JP2006183113A

JP2006183113A - 食塩水電解槽の性能回復方法ならびに該方法により処理された陰極を用いた生産苛性ソーダ溶液および塩素の製造方法

Info

Publication number: JP2006183113A
Application number: JP2004380266A
Authority: JP
Inventors: Motomu Yoshino; 求吉野
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】食塩水電解槽の陰極の性能回復方法を提供する。また、該方法により処理された陰極を用いた生産苛性ソーダ溶液および塩素の製造方法を提供する。
【解決手段】食塩水電解槽の陰極室に可溶性白金族化合物を供給する工程を含む陰極の性能回復方法であって、陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間が０．０１〜０．１７時間である陰極の性能回復方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、食塩水電解槽の性能回復方法ならびに該方法により処理された陰極を用いた生産苛性ソーダ溶液および塩素の製造方法に関する。

陽イオン交換膜を隔膜として有する電解槽を用いて、食塩水を電解して生産苛性ソーダ溶液と塩素を製造する方法は一般的に広く知られている。この食塩水電解において、長期間にわたって運転する場合には、陰極の水素過電圧が上昇し、その結果、電力原単位（１トンの苛性ソーダを製造するのに必要な電力値）も大きくなり、結果、製品コストが高くなるという問題があった。これは、例えば、陰極の表面に、水銀、鉛、鉄などの水素過電圧が高い物質が付着または電着すること、陰極活性部が金属または金属酸化物である場合に電解停止時または電解槽解体時における電極活性部の酸化または還元により活性点が減少すること、内部応力またはガスなどによる侵食・腐食を受け電極に亀裂が入ること、電気分解の進行に伴い、陰極室に残留する水素イオンが陰極表面に付着することなどによりおこる。このような性能が低下した陰極は、通常、新しい陰極と取り替えられたり、電解槽から取り外し、陰極表面に活性物質を再コーティング処理することなどが行われ、多大な費用を要することから、水素過電圧が増大した陰極の性能を回復させる技術が望まれている。

このような性能回復処理として、陰極室に可溶性白金族化合物を添加する方法が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。しかし、陰極室内の流体の移動挙動については特に言及されていないため、これらの文献の方法では、陰極室内の可溶性白金族化合物が陰極室側壁下部および電極下部に付着して、陰極表面において白金族化合物の濃度分布ができてしまい、陰極表面の過電圧が、上部、中心部、下部でバラツキを生じることになり、陰極表面の充分な性能回復処理ができないことが予測される。

このように、水素過電圧が上昇した陰極を、通電を停止することなく、また電解槽から該陰極を取り外すことなく、陰極の充分な性能回復させる方法はいまだ存在しないのが現状である。

特開昭６４−１１９８号公報国際公開第０３／０８２７４９号パンフレット

本発明は、食塩水電解槽の陰極の性能回復方法を提供する。また、該方法により処理された陰極を用いた生産苛性ソーダ溶液および塩素の製造方法を提供する。

すなわち、本発明は食塩水電解槽の陰極室に可溶性白金族化合物を供給する工程を含む陰極の性能回復方法であって、陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間が０．０１〜０．１７時間である陰極の性能回復方法に関する。

可溶性白金族化合物が、白金化合物であることが好ましい。

陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間が０．０２〜０．１５時間であることが好ましい。

また、本発明は、前記性能回復方法により処理された陰極を有する電解槽の陽極室に食塩水を供給する工程、および該食塩水を電解する工程を含む生産苛性ソーダ溶液の製造方法に関する。

さらに、本発明は、前記性能回復方法により処理された陰極を有する電解槽の陽極室に食塩水を供給する工程、および該食塩水を電解する工程を含む塩素の製造方法に関する。

本発明の性能回復方法は、陰極室に可溶性白金族化合物を供給し、さらに陰極室内の流体の流速を制御することにより、水素過電圧が増大した陰極の性能を回復させることができるものである。

