JPH01242794A - 水酸化ナトリウムの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、陽極液と陰極液が膜によって互いに隔離され
ている電気分解槽において濃塩化ナトリラム溶液から濃
水酸化ナトリウムを製造するための電気分解法に関する
。

陽極液と陰極液が水圧的に不透過性のカチオン膜によっ
て隔離されている陽極と陰極を有する電気分解槽におけ
る食塩水（即ち水性塩化ナトリウム）の電気分解によっ
て水性水酸化ナトリウム溶液（工業的にはしばしば苛性
と言及される）を製造することは公知である。電気分解
の条件に依存して、得られる水酸化ナトリウム溶液は約
２０〜５５重量％のＮａＯＨの濃度を有することができ
、電流効率は約６０％の低値から約９７％の高値に至る
まで変えることができる。普通には高い電流効率におい
て、より低濃度の水酸化ナトリウム溶液が得られる。市
販の苛性は普通５０％のＮａＯＨ濃度を有するから、よ
り希薄の溶液は当然水蒸気又はある他のエネルギー源を
用いることによってその濃度まで更に濃縮しなければな
らない。電気分解法で製造される少くとも約４５重量％
の苛性は、それ自体に適した熱を用いて５０％苛性まで
直接濃縮することができる。従って、高ＮａＯＨ濃度を
有する水性水酸化ナトリウム溶液、特に更なるエネルギ
ーの消費なしに５０％のＮａＯＨ市販品まで濃縮しうる
少くとも４５％のＮａＯＨ濃度の溶液を食塩水の電気分
解により高電流効率で製造しうろことは望ましいであろ
う。

濃苛性・、を高電流効率で製造するという基本的な必要
条件に加えて、この高電流効率を長期間維持するような
方法で実際的な運転を行なうことは重要である。斯くし
て、種々の文献報告及び特許は高濃度の苛性がかなりの
高電流効率で得られるということを示唆するけれど、こ
の方法の長期間にわたる安定性については不十分な情報
しかなく、これらの方法の多くは数ケ月の運転の間その
効率を維持しないと思われる理由がある。

この分野でかなりの努力が払われ且つ依然努力が続いて
いるけれど、代表的な技術は次のものを含む： 米国特許筒４，０２５，４０５号［ドットラン（Ｉ）　
ｏＬｓｏｎ）ら、ダイヤモンド・シャムロツタ（Ｄ　ｉ
ａｍｏｎｄ　Ｓ　ｈａｍｒｏｃｋ）社１は、すべてがス
ルホニル基を有する膜を用いる食塩水の電気分解を記述
している。これには、定常状態での運転において水を添
加せずに５５％ＮａＯＨまでの苛性が製造できたと報告
されている。しかしながら実施例は電流効率が４２％Ｎ
ａＯＨの苛性濃度において決して８９．５％を越えない
ことを示す。

特開昭５５−１５８２８３号（旭ガラス）は６９０の当
量重量を有するすべてカルボキシル基の膜を用いる方法
を開示している。１つの実施例は８８％の電流効率で５
５％苛性の製造を記述している。

特開昭６０−２４３２９２号（旭ガラス）は、スルホニ
ル膜を用いることによる電流効率９０〜９１．５％で４
５％苛性の製造を報告している。

この特許願は長期間高温下に高濃度の苛性ソーダにさら
した時のカルボン酸基の不安定性を特記している。

米国特許筒４，２０２．７４３号（オダら、旭ガラス）
は、６６７当量重量のカルボキシル膜を用いる場合、最
初９７％の電流効率（運転１０日後）で４０％の苛性倉
製造すると述べているが、これは運転３６０日で９３％
まで低下する。

米国特許筒４，１３５，９９６号［ポイ（Ｂ　ｏｕｙ）
ら、ロン−ブーラン（Ｒｈｏｎｅ　−Ｐ　ｏｕｌｅｎｃ
）　］　は、無孔性のパーフルオルスルホネート膜を用
いる食塩水の電気分解を記述している。この場合微孔性
層例えばアスベスト又はポリテトラフルオルエチレンが
陰極に隣って配置される。４４％ＮａＯＨ濃度の苛性が
６０〜・６１％の電流効率で製造される。

米国特許筒４，２１２．７１３号（スハラ、旭ガラス）
は、より希薄な苛性がより高い当量重量（即ちより低い
イオン交換容量）のカルボキシル膜を用いて製造できる
ことを教示している。しかしながら、それは膜のカルボ
キシル基が著しく不安定であり、８０℃以上の高温下及
び４０重量％以上の濃度のアルカリ金属水酸化物溶液中
において徐々に分解することも特記している。

最後に、旭ガラスのに、サトウは、１９８６年５月のポ
ストン市での電気化学協会学会にむける「塩素−アルカ
リ電気分解に対してパフレミオン（Ｆ　ｌｅｍｉｏｎ）
　”を用いる運転技術」という論文において、濃苛性を
製造するためのその技術膜の状態の不安定性を示してい
る。その論文に記述されている特別な膜は４５％苛性濃
度において数時間でさえも耐えることができず、一方７
０℃で２ケ月間、３８％苛性濃度で運転すると膜が修復
できない程損傷する。

いくつかの代表的な特許及び技術文献の上述した議論か
ら理解できるように、陽極と陰極が水を透過しない膜で
隔離されている電気分解槽において食塩水を電気分解す
ることにより高濃度の苛性を製造することに関し、満足
できる工程条件について意見の一致は依然見られていな
い。

