JP2004162088A - イオン交換膜電解槽 - Google Patents

Abstract

【課題】イオン交換膜に生じた穴から対極側から浸入した電解液によって損傷を受けないイオン交換膜電解槽を提供する。
【解決手段】イオン交換膜によって、陽極室と陰極室に区画したイオン交換膜電解槽において、電極室の電極面側には、両電極室内の環境で耐食性を有する保護部材を装着したイオン交換膜電解槽。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン交換膜電解槽に関するものであり、特にアルカリ金属塩化物水溶液電解槽に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
イオン交換膜電解槽には各種の構造のものがあるが、アルカリ金属塩化物水溶液電解槽のように工業的な電気分解に利用されている電解槽においては、イオン交換膜を介して金属製の陽極室と陰極室とを対向配置した電解槽が用いられている。
また、アルカリ金属塩化物水溶液電解槽の陰極室には、アルカリ金属水酸化物水溶液に対して耐食性を有するニッケル、ニッケル合金、ステンレス等の金属材料が用いられており、陽極室には、アルカリ金属ハロゲン化物水溶液、および生成するハロゲンに対して耐食性を有するチタン等の薄膜形成性金属が用いられている。
陽極室および陰極室に用いられている金属材料はそれぞれ対極側での使用環境においては耐食性が不充分なものであった。
【０００３】
それ故、陽極室と陰極室を区画するイオン交換膜に微細な穴が生じた場合に対極室から電解液が浸入すると電極室の隔壁が損傷を受け、甚だしい場合には、隔壁に穴が生じ電極室内から内容物が漏洩するという問題点があった。あるいは、銅等の良導電性金属を被覆したチタン等の導電性部材が損傷した場合にも、電解槽の運転ができなくなるという問題点があった。
特に、電解槽の設置面積を小さくするために電極面から隔壁までの距離を小さくした薄型のイオン交換膜電解槽においては、対極との距離が小さいために対極室から漏液した電解液の影響を大きく受けるという問題点があった。
【０００４】
また、アルカリ金属塩化物水溶液の電解槽においては、陰極室の圧力を陽極室の圧力よりも高めて運転している。このため、イオン交換膜に微細な穴が生じた場合には、陰極室側から陽極室側へと陰極液が噴射されて、陰極液が陽極室の隔壁に直接に到達することがあり、アルカリには耐食性を有していないチタン等の薄膜形成性金属で作製した陽極室隔壁は、陰極液によって損傷を受けて陽極室隔壁に穴が生じることがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電解槽において陽極室と陰極室とを区画するイオン交換膜に微細な穴が生じた場合に、対極室から浸入した電解液による隔壁の損傷を防止することを課題とするものであり、特に陽極室に使用されているチタン等の薄膜形成性金属の腐食を防止するするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、イオン交換膜によって、陽極室と陰極室に区画したイオン交換膜電解槽において、電極室の電極面の隔壁面側には、両電極室内の環境で耐食性を有する保護部材を装着したイオン交換膜電解槽によって解決することができる。
保護部材が隔壁上に配置したフッ素樹脂製の膜、もしくは隔壁上に層形成したフッ素樹脂層である前記のイオン交換膜電解槽である。
保護部材がイオン交換膜である前記のイオン交換膜電解槽である。
保護部材が少なくとも陽極室に装着された前記のイオン交換膜電解槽である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、イオン交換膜電解槽においてイオン交換膜に生じた穴を通じた対極室側からの電解液の漏液に起因する電極室隔壁の損傷を、対極側からの電解液が充分に反応することなく隔壁面へ到達することを防止することにより可能であることを見出したものである。
【０００８】
本発明の発明において配置する保護部材は、電極室の隔壁から間隔を設けて配置しても、隔壁の表面に直接に膜形成して作製したものであっても良い。
また、保護部材には、陰極室および陽極室の両電極室での環境において耐食性を有する合成樹脂等の非導電性材料を用いることができる。
具体的には、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂製の部材を挙げることができる。
【０００９】
