compartiment
cathodique vers le compartiment anodique, s'avère trop faible.
Lorsque la concentration en hydroxyde de métal alcalin obtenu à partir du compartiment cathodique augmente, le rendement en courant diminue. Dans l'électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium, lorsque l'on obtient de l'hydroxyde de sodium ayant une concentration supérieure à 20 % en poids, le rendement en courant est remarquablement bas. L'application dudit procédé en tant que procédé industriel s'est montrée
difficile et désavantageuse.
On a proposé d'utiliser une membrane échangeuse de cations du type acide sulfonique améliorée ayant des pouvoirs échangeurs
d'ions différents en ce qui concerne les groupes acide sulfo-
nique du côté anode par rapport au côté cathode, c'est-à-dire ayant un pouvoir échangeur d'ions plus faible du côté cathode que celui du côté anode. Lôrsqu'on utilise une telle membrane, il est difficile de produire de l'hydroxyde de sodium ayant une concentration élevée. Seules un petit nombre d'opérations industrielles ont été mises en oeuvre pour préparer de
l'hydroxyde de sodium ayant une concentration de 10 à 20 %.
Afin de surmonter les désavantages inévitables rencontrés dans la préparation de l'hydroxyde de sodium en concentration élevée, qui sont dés à la propriété fortement hydrophyle des groupes acide sulfonique de la membrane échangeuse de cations comportant des groupes acide sulfonique pendants on a proposé d'utiliser une membrane échangeuse de cations constituée en un polymère fluorocarboné présentant une couche comportant des groupes sulfonamide en tant que groupes échangeurs d'ions, formée en traitant la surface du côté cathode de la membrane comportant des groupes acide sulfonique avec de l'éthylènediamine, dans l'électrolyse d'une solution aqueuse d'un chlorure de métal alcalin, telle que décrite dans les publications de brevets japonais non examinés numéros 92339/1975 et 96987/1977. On a également proposé d'utiliser une membrane échangeuse de cations constituée en un polymère perfluorocarboné comportant des groupes acide sulfonique et des groupes acide carboxylique, comme décrit
dans la publication du brevet japonais non examiné n037198/78.
Lorsqu'on effectue une hydrolyse en utilisant la membrane
échangeuse de cations constituée en un polymère perfluoro-
carboné comportant des groupes échangeurs de cations faibles,
tels que les groupes sulfonamide et des groupes acide carboxy-
lique, l'activité de réduction du nombre des ions hydroxy qui sont diffusés de façon réversible à partir du compartiment cathodique, est plus grande que celle de la membrane comportant des groupes acide sulfonique, si bien que l'on peut obtenir un hydroxyde de métal alcalin ayant une concentration élevée
avec un rendement en courant élevé.
La membrane comportant des groupes sulfonamide ou des groupes acide carboxylique présente les avantages précités, mais elle a toutefois pour désavantage de présenter une résistance électrique élevée et ainsi une faible conductivité électrique. Il est courant de former la couche comportant lesdits groupes échangeurs de cations faiblement acides du côté cathode de ladite membrane échangeuse de cations et de former la couche comportant des groupes acide sulfonique
comme groupes échangeurs d'ions principaux du côté anode.
Il est également connu qu'une membrane échangeuse de cations formée en préparant un terpolymère de CF2 = CF2, CF2=CF-O-CF3 et CF2=CF-O-- CF -)j COOCH3 et en l'hydrolysant pour former des groupes acide carboxylique, constitue une membrane désirée pour préparer un hydroxyde de métal alcalin présentant une concentration élevée, avec un rendement en
courant élevé.
La demanderesse a étudié un procédé d'électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium en utilisant la membrane échangeuse de cations courante comportant des groupes échangeurs de cations faibles, tels que des groupes sulfonamide
ou des groupes acide carboxylique du côté cathode. En consé-
quence,elle a rencontré un sérieux problème dans le fait que même si l'on peut produire un hydroxyde de métal alcalin ayant une concentration élevée telle que 20 à 35% avec un rendement en courant élevé supérieure à 90 % en utilisant une telle membrane échangeuse de cations (on ne pouvait pas s'attendre à ce fait en utilisant la membrane échangeuse de cations comportant des groupes acide sulfonique), le rendement en courant élevé diminue graduellement au cours d'une opération
pendant un temps prolongé.