発明の要約 本発明によれば、今や陽極室と陰極室が互いにカチオン
交換膜で隔離されている電気分解槽において塩化ナトリ
ウムの水溶液を約７０〜１１０℃の温度で電気分解する
ことにより、但しより濃度の高い塩化ナトリウム溶液を
連続して陽極室に導入し、より濃度の低い塩化ナトリウ
ム溶液を連続的に陽極室から取出し、そして得られる水
酸化ナトリウム溶液を連続的に陰極室から回収するとい
う電気分解により水酸化ナトリウムを製造する際に、少
くとも陰極に最も近い層の材料がテトラフルオルエチレ
ンの一般式 ％式％ ［式中、ｎはＯ，ｌ、又は２であり；そしてＹ＝Ｆ又は
ＣＦ、］ の単量体Ｚとの共重合体であり、但し樹脂中のテトラフ
ルオルエチレン対単量体Ｚのモル比が約７゜６〜．８．
２であり、陰極液にさらされる側の膜材料がそれ自体無
孔性であるが、それと直接接触して或いは膜と陰極の間
のその近傍に有孔性の陰極液拡散層を有するという少く
とも１つの層からなる膜をカチオン交換膜として用い、
供給溶液中の塩化ナトリウムの濃度が運転温度における
飽和食塩水の濃度に凡そ等しく、また陽極室を出る塩化
ナトリウム溶液の濃度が約１８〜２４重量％であり、定
常状態運転中動極室から陰極室へ膜を通して通過する水
以外陰極液に水を添加せず、そして水酸化ナトリウム濃
度が約４２〜５４重量％である陰極液を陰極室から回収
することにより、水酸化ナトリウム濃度における乱調に
耐える持続方式で運転を行なう該水酸化ナトリウムの製
造法が提供される。

発明の詳細 第１，２及び８図はＮａＯＨ濃度に対する電流効率のプ
ロットであって、第１及び２図は本発明の方法を表わす
。

第３及び７図は本発明による運転日数に対するＮａＯＨ
濃度のプロットである。

第４及び６図は本発明による運転日数に対するｔｉズε
効率のプロットである。

第５図は本発明による運転日数に対する摺電位のプロッ
トである。

第３〜７図におけるすべての曲線は１年間までの運転に
対する１日の変動を示す。

陰極液と接触する膜層の厚材のカルボン酸重合体は弗素
化炭化水素主鎖を有し、これにアルカリ性媒体中でカル
ボキシレート基に加水分解されうるある種の官能基例え
ばニトリル又はエステル基を有する側鎖が結合する。こ
れらの重合体は例えば −（ＯＣＦ２ＣＦ）ｎ−０−ＣＦ２−ＣＦ２−Ｗ［式中
、ＹはＦ又はＣＦ　３であり；ｎは０、■又は２であり
；そしてＷはＣ０ＯＲ又は−ＣＮであり、但しＲは低級
アルキルである１の側鎖を有するものを含む。そのよう
な重合体は米国特許第４，１３８．４２６号［イングラ
ンド（Ｅ、、ｎｇｌａｎｄ）　、デュポン１に記述され
ている。これらの重合体の中でｎ−１及びＹ＝ＣＦ、の
ものは好適である。

好ましくは本発明の方法による電気分解槽に用いる膜は
少くとも２つの層からなり、陽極液と接触する少くとも
１つの層はペンダントのスルホニル基を有する。

本発明による陽極液と接触する少くとも１つの膜層が作
られるスルホニル重合体は、基ＣＦ２ＣＦＲ’　５Ｏ２
Ｘ ［式中、Ｒ′かＦ、ＣＩ、ＣＦ、ＣＩ又は６１〜Ｃ３゜
バーフルオルアルキル基であり、モしてＸはＦ又はＣＩ
、好ましくはＦである１ を含む側鎖を有する弗素化重合体である。通常この側鎖
は−ＯＣＦ　２ＣＦ　２ＣＦ　２Ｓ　Ｏ２Ｘ又は−０Ｃ
Ｉ７□ＣＦ２５ｏ２Ｆ基、好ましくは後者を含むであろ
う。バー弗素化重合体は好適である。

側鎖 −−０（ＣＦ　２ＣＦ　Ｏ）ｋ　　（ＣＦ　２）ｊＳ　
Ｏ２ＦＣＦ□ ［式中、ｋはＯ又はｌであり、そしてｊは３．４又は５
である１ を含む重合体は使用することができる。これらは米国特
許箱４．３２９，４３５号（キモトら、旭ガラス）に記
述されている。

側鎖−ＣＦ、ＣＦ、５Ｏ２Ｘを含む重合体は米国特許箱
３．７１’８，６２７号［グロット（Ｇｒｏｔ）、デュ
ポン］に記述されている。

好適な重合体は側鎖 （ＯＣＦ　２　ＣＦ　Ｙ　）ｒ　　ＯＣＦ　２　ＣＦ　
Ｒ’　ＳＯ３Ｘ［式中、Ｒ’　、Ｘ及びＹは上述と同義
であり：そしてｒはＯ，ｌ、２、又は３である］を含む
。これらの重合体のいくつかは米国特許箱３．２８２．
８７５号［コンツリー（Ｃｏｎｎｏｌｌｙ）ら、デュポ
ン］に記述されている。特に好適なものは側鎖〜ＯＣＦ
　２　ＣＦ　ＯＣＦ　２　ＣＦ　ｚ　Ｓ　Ｏ２Ｆを含Ｃ
Ｆ。