フッ素樹脂製の保護部材としては、フッ素樹脂製の、板状体、フィルム、シートを挙げることができるが、面方向に直角な貫通孔を有しないものであれば、織布、不織布を用いることができる。
隔壁に直接に保護部材を設ける場合には、フッ素樹脂等のディスパージョンを塗布した後に加熱焼成して作製することができる。この方法によれば配置した保護部材を取り付けピン等によって固定する必要はない。
【００１０】
また保護部材としてイオン交換膜を用いても良い。イオン交換膜としては、電気分解に使用して電気化学的性能が劣化し、従来は廃棄されていた使用済イオン交換膜を用いても良い。
また、使用済みイオン交換膜を保護部材として使用する場合には、イオン交換膜に析出した金属化合物を酸、キレート化合物溶液等によって溶解除去した後に、次いで熱プレス成形を行ないイオン交換膜としての形状を成形した後に装着することが好ましく、生じた穴、あるいは亀裂を補修した後に使用することが好ましい。
【００１１】
これらの保護部材は、両電極室に配置しても良いが、運転時の圧力が小さな電極室側のみに配置しても良い。
また、保護部材の配置部分は、隔壁、クラッド体等の比較的厚みが薄い部分とすれば良く、導電リブ等の部材には設けなくても良い。
【００１２】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の一実施例を説明する図であり、図１（Ａ）は、陽極室側から見た食塩水のイオン交換膜電解槽の陽極室を一部を切り欠いた図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。
図１（Ａ）は、イオン交換膜電解槽のイオン交換膜側から陽極室を見た一部を切り欠いた図である。
イオン交換膜電解槽１の陽極室２に装着された陽極３面上には、イオン交換膜４が配置されており、イオン交換膜を介して陰極室（図示せず）が対向して配置されている。
【００１３】
陽極室隔壁５にはリブ６が設けられ、リブ６には陽極３が取り付けられて陽極の保持と陽極室隔壁と陽極との間の導電接続が形成されている。また、陽極室隔壁５上は、フッ素樹脂製のフィルムからなる保護部材７が取り付けピン８によって取りつけられている。保護部材７は、電解液の流動によって振動したり、あるいは電解液の流動を妨げたりすることがないようにすることが好ましい。このためには、表面が均一となるように取り付けピンによって確実に取り付けることが好ましい。
このように陽極室隔壁に保護部材を装着することにより、イオン交換膜に穴９が生じた場合にも浸入した陰極液の噴射流１０は、陽極室隔壁５を直撃することはなく陽極室隔壁５の損傷を防止することができる。
【００１４】
図２は、本発明の他の実施例を説明する図であり、図１（Ｂ）に示したものと同様のイオン交換膜電解槽の陽極室の断面図である。
図２（Ａ）に示した陽極室２は、陽極室隔壁５と陽極３との間には、電極室内での電解液の循環を促進するためにチタン板等で作製した陽極室循環部材１１を配置したものであり、陽極室循環部材１１面上にはフッ素樹脂製のフィルムからなる保護部材７が取り付けピン８によって取りつけられている。
このように保護部材７を配置することによって、イオン交換膜４に穴が生じた場合でも、陽極室循環部材１１および陽極室隔壁５の損傷を防止することが可能となる。
図２（Ｂ）は、陽極３と陽極室隔壁５との間に、フッ素樹脂製の板状体を保護部材７として配置したものであり、イオン交換膜に穴が生じた場合には、陽極室隔壁５を陰極液が直撃することを防止することが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明のイオン交換膜電解槽によれば、イオン交換膜に生じた微細な穴から対極室側から浸入した電解液によって損傷を受けることを防止することができ、信頼性の大きな電解槽を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施例を説明する図である。
【符号の説明】
１…イオン交換膜電解槽、２…陽極室、３…陽極、４…イオン交換膜、５…陽極室隔壁、６…リブ、７…保護部材、８…取り付けピン、９…穴、１０…噴射流、１１…陽極液循環部材

Claims (1)

1. イオン交換膜によって、陽極室と陰極室に区画したイオン交換膜電解槽において、電極室の電極面の隔壁面側には、両電極室内の環境で耐食性を有する保護部材を装着したことを特徴とするイオン交換膜電解槽。

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