La diminution du rendement en courant constitue un problème sérieux, car elle entraîne un abaissement de la production d'hydroxyde de sodium et l'équilibre des déplacements des ions dans la cellule électrolytique subit des variations provoquant des perturbations dans h fonctionnement de la cellule électrolytique, tel que le réglage de la concentration de l'hydroxyde de sodium dans le compartiment cathodique, le réglage du pH dans le compartiment anodique, le réglage de la formation de chlorate en tant que sous-produit et le réglage de la concentration en oxygène dans le chlore, pris en considération par l'homme de métier dans le secteur technique considéré. Le but de l'invention est de permettre de disposer d'un procédé de préparation d'un hydroxyde de métal alcalin avec un rendement en courant élevé pendant un temps prolongé, en réduisant les variations du rendement en courant au cours d'une électrolyse utilisant une membrane échangeuse de cations comportant des groupes échangeurs de cations,faiblement acides,
tels que des groupes sulfonamide ou des groupes acide carboxy-
lique du côté cathode de la membrane.
L'objectif précité ainsi que d'autres qui apparaîtront clairement dans ce qui suit, sont atteints conformément à l'invention par un procédé d'électrolyse pour préparer un
hydroxyde de métal alcalin et de l'hydrogène dans un comparti-
ment cathodique et du chlore dans un compartiment anodique, en alimentant avec une solution aqueuse d'un chlorure de métal alcalin, ledit compartiment anodique qui est séparé dudit cathodique par une membrane échangeuse de cations, constituée
ú465013
en un polymère fluoré comportant des groupes échangeurs de cations, faiblement acides,formés par des groupes sulfonamide ou des groupes acide carboxylique du côté de ladite cathode, procédé dans lequel on maintient la température dans ledit compartiment anodique à une valeur plus basse que celle dudit
compartiment cathodique.
Dansles dessins annexés la figure 1 représente la relation entre le rendement en courant pour l'hydroxyde de sodium dans le compartiment
cathodique et la différence des températures dans le comparti-
ment cathodique et dans le compartiment anodique; et la figure 2 représente la relation entre l'énergie consommée par l'électrolyse et la différence des températures
dansle compartiment cathodique et dans le compartiment ano-
dique.
Les températures dans le compartiment cathodique et dans le compartiment anodique signifient les températures des solutions contenues dans lesdits compartiments, à savoir les
températures au voisinage des sorties desdits compartiments.
Il est courant de mesurer les températures par insertion de chaque élément de mesure des températures au voisinage de chaque sortie, de chacun des compartiments de la cellule électrolytique. Conformément à l'invention, on maintient la température dans le compartiment anodique à une valeur inférieure de C à 100C par rapport à la température du compartiment cathodique lors de l'électrolyse, si bien que l'on peut maintenir le rendement en courant élevé pendant un temps prolongé. Dans la figure 1,la différence des températures dans le compartiment cathodique et dans le compartiment anodique est lue en abscisses tandis que le rendement en courant pour l'hydroxyde de sodium dans le compartiment cathodique est lu en ordonnées. On utilise une membrane échangeuse de cations comportant des groupes sulfonamide du côté cathode (mise sur le marché sous le nom Nafion 295 par la firme I.E DuPont). On effectue l'électrolyse à une densité de courant de 30A/dm2, une concentration en hydroxyde de sodium de 29 % en poids dans le compartiment cathodique et une température de
850C dans le compartiment cathodique.
La ligneen trait plein représente le rendement en courant lors de l'électrolyse suivant les différences de températures après 30 jours à partir du démarrage de l'électrolyse. La ligne en trait interrompu représente le rendement en courant
après 200 jours à partir du démarrage de l'électrolyse.
Comme on peut le comprendre d'après la figure 1, la diminution du rendement respectivement après 30 jours ou après jours, est de 6 % dans le cas de la différence des températures égale à 0 entre le compartiment cathodique et le compartiment anodique. Elle est seulement de 2 % dans le cas d'une différence des températures de 50C. La vitesse de la diminution du rendement en courant est plus faible en fonction de l'accroissement de la différence des températures. On peut
maintenir le rendement en courant élevé pendant un temps prolongé.