有するを共重合体である。

重合は上記参考文献に記述された方法で行なうことがで
きる。特に有用なものは、Ｉ、２．２−トリクロル−２
，１，１−ｈリフルオルエタンを溶媒として用い且つパ
ーフルオルプロピオニルパーオキサイドを開始剤として
用いる溶液重合である。重合は水性粒状重合によっても
行なうことができる。

本発明の方法で用いる膜層の製造に使用される共重合体
は、その溶融加工しうる（前駆物質の）形及び加水分解
されたイオン交換形の双方において自己支持性であるフ
ィルムを製造するのに十分高い分子量のものであるべき
である。

溶融加工しうる形でスルホニル基を有する共重合体の少
くとも１つの層及び溶融加工しうる形でカルボキル基を
有する共重合体の１層ををする例えば共押出しによって
作られる膜は、本発明の方法で使用しうる膜を製造する
際の成分フィルムの１つとして使用することができる。

そのような積層構造は時に本明細書においてバイメンプ
ラン（ｂｉｍｅｍｂｒａｎｅ）として言及されよう。バ
イメンプランは技術的に良く知られている。

事実本方法においてカルボキシル／スルホニルバイメン
ブランを用いることは好適であり、そしてスルホニル層
は少くとも５０単位だけカルボキシル層よりも低い当量
重量を有することができる。

陽極液側においてより低い当量重量の層を有するすべて
カルボキシルの膜を用いることも可能である。

本発明で使用される膜は３層を含んでいてもよい： ａ）陰極液側に、Ｎａｇ原子当り水３．０〜４゜０モル
の水の輸送を提供するのに適当な当量型１を有する厚さ
５〜５０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍのカルボキシ
ル層、 ｂ）中央に、低い当量重量と（ａ）と同一の範囲の厚さ
を有する随意のカルボキシル層、及びＣ）陽極液側に、
厚さ５０〜２５０μｍ、好ましくは７５〜１００μｍの
スルホニル層。

膜は普通全厚さが５０〜３００μｍ１特に１２５〜２０
０μｍである。

この分野においてフィルム又は膜の構造的組成を特定す
る通常の方法は、重合体の組成、イオン交換容量又は当
量重量、及び溶融加工し得形体における膜加工しうる膜
の原料の重合体フィルムの厚さを特定することである。

これは測定される厚さが、膜が乾燥しているか或いは水
又は電解質でｌｂ３潤しているかどうかに、また例え重
合体の量が一定のままであっても電解質のイオン種及び
イオン強度に依存して変化するために行なわれる。

食塩水の電気分解に用いるため番こ、膜は官能基のすべ
でかイオン化しうる官能基に転化されているべきである
。これらはスルホン酸及びカルボン酸基、又は好ましく
はそのナトリウム塩であるであろう。「スルホン酸イオ
ン交換基」又は「スルホニル」という用語を用いる場合
、それはスルホン酸基ばかりでなく、特にそのナトリウ
ム塩も含む。同様に、「カルボン酸イオン交換基」又は
「カルボキシル」はカルボン酸基及び特にそのナトリウ
ム塩を意味する。

イオン化しうる官能基への転化は、溶融加工しうる重合
体と関連して上述した種々の官能基がそれぞれ遊離の酸
又はそのナトリウム塩に転化されるように、通常且つ簡
便には酸又は塩基での加水分解によって達成される。そ
のような加水分解は鉱酸又は水酸化ナトリウムのいずれ
かの水浴中で行なうことかできる。アルカリ性の加水分
解は迅速且つ完全なので好適である。溶液の沸点付近の
ような熱い加水分解浴を用いることは迅速な加水分解の
ために好適である。加水分解に必要とされる時間は構造
体の厚さと共に増大する。加水分解浴中には、膜を膨潤
させ且つ斯くして加水分解速度を増大させるために、水
と混和しうる有機化合物例えばジメチルスルホキンドを
含有せしめることは有利である。

膜中の重合体の当量重量は、通常のように水素を発生す
る陰極を用いると仮定してＮａモル当り水３．０〜４．
０モルの水輸送を与えるように選択される。酸素を消費
する陰極を用いるならば水の輸送はＮａモル当２り水２
．０〜３．０モルである。この水の輸送に必要とされる
当量重量は、各重合体上の酸含有側鎖の構造に依存し、
７．６〜８．２というカルボキシレート共重合体中のテ
トラ７、ルオルエチレンと共単量体２のモル比を用いて
得られる。カルボキシル側鎖が一〇ＣＦ２−ＣＦ　（Ｃ
ＦＩ）−０−ＣＦ２−ＣＦ２−Ｃ○○Ｈである場合、陰
極液と接触する無孔性層の当量重量は１１７０〜１２３
０であるべきである。

スルホネート重合体の当量重量はそれほど数奇でない。

それは低膜抵抗又は低電気分解電位を与えるのに十分低
くあるべきであるが、槽中での取扱い及び設置が簡便で
あるｔ；めに湿った時に柔らかすぎる又は粘着性すぎる
膜を与えるほど低くあるべきでない。側鎖が一〇−ＣＦ
２−ＣＦ　（ＣＦ３）ＯＣＦ２　　ＣＦ２　５Ｏ３Ｈ又
はその塩である場合、その当量重量は８００〜１５００
、好ましくは９００〜１３００、最も好ましくは１００
０〜１２００であるべきである。随時スルホン酸層は隣
るカルボキシル層のそれよりも低い当量重量を有しうる
。