本発明は、食塩水電解槽の陰極室に可溶性白金族化合物を供給する工程を含む陰極の性能回復方法であって、陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間が０．０１〜０．１７時間である陰極の性能回復方法に関する。ここで、陰極室内の流体の長さＬを移動する平均時間とは、時間当たりの陰極室直前に供給される希釈苛性ソーダの供給量Ｆ（ｍ³／ｈ）、陰極室の水平方向の断面積Ｓ（ｍ²）、および陰極の高さ方向の長さＬとの関係から求めることができる。陰極室に挿入される苛性ソーダの挿入方向と陰極高さ方向が平行にない場合には、希釈苛性ソーダの陰極室挿入直前の量から求められる陰極高さ方向のベクトル成分により求める。なお、前記供給量Ｆは、電解槽の陰極室入り口近傍の希釈苛性ソーダ供給配管に取り付けられたローターメータ１５を用いて測定する。

本発明で用いられる食塩水電解槽は、通常食塩水電解に用いられるものであれば、特に限定されないものであり、例えば、陽イオン交換膜で区画した陽極室と陰極室を有する食塩水電解槽であればよい。また、単極式であっても複極式であってもよい。

本発明で使用する陽イオン交換膜としては、一般的に食塩水電解に使用されているものであれば特に限定されるものではなく、イオン交換膜のポリマー構造および膜厚に関しても、本発明の目的が達成できるものであれば、特に制限されるものではない。陽イオン交換膜としては、例えば、補強材、高含水率層、低含水率層から構成されるイオン交換膜であるものがあげられる。補強材としては、ＰＴＦＥ繊維などがあげられ、高含水率層、低含水率層は、スルホン酸基やカルボン酸基を有するフッ素系ポリマーからなるものがあげられる。

電極としては、通常食塩水電解に用いられるものであれば特に限定されるものではないが、陽極としては、ＲｕＯ₂系材料（チタン基体状に２０ｇ・ｍ^-2程度の酸化ルテニウムを熱分解コーティングしたもの）が好ましく、陰極としては、Ｎｉ化合物被覆膜陰極、多孔質Ｎｉ陰極、ＲａｎｅｙＮｉ合金陰極などが好ましく用いられる。

本発明の性能回復方法で使用する可溶性白金族化合物は、水または水酸化アルカリ金属水溶液に可溶な白金族化合物であれば特に限定されるものではないが、たとえば、塩化パラジウム、臭化パラジウム、硝酸パラジウム、過塩素酸ロジウム、硝酸ロジウム、硫酸ロジウム、三塩化ロジウム、三臭化ロジウム、三塩化イリジウム、三臭化イリジウム、三塩化ルテニウム、三臭化ルテニウム、ルテニウム酸カリウム、四塩化オスミウム、オスミウム酸カリウム、ヘキサフルオロ白金酸塩、テトラクロロ白金酸塩、ヘキサヒドロキソ白金酸塩、ビスオキサラト白金酸塩、ヘキサアンミン白金酸塩、ジクロロジアンミン白金、テトラクロロジアンミン白金、ビスグリシナト白金、ジクロロビス（エチレンジアミン）白金塩、ジアンミンジニトロ白金、テトラニトロ白金酸塩、テトラクロロパラジウム酸塩、ヘキサクロロパラジウム酸塩、テトラアンミンパラジウム塩、ジクロロエチレンジアミンパラジウム、ジアンミンジニトロパラジウム、ヘキサフルオロロジウム酸塩、ヘキサアンミンロジウム塩、クロロペンタアンミンロジウム塩、ヒドリドペンタアンミンロジウム硫酸塩、ジクロロビス（エチレンジアミン）ロジウム塩、トリス（オキサラト）ロジウム酸カリウム、ヘキサシアノロジウム酸カリウム、ヘキサクロロイリジウム酸塩、ヘキサクロロイリジウム酸塩、ヘキサアンミンイリジウム塩、クロロペンタアンミンイリジウム塩、クロロペンタアンミンイリジウム塩、ペンタアンミンアクアイリジウム塩、トリス（２，２’−ビピリジン）ルテニウム塩、μ−オキソ−ビス（ペンタクロロルテニウム）酸カリウム、ヘキサシアノルテニウム酸塩、ペンタクロロアクアルテニウム酸塩、ペンタクロロニトロシルルテニウム酸塩、ヘキサクロロオスミウム酸塩、ペンタクロロニトリドオスミウム酸塩などがあげられ、これらを単独でまたは２種以上を混合して用いてもよい。これらの中でも、入手性、経済性、水素過電圧の回復度合いの点から、白金を含む白金化合物であることが好ましく、ヘキサクロロ白金酸塩がより好ましい。