Dans la figure 2, la différence des températures dans le compartiment cathodique et dans le compartiment anodique est lue en abscisses, tandis que l'énergie consommée par l'électrolyse, obtenue à partir du rendement en courant pour l'hydroxyde de sodium et la tension de cellule, est lue en ordonnées. Comme on peut le comprendre d'après la figure 2, il est économique de maintenir la température dans le compartiment anodique à une valeur inférieure de 30C à 10'C, de préférence 4 C à 80C, par rapport à la température dans le compartiment cathodique. Conformément à l'invention, on effectue l'électrolyse en maintenant la température dans le compartiment anodique à une valeur inférieure de 30C à 100C, de préférence de 40C à 80C, par rapport à la température dans le compartiment cathodique pour réaliser le nouveau procédé d'électrolyse d'une solution aqueuse d'un chlorure de métal alcalin en utilisant une membrane échangeuse de cations pour préparer un hydroxyde de métal alcalin avec des avantages économiques avec maintien d'un rendement en courant élevé pendant un
temps prolongé.
Dansl'électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium pendant un temps prolongé en utilisant une membrane échangeuse de cations, le rendement en courant diminue au cours d'une opération de longue durée, ladite diminution du rendement en courant pouvant être rendue minimale en maintenant la température dans le compartiment anodique inférieure à la température dans le compartiment cathodique et le bénéfice économique gagné dans une considération d'ensemble est fourni par la conservation prolongée du rendement en courant élevé en maintenant la température dans le compartiment anodique à une valeur inférieure de 30C à 10gC, de préférence de 40C à 80C, par rapport à la température dans le compartiment
cathodique en dépit d'un désavantage constitué par l'augmen-
tation de la tension de cellule. Ces facteurs ont été trouvés
par la demanderesse.
On trouve l'effet mentionné ci-dessus dans le cas de toute membrane échangeuse de cations utilisée dans le cadre de l'invention. Il est particulièrement remarquable de conférer l'effet de l'invention précité en utilisant une membrane échangeuse de cations de type complexe, telle qu'une membrane en polymère perfluorocarboné comportant une couche de groupes sulfonamide du côté cathode et une couche de groupes acide sulfonique du côté anode, ou encore une membrane en polymère perfluorocarboné comportant une couche de groupes acide carboxylique du côté cathode et une couche de groupes acide sulfonique du côté anode, ou encore une membrane en polymère perfluorocarboné comportant une couche de groupes sulfonamide du côté cathode, une couche de groupes acide sulfonique du côté anode et une couche médiane de groupes
acide carboxylique dans une structure à trois couches.
Il est également efficace d'utiliser une membrane échangeuse de cations obtenue en mettant un terpolymère de CF2=CF2, CF2=CF-O-CF3, et CF2=CF-O-<CF2-+3COOCH3 sous la
forme d'une membrane et en hydrolysant cette dernière.
La structure de la cellule électrolytique n'est pas
critique et elle peut être constituée par un système monopo-
laire ou un système bipolaire. L'anode peut avoir la forme d'une plaque ou encore d'une plaque poreuse qui est placée dans le compartiment anodique séparé par la membrane échangeuse de cations dans la cellule électrolytique. La substance pour constituer l'anode peut être choisie parmi des substances électroconductrices qui peuvent résister à un anolyte, et elle est couramment formée par un substrat de titane revêtu d'un métal du groupe du platine ou d'un
oxyde d'un métal du groupe du platine.
La cathode peut avoir la forme d'une plaque ou encore d'une plaque poreuse qui est placée dans le compartiment cathodique. La substance destinée à former la cathode est de préférence le fer, le nickel ou un substrat de fer revêtu
d'un composé du nickel.
Le compartiment anodique et le compartiment cathodique i0 de la cellule électrolytique sont respectivement constitués par des substances qui résistent à la solution présente dans chaque compartiment. En général, la surface intérieure du compartiment anodique est revêtue de titane et le compartiment cathodique est réalisé en fer. Le compartiment anodique présente une entrée pour la solution aqueuse d'un chlorure de métal alcalin et une sortie pour le chlore ainsi qu'une sortie pour
la solution aqueuse diluée d'un chlorure de métal alcalin.