膜は強化されていなくてもよいが、寸法安定性とより大
きい刻み目入りの引裂き抵抗性のために強化材料を用い
るのが普通である。フルオルカーボン樹脂例えばポリテ
トラフルオルエチレン或いはテトラフルオルエチレンの
ヘキサフルオルプロピレンとの又はパーフルオル（プロ
ピルビニルエーテル）との溶融加工しうる共重合体から
作られた織布を用いることが通常である。これらは種々
の織り方で例えば平織り、バスケット織り、レノ織りな
どで織布に織ることができる。電気抵抗がより小さいか
ら比較的目の開いた織り方が好適である。孔性のシート
も支持体として使用しうる。

他のパーハロゲン化重合体例えばポリクロルトリフルオ
ルエチレンも使用しうるが、パーフルオル化支持体は熱
及び化学品に対して最良の耐性を有する。支持体の織布
に使用される繊維はモノフィラメント又はマルチフィラ
メントヤーンであってよい。それらは通常の丸い断面の
ものであり、或いは特別な断面のものであってよい。適
当に膜に配向できるならば、楕円形又は長方形の断面は
より薄い全体の膜の場合により大きい強化作用を得るこ
とを可能にする。米国特許第４，４３７，９５１号［ビ
ッソト（Ｂ　１ｓｓｏｔ）ら、デュポン１に記述されて
いるように、フルオルカーボン繊維と一緒にレーヨン、
紙又はポリエステルのような電気防食用繊維を用いるこ
とも望しい。しかしながら可溶性又は分解性の繊維が１
つの表面から他の表面まで延び、無孔性の膜が孔性の隔
膜になり、そして苛性生成物が多すぎる塩を含有しない
ように注意を払うべきである。フルオルカーボン繊維の
布又はｆＲ（ｍｅｓｈ）を用いてさえも、布が陰極側の
膜の表面に突きでていないことが望しい。用いる織布は
積層する前にカレンダー処理してその厚さを減じてもよ
い。バイメンプランにおいて、織布はスルホネート又は
カルボキシレート層に或いは双方に存在していてよいが
、より多くは通常厚いスルホネート層に存在する。

膜又はバイオメンプランは種々の公知のフィルタープレ
ス槽において平板で使用されるが、電極の周囲にその形
に適合せしめられていてもよい。

後者は、より高い品質の苛性を製造するために現存する
隔膜槽を膜種へ転換することが望しい時に特に有用であ
る。

膜は極性溶媒（例えば低級アルコール又はエステノ呟テ
トラヒドロフラン、又はクロロホルム）で膨潤させ、次
いで好ましくは平板間で乾燥してその電気分解の性能を
改善することができる。１面が１〜５ｍであってよい商
業的槽の支持体フレームに取りつける前に、膜をフレー
ムにはさみ且つ電気分解液にさらしてもしわがよらない
ように、それを膨潤させるとよい。使用しうる膨潤剤に
は、水、食塩水、苛性、低級アルコール、グリコール又
はこれらの混合物である。参照例えば米国特許第４，５
９５，４７６号（ビッソト、デュポン）。

槽は２つ又は３つ或いはそれ以上の室を持つことができ
る。３つ又はそれ以上の室を用いるならば、膜は通常陰
極室に隣って配置され、そして他の隔離材（ｄｉｖｉｄ
ｅｒ）は末端−ＣＦ、−３Ｏ，Ｎａ基だけを有するペン
ダント側鎖の重合体に基づく孔性の隔膜又は膜であって
よい。槽は直列に（所謂バイポーラ−槽）又は並列に（
所謂モノポーラ−槽）連結することができる。

膜は槽内に水平に又は垂直に或いは垂直からいずれかの
角度で配置することができる。

通常の電極又は電極形のいずれかが使用しうる。

陽極は食塩水及び塩素による腐食に対して及び侵食に対
して耐性であるべきであり、好ましくは塩素の過電圧を
最小にするために電解触媒（ｅｌｅｃｔｒ−ｏｃａｔａ
ｌｙｓｔ）を含有すべきである。寸法的に安定な陽極（
Ｄ　Ｓ　Ａ）として公知の商業的に普及している陽極は
適当なものの１つである。適当な基本金属はチタンであ
り、そして電解触媒は還元された白金族金属酸化物（例
えばＲｕなど）を単独で或いは随時Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｂ、
Ｚｒ５Ｈｆ％ＶｓＰｔ又はＩｒの還元された酸化物と混
合した混合物で含有する。電解触媒は安定化のために熱
処理することができる。