ここで、可溶性とは、白金族化合物の水または水酸化アルカリ金属水溶液に対する溶解度が１０^-6モル／Ｌ以上のものをいう。

陰極室に添加する可溶性白金族化合物の量は、陰極投影面積１ｍ²当たり、白金族金属の添加量が、７×１０^-6〜１．６×１０^-3モルとなるように添加することが好ましく、５．３×１０^-4〜１．０×１０^-3モルとなるように添加することがより好ましい。

可溶性白金族化合物の添加量が、この範囲にあることで、陰極の水素過電圧が充分回復されるため好ましい。また、可溶性白金族化合物が前記範囲をこえて添加しても、充分な回復が期待できるが、回復による電力のメリットより添加する白金族化合物の価格の方が高くなるため、製品のコストが高くなる傾向がある。

前記可溶性白金族化合物は、固体状であっても、水溶液状であってもよいが、陰極室への供給の容易性から、水溶液状であることが好ましい。可溶性白金族化合物水溶液を用いる場合には、たとえば０．０００１〜１．０モル／Ｌの濃度範囲の水溶液として用いることができる。可溶性白金族化合物水溶液を、各々の電解槽の陰極に挿入する方法は特に限定されないが、希釈苛性ソーダ配管に取り付けた別配管より定量ポンプで添加することが好ましい。

また、実施例１のような装置であれば、陰極室内の流体の線速度（単位面積あたりの流速）は、１．５〜６．０ｍ／ｈｒが好ましく、２．０〜５．５ｍ／ｈｒであることがより好ましく、３．５〜５．０ｍ／ｈｒであることがさらに好ましい。ここで、線速度Ｆ／Ｓは、陰極室を通過する希釈苛性ソーダ量の通過速度であり、苛性ソーダ供給量Ｆ（ｍ³／ｈ）を陰極室の断面積Ｓ（ｍ²）で割って求めることができる。

また、陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間Ｔは０．０１〜０．１７時間であるが、好ましくは０．０２〜０．１５時間、より好ましくは０．０５〜０．１２時間である。この範囲内であれば、陰極の最下部から最上部まで一定以上の電圧回復をさせることができる。ここで、陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間Ｔは、陰極の長さＬを線速度Ｆ／Ｓで割って求めることができる。

また、みかけの陰極室通過時間（みかけの平均滞留時間）は、本発明の効果を奏する範囲であれば特に制限はなく、電解槽の形状、容積などによっても変動する。ここで、みかけの陰極室通過時間（みかけの平均滞留時間）は、陰極室容積Ｖを陰極室に供給される希釈苛性ソーダの単位時間当たりの供給量Ｆで割って求めることができる。

本発明の性能回復方法は、通常行なわれる食塩水電解において、陰極の水素過電圧が増大した場合に電解操作を停止することなく、電解中に適宜行なうことができる。通常の食塩水電解について図１を用いて説明する。具体的には、図１に示すように、陽イオン交換膜６で、陽極３を有する陽極室２と陰極９を有する陰極室８とに区画された電解槽１０の陽極室２に食塩水１を供給し、陰極室８に希釈苛性ソーダ溶液７ｂまたは苛性ソーダ溶液７ａを供給して電解を行なうと、陽極室２からは塩素ガス５が発生し、陰極室８からは、生産苛性ソーダ溶液１１と水素ガス１２が発生する。また、電気分解後に陽極室２から未分解食塩水である淡塩水４が排出される。また、陰極室８で生成する苛性ソーダ濃度３１〜３５重量％の生産苛性ソーダ溶液１１は、一部製品として陰極室８から抜き取られ、抜き取った後の残りは苛性ソーダ溶液７ａとなる。苛性ソーダ溶液７ａに純水１３を加え希釈した希釈苛性ソーダ溶液７ｂ、または希釈しないままの苛性ソーダ溶液７ａを陰極室８に供給して、食塩水電解を行なうことができる。