Le compartiment cathodique présente une sortie pour l'hydrogène gazeux dégagé dans la cathode et une sortie pour la solution aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin, ainsi qu'une entrée pour l'eau ou une solution aqueuse diluée d'un hydroxyde de
métal alcalin alimentée dans le compartiment cathodique.
Comme le mode typique d'électrolyse s'effectue en maintenant la température dans le compartiment anodique à une valeur inférieure de 30C à 10'C, de préférence de 40C à 80C par rapport à la température dans le compartiment cathodique conformément à l'invention, tout ou partie de la solution aqueuse d'un chlorure de métal alcalin du compartiment anodique se trouve recyclé, le système de recyclage étant équipé d'un moyen de refroidissement, ou encore tout ou partie de la solution aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin est recyclé le système de recyclage étant alors équipé dans ce cas d'un moyen de chauffage. On peut également combiner les deux modes
de mise en oeuvre précités.
Dans l'électrolyse d'une solution aqueuse d'un chlorure de métal alcalin en utilisant la membrane échangeuse de cations, on peut s'attendre à obtenir l'effet de l'invention dans les conditions d'une électrolyse utilisant une densité de courant de 10 à 50 A/dm2; une concentration en un hydroxyde
2A 65013
de métal alcalin de 10 à 40 % en poids dans le compartiment cathodique et une concentration en chlorure de métal alcalin de 2,5 à 5 N dans le compartiment anodique. La température dans le compartiment cathodique est de préférence comprise dans lntervalle de 700C à 950C. La température dans le compartiment anodique doit être inférieure de 30C à 100C
par rapport à la température dans le compartiment cathodique.
L'invention sera maintenant illustrée par certains exemples de réalisation donnés à titre d'illustrations sans lOnullement limiter ladite invention dans son cadre et son esprit.
EXEMPLE 1
On utilise une cellule électrolytique de type verticale
à deux compartiments, comprenant des conduites pour le recy-
clage respectif d'une partie de l'hydroxyde de sodium et d'une partie du chlorure de sodium à partir de ladite cellule
électrolytique, dans un compartiment cathodique et un compar-
timent anodique, ahsi qu'un échangeur de chaleur prévu dans lesdites conduites, ladite cellule électrolytique étant munie d'une membrane échangeuse de cations en polymère fluoré ayant une aire efficace de 6 dm2 et comportant-une couche présentant des groupes sulfonamide traités par l'éthylènediamine, du côté cathode et une couche présentant des groupes acide sulfonique du côté anode. On effectue une électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium dans ladite cellule électrolytique dans des conditions de courant de 180 ampères, avec une concentration en hydroxyde de sodium de 29 % en poids dans le compartiment cathodique et une concentration de
chlorure de sodium de 4,3 N-NaCl dans le compartiment anodique.
On maintient la température à la sortie du compartiment cathodique à 80'C en utilisant un régulateur de température formé en combinant l'échangeur de chaleur avec une résistance de mesure des températures insérée au voisinage de la sortie du compartiment cathodique. Par ailleurs, on maintient la température à la surface du compartiment anodique à 750C en utilisant un régulateur de température similaire. On effectue
l'électrolyse dans les conditions de température précitées.
Après 30 jours à partir du démarrage de l'électrolyse, le rendement en courant pour la production de l'hydroxyde de sodium dans le compartiment cathodique est de 93,3 % et, après 200 jours, il est de 91,6 % et la tension de cellule
est de 3,90 volts.
A titre de référence, on effectue l'électrolyse dans des conditions de régulation de la température aux sorties du compartiment anodique et du compartiment cathodique, à la
valeur de 909C. Après 30 jours, après le démarrage de l'élec-
trolyse, le rendement en courant est de 93,5 %, mais après jours, il est de 88,3 % et la tension de cellule est
loe 3,85 volts.