陽極は、膜が押付けられている且つ陽極が液体及び気体
の両方に対して透過性である「ゼロ−ギャップ（Ｚ　ｅ
ｒｏ　−ｇａｐ）Ｊ陽極であってよい。陽極はスペーサ
ーによって膜からある短い距離のところに保持されてい
てもよく、このスペーサーに膜が膜の他の側にかかる小
水圧によって押しつけられる。スペーサーは陽極液中の
化学品に耐えるプラスチック例えばポリテトラフルオル
エチレン、エチレン／テトラフルオルエチレン共重合体
、又はポリクロルトリフルオルエチレンから作られてい
てよい。スペーサー又は電極は開放した垂直の通路又は
溝を有していて陽極で発生する気体の消散を容易にする
ことが望しい。スペーサーの有無にかかわらず、気体が
膜から運びさられ且つ膜を通る陽極循環物が最大となる
ように陽極の開口が傾斜していることが望ましい。この
効果は上昇する気泡によって持ち上げられた陽極液に対
して降水管（ｄｏｖｎｃｏｍｅｒ）を用いることにより
増大せしめることができる。陽極は部分的にバイメンプ
ランの陽極表面層に埋めこまれたスクリーン又は有孔板
又は粉末であってよい。この場合電流は多くの近い間隔
の点において陽極と接触する電流分配器によって陽極に
適用することができる。陽極は膜に取り付けられた又は
圧着された或いは有孔層に取り付けられ又は圧着され、
順次膜に取り付けられた又は圧着された孔性の触媒陽極
であってよい。

陰極は陰極液による腐食に耐性があり、耐侵食性である
べきであり、好ましくは水素過電圧を最小にする電解触
媒を含有するであろう。陰極は例えば軟鋼、ニッケル、
又はステンレススチールであってよく、そして電解触媒
は白金黒、パラジウム、金、スピネル、マンガン、コバ
ルト、ニッケル、う不一ニッケル、還元された白金族金
属酸化物、σ−鉄などであってよい。

陰極は、膜が押付けられている且つ陰極が液体及び気体
の両方に対して透過性である［ゼロ−ギヤ・、・ブ（Ｚ
　ｅｒａ　−ｇａｐ）Ｊ陰極であってよい。陰極はスペ
ーサーによって膜からある短い距離のところに保持され
ていてもよく、このスペーサーに膜が膜の他の側にかか
る小水圧によって押しつけられる。３室槽の場合、両方
の膜は中央室にかかる水圧によって電極又はスペーサー
に対して押しつけられていてよい。スペーサーは陰極液
中の化学品に耐えるプラスチック例えばポリテトラフル
オルエチレン、エチレン／テトラフルオルエチレン共重
合体、又はポリクロルトリフルオルエチレンから作られ
ていてよい。陰極スペーサー又は電極は開放した垂直の
通路又は溝を有していて陰極で発生する気体の消散を容
易にすることが望しい。スペーサーの付熱にかかわらず
、気体が膜から運びさられ且つ膜を通る陰極液流が最大
となるように陰極の開口が傾斜していることが望ましい
。この効果は上昇する気泡によって持ち上げられた陰極
液に対して降水管（ａｏｗｎｃｏｍｅｒ）を用いること
により増大せしめることができる。陰極は膜に対して圧
着された或いは孔性層に対して圧着され、順次膜にとり
つけられた又は圧着された孔性陰極であってよい。

酸素を陰極に供給し且つ実質的に水素が発生しない、結
果として槽の電位が低くなる酸素陰極を使用してもよい
。酸素は陰極液を通して又は陰極に対してバブリングす
ることにより、或いは酸素含有の気体を陰極としても役
立ち且つ電気触媒で被覆されている孔性の導入管を通し
て供給することによって適用することができる。

食塩水の電気分解において低Ｃａ及びＭｇ含量の塩化ナ
トリウムを用いることが望ましいということは長い間知
られてきた。また塩化ナトリウム溶液から硬物（ｈａｒ
ｄｎｅｓｓ）を非常に低量まで除去する方法も良く知ら
れている。鉄及び水銀のような重金属及びヨウダイトの
ような異質アニオンも実質的に除去すべきである。食塩
水を作る際に汚染物のいくらかは、それを膜種系へ供給
する前に食塩水を隔膜槽へ通すことによって除去するこ
とができる。更なる硬物の低下は食塩水をキレートイオ
ン交換体、好ましくは−ＮＨＣＨ２ＣＯＯＨを含有する
ものの中を通過させることによって達成することができ
、或いはホスフェートを食塩水に添加して不溶性の塩を
沈殿させてもよい。

槽に供給される食塩水は普通その飽和濃度に近く、室温
及び約８０℃の双方において約２６重量％であるが、そ
れより僅かに低い食塩水濃度も許容しうる。陽極室にお
ける食塩水濃度は出口の食塩水について測定される。食
塩水濃度を液体比重計（ｈｙｄｒｏ＋ｎｅｔｅ　ｒ　）
で測定する場合には、普通それよでに食塩水を室温近く
にまで冷却する。出口の食塩水の濃度は、４２％の苛性
を製造したい場合約１８％又は２０４ｇ／Ｑ程度の低濃
度であってよいが、５４％の苛性を製造したい場合には
非常に高濃度、好ましくは２５％又は２９７９／Ｑでな
ければならない。食塩水の濃度を制御する普通の方法は
陽極液を再飽和装置へ溢流せしめる食塩水の供給速度を
調節することである。

本方法は濃苛性を製造するけれど、それはより通常の条
件下に開始すべきである。第一に、膜を約２％の水酸化
ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムの水溶液で処理する
ことによってＮａ塩形に転化し、そして槽中に取りつけ
る。槽には２に等しい又はそれ以上のｐＨで、苛性を３
５％以下、好ましくは３０％以下の濃度で及び１５〜２
６％、好ましくは約１８％の食塩水を仕込む。電気分解
槽を６５〜９０℃まで加熱し、槽の電位が４．ＯＶを越
えないように電流を徐々に通じる。陽極液への飽和食塩
水及び陰極への水を流し始め、そして１〜２日間２５〜
３５％、好ましくは３０〜３２％の苛性で運転を安定化
させる。次いで陰極液への水を停止し、そして出口食塩
水の濃度を約１８％に調節し、徐々に約４２％の苛性濃
度にもっていく。それより高苛性濃度は出口食塩水濃度
を高めることによって達成することができる。