希釈苛性ソーダ溶液７ｂの供給量は、ローターメータ１５で測定する。

本発明の性能回復方法は、このような食塩水電解において、陰極の水素過電圧が増大した場合に、可溶性白金族化合物または可溶性白金族化合物水溶液１４を苛性ソーダ溶液７ａまたは希釈苛性ソーダ溶液７ｂとともに、陰極室８に供給する。可溶性白金族化合物または可溶性白金族化合物水溶液１４を供給する場合は、陰極室８内の流体の移動平均時間Ｔを前記範囲内にしなければならない。

可溶性白金族化合物または可溶性白金族化合物水溶液１４を添加することで過電圧が減少した場合は、適宜、可溶性白金族化合物または可溶性白金族化合物水溶液１４の供給を停止し、通常の食塩水電解を行なう。

本発明の性能回復方法において、陰極室に可溶性白金族化合物または可溶性白金族化合物水溶液１４を供給する方法は、特に限定されず連続的および断続的に供給してもよい。

性能回復の処理における電解槽の温度は、通常の食塩水電解時と同様の温度であればよく、性能回復時に特に設定する必要はない。

性能回復に要する時間および可溶性白金族化合物または可溶性白金族化合物水溶液１４の添加方法は、特に限定されるものではなく、陰極の水素過電圧の増加量により適宜選択することができる。可溶性白金族化合物または可溶性白金族化合物水溶液１４は、連続的に添加することも、断続的に添加することもできるが、断続的に添加する場合には、たとえば３６時間以内であることが好ましい。

また、陰極を取り替えるまでに本発明の性能回復方法を実施する回数は制限されるものではなく、何回でも実施することができる。

本発明の性能回復処理方法により、食塩水電解中に過電圧が増大した陰極を、取り外すことなく、過電圧を低下させることができ、さらに陰極内の流体の線速度を特定の速度にすることで、陰極表面における過電圧が減少するものである。本発明は、このように過電圧が上昇した陰極の性能を回復することができ、その結果、電力原単位も小さくなり製品コストが下がるものである。

性能回復処理中に生産計画などにより電解電量を増減させる場合がある。食塩水は電解電流に応じて食塩の分解率を一定に保つために増減させるが、陰極に挿入するヘキサクロロ白金酸水溶液を含む希釈苛性ソーダ溶液は増減させず、一定量を継続して陰極回復処理を行うことが好ましい。

また、本発明は、前記性能回復方法により処理された陰極を有する電解槽の陽極室に食塩水を供給する工程、および該食塩水を電解する工程を含む生産苛性ソーダ溶液の製造方法、および同工程を含む塩素の製造方法に関する。

本発明の生産苛性ソーダ溶液の製造方法は、陰極を本発明の処理方法で処理した電解槽を用いて、前記した方法で食塩水電解を行なえばよい。

本発明の製造方法で用いる食塩水としては、原料塩を溶解し、１次精製および２次精製工程で不純物を除去したものであることが好ましい。食塩水の食塩濃度としては、２７０〜３２０ｇ／Ｌであることが好ましく、３００〜３１０ｇ／Ｌであることがより好ましい。食塩水の食塩濃度が２７０〜３２０ｇ／Ｌであることにより、イオン交換膜の収縮を抑制できるため、溶液が膜内に充分に浸透することができる。また、電気分解後に陽極室から排出される未分解食塩水（淡塩水）の食塩濃度としては、１５０〜２３０ｇ／Ｌであることが好ましく、１９０〜２１０ｇ／Ｌであることがより好ましい。未分解食塩水（淡塩水）の食塩濃度が１５０〜２３０ｇ／Ｌであることで、イオン交換膜の膨張を抑制でき、皺の発生や傷の発生を防止することができる。

また、陰極室に供給する苛性ソーダ溶液としては、電気分解によって製造された生産苛性ソーダ溶液の一部を製品として抜き取った後の残りの生産苛性ソーダ溶液に純水を加え希釈したもの、または希釈しないままの生産苛性ソーダ溶液を用いることができる。その苛性ソーダ濃度は、電流密度１〜７ｋＡ／ｍ²である場合、３０〜３４重量％であることが好ましく、３１〜３２重量％であることがより好ましい。苛性ソーダ濃度が３０〜３４重量％であると、イオン交換膜の収縮を抑制することができるため、溶液が膜内に充分に浸透することができる。さらに、イオン交換膜の膨張も抑制することができるため、陽極からのＮａＣｌの移行量が増加して生産苛性ソーダ溶液中の食塩濃度が上昇することを防ぐことができ、製品の品質を向上することができる。

