JP5766600B2 - ガス拡散電極を有する2室法イオン交換膜食塩電解槽を用いる電解方法 - Google Patents
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Description
つまり本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(1)陽イオン交換膜により陽極を収容する陽極室且つガス拡散電極を収容する陰極ガス室に区画された2室法イオン交換膜電解槽を用いる食塩電解方法において、前記陰極ガス室の酸素含有ガス導入口から酸素含有ガスを供給し、前記陰極ガス室の苛性ソーダ水溶液及び過剰酸素含有ガス取出口の下流側にシールポット又はバルブを設置し、前記シールポットの液面変動或いは前記バルブの開度変動により陰極ガス室内を加圧し、陽極室内の液圧力と陰極ガス室内の気体圧力との差(=「陽極室内の液圧力」−「陰極ガス室内の気体圧力」)を、非加圧時と比較して小さくすることにより、電解生成される苛性ソーダ水溶液中の食塩濃度を低下させることを特徴とする電解方法。
(3)上記(1)項において、陰極ガス室を加圧し、前記差を−21.6kPa以上とする。
(4)上記(1)から(3)項において、陰極ガス室内の酸素含有ガスの圧力を増加させて陰極ガス室内の加圧を行う。
(5)上記(1)から(4)項のいずれか1項に記載の方法を使用して塩素を製造する。
(6)上記(1)から(4)項のいずれか1項に記載の方法を使用して苛性ソーダを製造する。
ここで、陽極室内の液圧力とは陽極室に食塩水が満たされた時の陽極室における食塩水の高さの中点で、食塩水がイオン交換膜を押す圧力であり、陽極室内の圧力=食塩水液高さ×食塩水密度÷2で算出される。例えば、陽極室の食塩水液高さが600mmで、食塩水密度が約1.12g/mlである場合には、陽極室内の液圧力は、600mm×1.12g/ml÷2で約3.4kPaとなる。
陰極ガス室内の苛性ソーダ水溶液中の食塩は、陽極室に供給される食塩水が陰極ガス室に移動することによりその濃度が増加するため食塩の移動を抑制することができれば苛性ソーダ水溶液中の食塩濃度は低下し得ると考え、具体的に実現可能且つ有効な手段として陰極ガス室内の気体圧力を上げることを検討した。
加圧手段は、特に限定されない。例えば陰極ガス室の苛性ソーダ水溶液取出口側の配管にシールポットを設置し、シールポット内の圧力を、前記配管を通して陰極ガス室内に加えても良い。更に前記配管にバルブを設置し、バルブの開閉で陰極ガス室内の加圧を行っても良い。つまり陰極ガス室内の酸素含有ガスの圧力を増加させることにより加圧を行うことが望ましい。
加圧は、運転開始時から行っても、あるいは生成する苛性ソーダ水溶液中の食塩濃度が所定濃度、例えば100ppmに達してから行っても良いが、運転開始時から行うことも可能である。
請求項4記載の発明によると、具体的な加圧条件が特定される。
請求項5又は6記載の発明によると、電解を停止することなく電解生成される苛性ソーダ水溶液中の食塩濃度を低下させ、あるいは所定値以下に維持して、塩素や苛性ソーダを製造できる。
12は陽極室下部に設けられた陽極液導入口、13は陽極室上部に設けられた陽極液及び塩素ガス取出口、14は陰極ガス室上部に設けられた酸素含有ガス導入口、15は陰極ガス室下部に設けられた苛性ソーダ水溶液及び過剰酸素含有ガス取出口である。この苛性ソーダ水溶液取出口15の下流側に圧力計18を取付け、シールポット16且つバルブ17を設置することにより陰極ガス室内圧力は制御される。
なお本願明細書においては、陽極室内の液圧力を、「陽極室内の圧力」、陰極ガス室内の気体圧力を「陰極ガス室内の圧力」と記載することもある。
ガス拡散電極は、ペルメレック電極株式会社製カーボンクロス基材2室法GDE(登録商標)を使用した。このガス拡散電極は、ポリテトラフルオロエチレン、銀微粒子、カーボンクロス(炭素繊維)基材で構成されている。また、親水層はペルメレック電極株式会社製炭素繊維を使用した。一方、陽極は、ペルメレック電極株式会社製DSE(登録商標)を使用した。
ガス拡散電極は、ペルメレック電極株式会社製銀メッキ発泡ニッケル基材GDEを使用した。このガス拡散電極は、ポリテトラフルオロエチレン、銀微粒子、親水性カーボン、疎水性カーボン、銀メッキ発泡ニッケル基材で構成されていた。また、親水層、陽極は実施例1と同様とした。
陽イオン交換膜として1330mm×2590mmの陽イオン交換膜(未使用新品の旭化成ケミカルズ株式会社製4403D)32枚、陰極としてガス拡散電極(ペルメレック電極株式会社製)32枚、陽極としてペルメレック電極株式会社製DSE(登録商標)32枚を備えたクロリンエンジニアズ株式会社製電解槽の電解試験をおこなった。本電解槽の1ユニットセルの反応面は巾2480mm、高さ1220mmであり、1槽当たり32ユニットセルで構成されている単極式の電解槽を1槽準備した。
陽極室の液高さを600mm、食塩水密度を1.12g/lとして陽極室内の圧力を3.4kPaとしたことも含め、陰極ガス室の加圧以外の条件は実施例1と同じにして、陰極ガス室の加圧による影響を検討した。(実施例4〜17)
Claims (8)
- 陽イオン交換膜により陽極を収容する陽極室且つガス拡散電極を収容する陰極ガス室に区画された2室法イオン交換膜電解槽を用いる食塩電解方法において、前記陰極ガス室の酸素含有ガス導入口から酸素含有ガスを供給し、前記陰極ガス室の苛性ソーダ水溶液及び過剰酸素含有ガス取出口の下流側にシールポット又はバルブを設置し、前記シールポットの液面変動或いは前記バルブの開度変動により陰極ガス室内を加圧し、陽極室内の液圧力と陰極ガス室内の気体圧力との差(=「陽極室内の液圧力」−「陰極ガス室内の気体圧力」)を、非加圧時と比較して小さくすることにより、電解生成される苛性ソーダ水溶液中の食塩濃度を低下させることを特徴とする電解方法。
- 前記陰極室の内部にクッション材が充填されている請求項1記載の電解方法。
- 前記クッション材が金属コイルで構成されている請求項2記載の電解方法。
- 陰極ガス室を加圧し、前記差を2.4kPa以下とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電解方法。
- 陰極ガス室を加圧し、前記差を−21.6kPa以上とすることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電解方法。
- 陰極ガス室内の酸素含有ガスの気体圧力を増加させて陰極ガス室内の加圧を行うようにした請求項1から5のいずれか1項に記載の電解方法。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の電解方法による塩素ガスの製造方法。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の電解方法による苛性ソーダの製造方法。
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