１つ又はそれ以上のスルホニル層を含むバイメンプラン
又は多層膜はすべてがカルボキシレートの膜よりも電気
抵抗か低いから、より低い電圧で又はより高い電流密度
で運転することができる。

良好な結果は２〜５、好ましくは３〜４ｋＡ／ｍ”で得
ることができる。

陽極における酸素と塩素の生成を最小にするために陽極
液を酸性にすることは望ましい。過度の酸性は、−ＣＦ
２Ｓｏ、Ｈ基が一〇Ｆ、Ｃ０ＯＨ基よりも強酸であるか
らすべてがカルボキシレートの膜の場合よりもカルボキ
シル／スルホニルのバイメンプランの場合に深刻な誤差
とならず、そしてスルホネート形−ＣＦ、Ｓｏ、−はカ
ルボキシレートイオン形よりも強い酸性化による酸形へ
の転化に耐える。遊離の酸は、それが膜電位を上昇させ
るから回避すべきである。

陽極液の酸性は普通塩酸又は塩化水素を循環食塩水に添
加することによってｌ〜５の範囲ｐＨ値に調節される。

循環食塩水は固体の塩の添加により及び／又は流れから
水を蒸発又は蒸留することにより濃くすることができる
。

膜の槽はしばしば凡そ大気圧で運転されるけれど、昇圧
下に運転することは有利である。通常は直流を膜の槽に
用いるけれど、パルス型の直流、半波交流又は整流した
交流又は四角波の直流をも用いることができる。

食塩水の電気分解は普通約７０〜１１０℃１好ましくは
８０〜１００℃の温度で行なわれる。約１００℃以上の
温度においては、加圧槽を用いるべきである。

本発明で用いる膜は孔性陰極液拡散層を陰極液表面上に
有すべきである。この層は孔性膜コーティング又はアス
ベスト紙の隣る層であってよい。このアスベスト紙は厚
さが４〜２０ミル（１０２〜５０８μｍ）、好ましくは
６−１０ミル（１５２〜２５４μｍ）である。

好、ましくは、陰極液拡散層は気体及び液体透過性の孔
性、非電極層である。そのような非電極層は薄い親水性
コーティング又はスペーサの形であってよく、且つ通常
不活性な電気不活な又は非電気触媒物質のそれである。

そのような非電極層は１０〜９９％、好ましくは３０〜
７０％の孔性、０゜０１〜２０００ｐｍ、好ましくは０
．１〜１０００μｍの平均孔直径、及び一般に０．１〜
５００μｍ１好ましくは１〜３００μｍの範囲の厚さを
有すべきである。非電極層は通常無機成分及び結合剤を
含んでなり、この無機成分は熱濃苛性及び塩素中で化学
的に安定な無機化合物であることができ且つ米国特許第
４，６６１，２１８号（オダら、旭ガラス）に記述され
ている種類のもの、好ましくは酸化スズ、酸化チタン、
炭化珪素又は酸化ジルコニウムであってよい。無機材料
の粒径は約１−１００μｍ、好ましくはｌｌ−１Ｏｐで
ありうる。

コーティングの密度は１〜１０ｇ／′膜ｍ２、好ましく
は２〜６ｇ／ｍ２であるべきである。

非電極層中の結合剤成分は例えばポリテトラフルオルエ
チレン、少くとも表面が、空気中でイオン照射処理する
、或いは改変剤での処理により官能基例えば−Ｃ００Ｈ
又は−５Ｏ，Ｈを導入する［米国特許第４，２８７，０
３２号（ペレグリ（Ｐ　ｅｌ　ｌｅｇｒｉ）　、オロン
ジオ・ド・ノラ（Ｑｒｃ）ｎｚｉ。

ｄｅ　Ｎ　ｏｒａ））に記述されている通り］或いは液
体アンモニア中ナトリウムのような試剤での処理するこ
とにより親水性にされたフルオルカーボン重合体、カル
ボキシレート又はスルホネート官能基を有する官能基の
置換されたフルオルカーボン重合体又は共重合体、そし
て表面が酸型官能基で改変されたポリテトラフルオルエ
チレン粒子［米国特許第４，６６１，２１８号（オダら
、旭ガラス）］であってよい。そのような結合剤は非電
極層の約１０〜５０重量％の量で使用することができる
。

無機成分及び結合剤のほかに、無機成分を適用するため
に用いられる分散液は増粘剤例えばメチルセルロース又
はポリビニルアルコール及ヒ少量の非イオン性表面活性
剤を含むことができる。

非電極層を上に有する複合構造体は、続いて膜表面上に
圧着されるデカール（ｄｅｃａｌ）の製造、結合剤の液
体組成物（例えば分散液又は溶液）中スラリーの噴霧に
よる適用及び乾燥、ペースト形の組成物のスクリーン又
はグラビヤ印刷、膜表面上に分散させた粉末の熱プレス
、及び技術的に開示されている他の方法を含む技術的に
公知の種々の技術によって作ることができる。そのよう
な溝遺体は指示する層を溶融加工しうる形で膜上に適用
することにより、及びイオン交換形の膜上べの方法のい
くつかにより製造しうる；得られる構造体の重合体成分
は溶融加工しうる形のとき、公知の方法でイオン交換形
に加水分解することができる。