電解時の陽極室、陰極室の温度は、特に限定されるものではなく、通常用いられる温度であればよいが、膜性能を最大限発揮するために電流密度に応じた温度範囲に設定することが好ましい。該温度範囲は、膜の種類によって若干異なるが、例えば、電流密度が１．０〜４ｋＡ／ｍ²では、温度は６８〜８８℃が好ましい。また、イオン交換膜は電解槽の温度が上昇または低下することで、物理的に伸縮し、膜の性能に影響を与える傾向がある。例えば、温度の上昇とともに膜は膨張し、膜抵抗が下がり電解電圧が低下する傾向があるが、過度に高い温度では、膜に皺を発生させたり、膜が膨張することで、膜と電極が接触して膜に傷が発生し、その結果、膜抵抗が上がり電解電圧を上昇させる傾向がある。また、９０℃をこえると膜、ガスケットの寿命に影響をおよぼす傾向がある。逆に、温度が低下すると、膜は温度の低下とともに収縮し、一旦電流効率は上昇するが、さらに温度が下がると電流効率は大幅に低下する傾向がある。さらに、過度に低い温度では、膜内への溶液の浸透を妨げ、膜にダメージを与える傾向がある。

電解時には、陰極面で水素（Ｈ₂）が発生するとともに、水酸化物イオン（ＯＨ^-）が発生する。一方陽極面では、塩素（Ｃｌ₂）が発生するとともに、ナトリウムイオン（Ｎａ⁺）が発生する。このナトリウムイオンが、陽イオン交換膜を通って、陽極室から陰極室へ移動し、陰極室の水酸化物イオンと結合し、陰極室では苛性ソーダ濃度３１〜３５重量％の生産苛性ソーダ溶液が製造されるものである。

つぎに本発明を実施例をあげて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。

＜過電圧の測定方法＞
陰極の下から４０ｍｍ、１２５ｍｍ、２２０ｍｍの点をそれぞれ陰極下部、中心部、上部とし、それぞれの部位の過電圧を測定した。過電圧の測定方法は、カレントインターラプター法にて、白金黒線と陰極の電位差をオシロスコープで測定した。

実施例１
表面積２．５ｄｍ²（０．０２５ｍ²、横１０ｃｍ×縦２５ｃｍ）の電極を陰極と陽極に設置したラボ電解槽（容量：０．７９９ｄｍ³、極間：２ｍｍ、陰極室の水平方向の断面積：０．００２９２ｍ²）の陽極室に３００ｇ／Ｌの食塩水を、陰極室に苛性ソーダ濃度３２重量％の苛性ソーダ溶液を６．６２×１０^-3ｍ³／ｈの速度で供給し、食塩水電解を行なった（電流密度：３．２ｋＡ／ｍ²、電解電流：８０Ａ、測定温度：７４〜７７℃）。電解槽陰極の水素過電圧は運転開始当初は１１５ｍＶであり、２７０日後には１３５ｍＶに到達した。このとき、ヘキサクロロ白金酸Ｈ₂ＰｔＣｌ₆・６Ｈ₂Ｏを１．４６×１０^-2ミリモル（０．００７５６６ｇ、陰極単位面積あたり５．８×１０^-4モル／ｍ²）を供給し、陰極室の流体の線速度を２．２７ｍ／ｈｒとした。このとき、陰極室通過時間は０．１２時間、陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間は０．１１時間であった。陰極上の上部、中心部、下部の過電圧は全て１１５ｍＶであり、白金族化合物の添加前後での過電圧差は、それぞれ、上部２０ｍＶ、中心部２０ｍＶ、下部２０ｍＶであり、陰極内でのバラツキがなくなり、過電圧も低下した。