Dans des essais de comparaison concernant les énergies électriques consommées par les électrolyses après 200 jours, dans le premier cas on obtient 2853 KWH en courant continu par tonne de NaOH, ce qui est avantageux par rapport à la 13aleur relevée dans le second cas de 2921 KWH en courant
continu par tonne de NaOH.-
EXEMPLES 2 à 4
On soumet une membrane d'un copolymère de CF2=CF2 et CF2=CF-O-CF2CF--CF CF2-SO2F (poids équivalent = 1200 et
CF3
épaisseur de 0,175 mm) à un renforcement par des fibres de polytétrafluoroéthylène et on l'hydrolyse et la traite avec HCl 1N pour convertir les groupes échangeurs d'ions en forme acide. On traite la membrane avec un mélange d'oxychlorure de phosphore et de pentachlorure de phosphore (1: 1 en poids)
à 1200C pendant 50 heures puis on la lave avec du tétrachlo-
rure de carbone et on la sèche pour convertir les groupes acide sulfonique en groupes chlorure de sulfonyle. On confirme la présence des groupes chlorure de sulfonyle par analyse spectrale infrarouge de la surface. On soumet une surface seulement de ladite membrane à un traitement avec une solution aqueuse à 57 % de gaz iodhydrique pour convertir les groupes chlorure de sulfonyle en groupes acide carboxylique. D'après
un essai de coloration, la couche des groupes acide carbo-
xylique présente une épaisseur d'environ 0,033 mm. On convertit les groupes chlorure de sulfonyle n'ayant pas réagi, en groupes acide sulfonique par hydrolyse et on convertit les groupes échangeurs d'ions de la membrane en groupes de type
acide avec HCl 1N.
24 65013
Dans la cellule électrolytique de l'exemple 1 utilisant ladite membrane, on effectue l'électrolyse d'une solution
aqueuse de chlorure de sodium.
Dans les conditions de l'électrolyse, le courant est de 180 ampères et on règle la vitesse de l'alimentation en
eau dans le compartiment cathodique et la vitesse de l'alimen-
tation en une solution aqueuse de chlorure de sodium dans le
compartiment anodique de telle façon qu'il y ait une concen-
tration en hydroxyde de sodium de 32 % dans le compartiment locathodique et une concentration en chlorure de sodium de
3,8 N dans le compartiment anodique.
On règle la température à la sortie de l'échangeur de chaleur pour l'hydroxyde de sodium recyclé de telle façon que la température de l'hydroxyde de sodium s'élève à 850C à la sortie du compartiment cathodique. On règle la température de la solution aqueuse de chlorure de sodium alimentée dans le compartiment anodique de telle façon que la valeur de ladite température soit respectivement de 820C, 800C ou 770C à la sortie du compartiment anodique. On effectue respectivement
les électrolyses dans lesdites conditions.
Les rendements en courant relatifs à 1 'hydroxyde de sodium dans le compartiment cathodique, les tensions de
cellule et les énergies requises pour les électrolyses -
sont représentés dans le tableau 1, les résultats étant
respectivement relevés après 30 jours ou 150 jours.
EXEMPLES DE REFERENCE 1 et 2 En se conformant au mode opératoire des exemples 2 à 4, excepté ence qui concerne la régulation de la température à la sortie du compartiment anodique à 850C ou 70çC, on effectue 3Qchaque électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium dans les mêmes conditions en utilisant la même membrane
échangeuse de cations.
Les rendements en courant pour l'hydroxyde de sodium dans le compartiment cathodique et les tensions de cellule après 3530 jours ou 150 jours à partir du démarrage de l'électrolyse ainsi que les énergies requises pour cette dernière, sont représentés dans le tableau I_ Comme on peut le voir dans le tableau I, lorsqu'on
effectue l'électrolyse en maintenant la température du compar-
timent anodique à une valeur de 3 C à 8 C inférieure à la température du compartiment cathodique (exemples 2 à 4), les énergies requises pour l'électrolyse après 150 jours sont remarquablement plus faibles que les énergies requises pour l'électrolyse sans aucune différence de température (exemple de référence (exemple de référence l'effet de la présente 2) 2) ou avec une différence de 15 C On trouve ainsi clairement réalisé invention.
TABLEAU I
iC 2!
EXEMPLE 5
On hydrolyse une membrane d'un terpolymère de CF2=CF2, CF2=CF-O-CF2 et CF2=CF-O--- CF2-+3COOCH3 en obtenant une résine échangeuse de cations ayant un pouvoir échangeur d'ions
de 1,2 méq/g dexésine sèche et une épaisseur de 0,2 mm.
On équipe la cellule électrolytique de l'exemple 1 avec ladite membrane échangeuse de cations et on effectue une
électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium.