濃苛性を製造する膜による方法において孔性陰極液拡散
層が何故助けになるかは明らかでない。

いずれの仮定によっても束縛されたくはないが、そのよ
うな層が助けとなる１つの理由を呈示することは可能で
ある。濃苛性を製造するために意図された現代のクロル
アルカリ膜は種運転条件下に不均一な水含量を有する。

陰極室における濃苛性は強力な脱水剤であり、接触して
いる膜の表面から水をとる。運転している膜を通して輸
送されるナトリウムイオンと会合した水は膜のかさを水
和状態のかさ高さに保つ。これらの効果の組合せは低含
水量の膜の陰極面上に脱水された層又は被膜を作り、一
方膜断面の残りの部分は実質的に高い含水量である。こ
の脱水された陰極の被膜は現代のクロルアルカリ膜で得
られる高ヒドロキシルイオン反発を提供し、結果として
９６〜９７％まで電流効率をもたらす。膜の厚さの残り
は必要な機械的強度を提供するが、それは高含水量を有
するが故に膜を介しての圧力降下にそれほど関係しない
。

膜の陰極面に結合した親水性であるが、非電導性の粒子
からなる孔性陰極液拡散層が提供されている場合、それ
はその表面において拡散層の厚さを増大させ、これによ
って苛性濃度の関数としての陰極表面の脱水の程度を減
する。その時陰極の被膜層の水含量は膜を通る水輸送速
度にいくらか大さ、く依存するようになり、そして陰極
室の実際の苛性濃度により依存しなくなる。斯くして陰
極表面のコーティングは、膜種において高電流効率を得
る可能性を、より高い且つより低い苛性濃度範囲にまで
かなり拡張することができる。

陽極液側において、膜は泡を遊離するコーティングを有
していてもよい。これは上述の如き非電極コーティング
であってよく、また適当にはＺｒ０□であってよい。こ
の気体遊離コーティングを提供する他の方法は、熱ロー
ルによるエンボス加工によって又は孔性紙でのエンボス
加工により最適な表面の粗さ又は平滑さを与えることで
ある。

孔性紙でエンボス加工する時、剥離紙は用いる積層機を
通過させる、例えば膜に補強材を導入する前に適用する
ことができる。そのような表面のエンボス加工は、米国
特許第４．３４９．４２２号［マロニー（Ｍａｌｏｎｅ
ｙ）　、デュポン］に更に記述されており、得られる表
面の粗さは倒えばベンディックス（Ｂｅｎｄｉｘ）　ｌ
　０２０型プロフイロメータで測定して好ましくは約２
〜５μｍである。

１つ又はそれ以上の非電極層を上に有する膜は、電気化
学的槽において上述した如きナロウーギャップ（ｎａｒ
ｒｏｗ　−ｇａｐ）又はゼロ−ギャップの配置で使用す
ることができる。

本発明の方法を用いることにより、持続した形で、電流
効率を９３〜９７％にして４２〜４３％の苛性を、また
電流効率を９３〜９６％にして４４〜４６％の苛性を製
造することが可能であつた。これらの実験のいくつかは
殆んど一年間行なった。これらの優秀な結果の故に、最
初に生成した４４〜４６％の苛性から、更なる熱エネル
ギーを適用することなしに溶液の顕熱を用いて陰極液を
蒸発させることにより４８〜５０％の苛性を製造するこ
とが可能であった。この結果は、カルボン酸膜が高苛性
濃度及び昇温下に不安定であるということについて特許
及び技術文献が繰返し記述していることを考えると全く
驚くべきことである。

本発明の方法は更に驚くべき利点を有する。即ち本方法
を用いる槽は、陽極室への食塩水の流れが中断した時に
起こりうる苛性濃度の乱れに耐える。更に連続法の条件
下において、苛性濃度は陽極液中の食塩水の濃度を制御
することによって自動的に調節される。更に本発明の方
法は、カチオン交換膜、特にカルボキシル基を含むもの
を用いた時に問題となることが良く知られている少量の
カルシウムイオンの存在下における性能の低下に驚くほ
ど耐える。

最後に、本発明の方法は広い範囲の苛性濃度にわたって
一定に近い電流効率を与える。

今や本発明をそのある代表的な具体例によって例示する
、実施例中すべての水酸化ナトリウムの濃度は重量によ
るものとする。

実施例では次の略号を使用する： ＴＦＥはＣＦ、＝ＣＦ２である。

ＥＶＥはＣＦ、＝ＣＦＯＣＦ、ＣＦ（ＣＦ３）ＱＣＦ　
２　ＣＦ　２　ＣＯＯＣＨｓである。

ＰＳＥＰＶＥはＣＦｚ＝ＣＦＯＣＦｚＣＦ（ＣＦｓ）Ｏ
ＣＦ　２　ＣＦ　ｚ　Ｓ　Ｏ２Ｆである。

Ｖｃｅ１ｌは槽の電圧である。

ＣＥは電気分解槽を流れた電流によって理論的に製造さ
れる量に対して実際に製造された苛性の量のパーセント
として計算される苛性の電流効率である。

Ｏ５Ａは寸法安定性陽極である。

実施例　ｌ 電極活性面積４５ｃｍ２を有する小さい実験室用のクロ
ルアルカリ試験槽を次の要素で組立てた：Ａ、平らにさ
れたチタンの広がった（　ｅｚｐａｎｄｅｄ）金属網上
のＲｕＯ２、ＴｉＯ２コーティングから作られたＤＳＡ
陽極。