実施例２
表面積２．５ｄｍ²（０．０２５ｍ²、横１０ｃｍ×縦２５ｃｍ）の電極を陰極と陽極に設置したラボ電解槽（容量：０．７９９ｄｍ³、極間：２ｍｍ、陰極室の水平方向の断面積：０．００２９２ｍ²）の陽極室に３００ｇ／Ｌの食塩水を、陰極室に苛性ソーダ濃度３２重量％の苛性ソーダ溶液を１．０２２×１０^-2ｍ³／ｈの速度で供給し、食塩水電解を行なった（電流密度：３．２ｋＡ／ｍ²、電解電流：８０Ａ、測定温度：７４〜７７℃）。電解槽陰極の水素過電圧は運転開始当初は１２０ｍＶであり、７５日後には１３０ｍＶに到達した。このとき、ヘキサクロロ白金酸Ｈ₂ＰｔＣｌ₆・６Ｈ₂Ｏを１．４６×１０^-2ミリモル（０．００７５６６ｇ、陰極単位面積あたり５．８×１０^-4モル／ｍ²）を供給し、陰極室の流速を３．５０ｍ／ｈｒとした。このとき、陰極室通過時間は０．０７８時間、陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間は０．０７１時間であった。陰極上の上部、中心部、下部の過電圧は全て１１０ｍＶであり、白金族化合物の添加前後での過電圧差は、それぞれ、上部２０ｍＶ、中心部２０ｍＶ、下部２０ｍＶであり、陰極内でのバラツキがなくなり、過電圧も低下した。

比較例１
表面積２．５ｄｍ²（０．０２５ｍ²、横１０ｃｍ×縦２５ｃｍ）の電極を陰極と陽極に設置したラボ電解槽（容量：０．７９９ｄｍ³、極間：２ｍｍ、陰極室の水平方向の断面積：０．００２９２ｍ²）の陽極室に３００ｇ／Ｌの食塩水を、陰極室に苛性ソーダ濃度３２重量％の苛性ソーダ溶液を１．０２２×１０^-2ｍ³／ｈの速度で供給し、食塩水電解を行なった（電流密度：３．２ｋＡ／ｍ²、電解電流：８０Ａ、測定温度：７４〜７７℃）。電解槽陰極の水素過電圧は運転開始当初は１２０ｍＶであり、２．５〜３年程度で１９０ｍＶを超え、３〜４年でほぼ一定の１９５ｍＶを示し、この間電解電圧（ｍＶ）も上昇した。

比較例２
表面積２．５ｄｍ²（０．０２５ｍ²、横１０ｃｍ×縦２５ｃｍ）の電極を陰極と陽極に設置したラボ電解槽（容量：０．７９９ｄｍ³、極間：２ｍｍ、陰極室の水平方向の断面積：０．００２９２ｍ²）の陽極室に３００ｇ／Ｌの食塩水を、陰極室に苛性ソーダ濃度３２重量％の苛性ソーダ溶液を３．９７×１０^-3ｍ³／ｈの速度で供給し、食塩水電解を行なった（電流密度：３．２ｋＡ／ｍ²、電解電流：８０Ａ、測定温度：７４〜７７℃）。電解槽陰極の水素過電圧は運転開始当初は１１５ｍＶであり、１００日後には１３０ｍＶに到達した。このとき、ヘキサクロロ白金酸Ｈ₂ＰｔＣｌ₆・６Ｈ₂Ｏを１．４６×１０^-2ミリモル（０．００７５６６ｇ、陰極単位面積あたり５．８×１０^-4モル／ｍ²）を供給し、陰極室の流体の線速度を１．３６ｍ／ｈｒとした。このとき、陰極室通過時間は０．２０時間、陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間は０．１８時間であった。陰極上の上部、中心部、下部の過電圧はそれぞれ、１２０ｍＶ、１１５ｍＶ、１１０ｍＶであり、白金族化合物の添加前後での過電圧差は、それぞれ、上部１０ｍＶ、中心部１５ｍＶ、下部２０ｍＶであり、陰極表面内でのバラツキが見られた。