Dans les conditions de l'électrolyse, le courant est de 150 ampères et l'on règle la vitesse d'alimentation en eau
dans le compartiment cathodique ainsi que la vitesse d'alimen-
tation en solution aqueuse de chlorure de sodium dans le Réf.1 Exemple Exp.3 ExP. 4 Réf.2 Tenpérature du ccparti- 85 85 85 85 85 ment cathodique ( C) Température du coparti- 85 82 80 77 70
ment anodique ( C-
Norbre de jours après le 30 30 30 30 30 démarrage de l'électrolyse150 150 150 150 150 (jours) Rendenent en courant (%)94,2 94,3 94,2 94,4 94,5
,0 92,0 92,9 93,8 94,0
0 Tensicn de oellule (v) 3,84 3,86 3,87 3,93 4,18
3,85 3,86 3,88 3,94 4,18
Energie requise pour 2.731 2.742 2.753 2.789 2.964 1'électrolyse 2.866 2. 811 2.784 2.814 2.979 KMH en courant continu par tomne de NaOH
2US 043
compartiment anodique de façon à obtenir une concentration en hydroxyde de sodium de 39 % en poids dans le compartiment cathodique et une concentration en chlorure de sodium de
4,0 N dans le compartiment anodique.
On règle la température de l'hydroxyde de sodium recyclé et la température de la solution aqueuse de chlorure de sodium comme celles de l'exemple 1, de façon qu'il règne une température d'hydroxyde de sodium de 900C à la sortie du compartiment cathodique et que la température de la solution l0aqueuse de chlorure de sodium soit de 840C à la sortie du compartiment anodique, dans l'électrolyse de la solution
aqueuse de chlorure de sodium.
Après 30 jours à partir du démarrage de l'électrolyse, le rendement en courant pour l'hydroxyde de sodium est l5de 94,7 %. Après 180 jours après le démarrage de l'électrolyse, le rendement en courant est de 94,2 % et la tension de cellule est de 3,97 volts. L'énergie requise pour l'électrolyse est
de 2824 KWH en courant continu par tonne de NaOH.
Dans un essai de référence, on règle les températures à la sortie du compartiment cathodique et à la sortie du compartiment anodique pour les amener à la valeur de 900C dans l'électrolyse de la solution aqueuse dechlorure de sodium. Après 30 jours à partir du démarrage de l'électrolyse, le rendement en courant pour l'hydroxyde de sodium est de 2594,5 %. Après 180 jours, le rendement en courant est de 92,5 % et la tension de cellule est de 3,95 volts, tandis que l'énergie requise pour l'électrolyse est de 2861 KWH en
courant continu par tonne de NaOH.
2465O413
Claims (2)
1. Procédé d'électrolyse pour la préparation d'un hydroxyde de métal alcalin et d'hydrogène dans un compartiment cathodique et de chlore dans un compartiment anodique par alimentation d'une solution aqueuse d'un chlorure de métal alcalin dans ledit compartiment anodique qui est
séparé dudit compartiment cathodique par une membrane échangeu-
se de cations constituée en un polymère fluoré présentant des groupements faiblement acides du côté de ladite cathode, caractérisé par le fait que l'on maintient la température dudit compartiment anodique à une valeur inférieure à la températuredudit compartiment cathodique, au
cours de ladite électrolyse.