比較例３
表面積２．５ｄｍ²（０．０２５ｍ²、横１０ｃｍ×縦２５ｃｍ）の電極を陰極と陽極に設置したラボ電解槽（容量：０．７９９ｄｍ³、極間：２ｍｍ、陰極室の水平方向の断面積：０．００２９２ｍ²）の陽極室に３００ｇ／Ｌの食塩水を、陰極室に苛性ソーダ濃度３２重量％の苛性ソーダ溶液を３．９７×１０^-3ｍ³／ｈの速度で供給し、食塩水電解を行なった（電流密度：３．２ｋＡ／ｍ²、電解電流：８０Ａ、測定温度：７４〜７７℃）。電解槽陰極の水素過電圧は運転開始当初は１１５ｍＶであり、１年後には１６０ｍＶに到達した。このとき、ヘキサクロロ白金酸Ｈ₂ＰｔＣｌ₆・６Ｈ₂Ｏを１．４６×１０^-2ミリモル（０．００７５６６ｇ、陰極単位面積あたり５．８×１０^-4モル／ｍ²）を供給し、陰極室の流体の線速度を１．３６ｍ／ｈｒとした。このとき、陰極室通過時間は０．２０時間、陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間は０．１８時間であった。陰極上の上部、中心部、下部の過電圧はそれぞれ、１４６ｍＶ、１４３ｍＶ、１４０ｍＶであり、白金族化合物の添加前後での過電圧差は、それぞれ、上部１４ｍＶ、中心部１７ｍＶ、下部２０ｍＶであり、陰極表面内でのバラツキが見られた。

実施例３
表面積２．５ｄｍ²（０．０２５ｍ²、横１０ｃｍ×縦２５ｃｍ）の電極を陰極と陽極に設置したラボ電解槽（容量：０．７９９ｄｍ³、極間：２ｍｍ、陰極室の水平方向の断面積：０．００２９２ｍ²）の陽極室に３００ｇ／Ｌの食塩水を、陰極室に苛性ソーダ濃度３２重量％の苛性ソーダ溶液を１．１６８×１０^-2ｍ³／ｈの速度で供給し、食塩水電解を行なった（電流密度：３．２ｋＡ／ｍ²、電解電流：８０Ａ、測定温度：７４〜７７℃）。電解槽陰極の水素過電圧は運転開始当初は１１５ｍＶであり、１００日後には１３０ｍＶに到達した。このとき、ヘキサクロロ白金酸Ｈ₂ＰｔＣｌ₆・６Ｈ₂Ｏを１．４６×１０^-2ミリモル（０．００７５６６ｇ、陰極単位面積あたり５．８×１０^-4モル／ｍ²）を供給し、陰極室の流速を４．００ｍ／ｈｒとした。このとき、陰極室通過時間は０．０６８時間、陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間は０．０６３時間であった。陰極上の上部、中心部、下部の過電圧はそれぞれ１１０ｍＶ、１１０ｍＶ、１１０ｍＶであり、白金族化合物の添加前後での過電圧差は、それぞれ、上部２０ｍＶ、中心部２０ｍＶ、下部２０ｍＶであり、陰極内でのバラツキがなくなり、過電圧も低下した。

電解槽の構成を示す図である。

符号の説明

１食塩水
２陽極室
３陽極
４淡塩水
５塩素ガス
６イオン交換膜
７ａ苛性ソーダ溶液
７ｂ希釈苛性ソーダ溶液
８陰極室
９陰極
１０電解槽
１１生産苛性ソーダ溶液
１２水素ガス
１３純水
１４可溶性白金族化合物または可溶性白金族化合物水溶液
１５ローターメータ

Claims

食塩水電解槽の陰極室に可溶性白金族化合物を供給する工程を含む陰極の性能回復方法であって、
陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間が０．０１〜０．１７時間である陰極の性能回復方法。
可溶性白金族化合物が、白金化合物である請求項１記載の陰極の性能回復方法。
陰極室内の流体が陰極最下部から陰極最上部までの長さＬを移動する平均時間が０．０２〜０．１５時間である請求項１または２記載の陰極の性能回復方法。
請求項１、２または３記載の性能回復方法により処理された陰極を有する電解槽の陽極室に食塩水を供給する工程、および該食塩水を電解する工程を含む生産苛性ソーダ溶液の製造方法。
請求項１、２または３記載の性能回復方法により処理された陰極を有する電解槽の陽極室に食塩水を供給する工程、および該食塩水を電解する工程を含む塩素の製造方法。