2. Procédé d'électrolyse selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on maintient la température dans ledit compartiment anodique à une valeur inférieure de C à 100C par rapport à ladite température dudit compartiment cathodique.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11565979A JPS5641392A (en) | 1979-09-11 | 1979-09-11 | Electrolytic method of alkali chloride aqueous solution |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2465013A1 true FR2465013A1 (fr) | 1981-03-20 |
| FR2465013B1 FR2465013B1 (fr) | 1987-08-21 |
Family
ID=14668114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8016274A Expired FR2465013B1 (fr) | 1979-09-11 | 1980-07-23 | Procede ameliore d'electrolyse avec membrane d'une solution aqueuse d'un chlorure de metal alcalin |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4295944A (fr) |
| JP (1) | JPS5641392A (fr) |
| CA (1) | CA1165721A (fr) |
| FR (1) | FR2465013B1 (fr) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4532018A (en) * | 1983-09-06 | 1985-07-30 | Olin Corporation | Chlor-alkali cell control system based on mass flow analysis |
| US5041197A (en) * | 1987-05-05 | 1991-08-20 | Physical Sciences, Inc. | H2 /C12 fuel cells for power and HCl production - chemical cogeneration |
| US5942098A (en) * | 1996-04-12 | 1999-08-24 | Technologies Unlimited, Inc. | Method of treatment of water and method and composition for recovery of precious metal |
| FR2768751B1 (fr) * | 1997-09-23 | 1999-10-29 | Atochem Elf Sa | Procede d'electrolyse d'une saumure |
| DE10159708A1 (de) * | 2001-12-05 | 2003-06-18 | Bayer Ag | Alkalichlorid-Elektrolysezelle mit Gasdiffusionselektroden |
| EP3227949A4 (fr) * | 2014-12-03 | 2018-05-16 | 3M Innovative Properties Company | Membrane électrolyte polymère pour batterie à flux redox |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4065367A (en) * | 1974-12-05 | 1977-12-27 | Oronzio De Nora Impianti Elettrochimici, S.P.A. | Method of operating an electrolysis cell |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4792725A (en) * | 1985-12-10 | 1988-12-20 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Instantaneous and efficient surface wave excitation of a low pressure gas or gases |
-
1979
- 1979-09-11 JP JP11565979A patent/JPS5641392A/ja active Pending
-
1980
- 1980-07-08 US US06/166,787 patent/US4295944A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-07-15 CA CA000356173A patent/CA1165721A/fr not_active Expired
- 1980-07-23 FR FR8016274A patent/FR2465013B1/fr not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4065367A (en) * | 1974-12-05 | 1977-12-27 | Oronzio De Nora Impianti Elettrochimici, S.P.A. | Method of operating an electrolysis cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5641392A (en) | 1981-04-18 |
| US4295944A (en) | 1981-10-20 |
| CA1165721A (fr) | 1984-04-17 |
| FR2465013B1 (fr) | 1987-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4035254A (en) | Operation of a cation exchange membrane electrolytic cell for producing chlorine including feeding an oxidizing gas having a regulated moisture content to the cathode | |
| EP0989206B1 (fr) | Cellule d'électrolyse et son utilisation | |
| US3492209A (en) | Hydrodimerization in a wicking type cell | |
| AU648076B2 (en) | Process for the production of chloric acid and perchloric acid | |
| EP0532188A2 (fr) | Procédé électrochimique | |
| SU1750435A3 (ru) | Способ электролиза водного раствора хлорида натри | |
| US6685818B2 (en) | Process for the electrochemical preparation of hydrogen peroxide | |
| FR2465013A1 (fr) | Procede ameliore d'electrolyse avec membrane d'une solution aqueuse d'un chlorure de metal alcalin | |
| US3926769A (en) | Diaphragm cell chlorine production | |
| US20080179185A1 (en) | Ozone producing system | |
| JPH0586971B2 (fr) | ||
| FR2494307A1 (fr) | Procede d'electrolyse d'une saumure d'un chlorure de metal alcalin dans une cuve a membrane permionique | |
| EP0291865B1 (fr) | Synthèse électrochimique d'amines aromatiques substituées dans des milieux basiques | |
| CN105696017B (zh) | 一种铁还原硝基苯的新型技术方法 | |
| FR2723107A1 (fr) | Procede de reduction electrolytique d'un disulfure et produit ainsi obtenu | |
| JPS6131192B2 (fr) | ||
| JP4329339B2 (ja) | 食塩電解方法 | |
| CN105862072B (zh) | 一种锌还原硝基苯的新型技术方法 | |
| US4185142A (en) | Oxygen electrode rejuvenation methods | |
| FI112382B (fi) | Menetelmä kalvokennon käyttämiseksi | |
| DE69523077T2 (de) | Elektrochemische umwandlung von wasserfreiem halogenwasserstoff in halogengas mittels einer kationenaustauschermembran | |
| JPS61261488A (ja) | アミノ酸アルカリ金属塩の電解法 | |
| US4360412A (en) | Treatment of permionic membrane | |
| US20150017554A1 (en) | Process for producing transport and storage-stable oxygen-consuming electrode | |
| JPS622036B2 (fr) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse | ||
| ST | Notification of lapse | ||
| ST | Notification of lapse |