Ｂ、当量重量１２００を有する加水分解されｔ；ＴＦＥ
／ＥＶＡ共重合体の厚さ１．０ミル（２５μｍ）の陰極
表面層及び当量重量１０８０を有する加水分解されたＴ
ＦＥ／ＰＳＥＰＶＥ共重合体の厚さ３．１ミルの陽極表
面層からなる補強されていないバーフルオル化されたイ
オン交換膜。この膜の陰極及び陽極表面には、当量重量
９５０を有する加水分解されたＴＦＥ／ＰＳＥＰＶＥ共
重合体のアルコール溶液を用いて、ＺｒＯ，粒子が表面
に結合した薄層をコーティングした。この膜を陽極と接
触させて取りつけｌこ。

Ｃ９平に広げられた金属網から作った軟鋼の陰極。

槽を電流密度３．ｌｋＡ／ｍ”で９０℃下に運転した。

陽極出口の塩１度を、飽和の精製した（Ｃａ＋５０ｐｐ
ｂ以下）食塩水の添加によって２００〜２４０ｙ／Ｑに
制御した。

電流効率の意図する傾向を付与するために苛性の濃度を
変化させた。電流効率は３２％ＮａＯＨから４１％Ｎａ
ＯＨまで本質的に一定であった。

これは３２〜３８％ＮａＯＨにおいて電流効率が最大と
なり且つ苛性濃度の増大と共に減少するコーティングさ
れてない膜（対照例Ａ）と対比することができる。

結果を下表及び第１図に示す。

２２．１　　　　９３．７　　　３．３２　　　　　７
〜２０１８．３　　　　９１．４　　　３．３５　　　
　２８〜３４２５．３　　　　９２．９　　　３．４２
　　　　３６〜４２２８．５　　　　９４．５　　　３
．４１　　　　４８〜５４３１．９　　　　９６．５　
　　３．４７　　　　５５〜６２３５．１　　　　９６
．７　　　　：Ｃ５３６３〜７０３８．３　　　　９６
．６　　　３．６１　　　　７１〜７９４１．４　　　
　９６．２　　　３．６８　　　　９２〜９０２２．２
　　　　９２．８　　　３．３５　　　　９３〜９８本
実施例は、同一の膜が２２〜４２％のいずれかの濃度の
苛性を高電流効率で製造でき、４１％苛性での運転後に
２２％苛性で運転でき、そして故意に停止するまで９８
日間運転できたことを示す。

実施例　２ 苛性濃度を小さく変えて実施例１を繰返した。

下表及び第２図は性能を要約する。

２１．９　　　　９４．２　　　３．４０　　　　　３
〜２１２０．２　　　　９３．０　　　　３．４２　　
　　　２２〜２５２４．８　　　　９４．１　　　３．
４９　　　　３１〜３７２８．６　　　　９６．４　　
　３．５４　　　　４３〜４９３Ｌ９　　　　９７．６
　　　３．６０　　　　５０〜５７３５．３’　　　　
９８．１　　　３．６６　　　　５８〜６５３８．３　
　　　９７．２　　　３．７１　　　　６６〜７４４１
．０　　　　９５．９　　　３．７７　　　　７７〜８
０２２．２　　　　９３．４　　　３．４６　　　　８
７〜９３本実施例は、実施例１と非常に類似している。

ただし電流効率は高かったが、３２〜４２％苛性間にお
いて全く一定ということではなかった。

実施例　３ 電極活性面積４５ｃｍ”を有する小さい実験室用のクロ
ルアルカリ試験槽を次の要素と組立てた：Ａ、平らにさ
れたチタンの広がった金属網上のＲｕＯ□、ＴｉＯ２コ
ーティングから作られたＤＳＡ陽極。

Ｂ、当量重量１２００を有する加水分解されたＴＦＥ／
ＥＶＡ共重合体の厚さ１．０ミル（２５μｍ）の陰極表
面層とそれに接合した当量重量＋０８０を有する加水分
解されたＴＦＥ／ＰＳＥＰＶＥ共重合体の厚さ３．０ミ
ル（７６、ｕｍ）の層からなる補強されたパーフルオル
化イオン交換膜。２００デニル（２，２２Ｘ　１０−’
ｋｇ／ｍ）のＰＴＴＥフィラメント及び４０デニル（４
、４４ｘ　１０”’ｋｇ／ｍ）のマルチフィラメントポ
リエステルのカレンダー処理した平織りからなる補強織
布を使用した。この織布は８ＰＴＦＥフィラメント／２
．５ｃｍ及びＰＴＦＥフィラメントの各対間の８ポリエ
ステルマルチフイラメントによって記述される。織布は
４゜０ミル（１０２μｍ）部分と当量重量１０８０を有
する加水分解されたＴＦＥ／ＰＳＥＰＶＥ共重合体の１
．０ミル（２５μｍ）層との間でしっかり接合されてい
る。膜の陽極表面はシリコーン処理した紙に対して溶融
圧着されて粗い表面を提供した。膜のＴＦＥ／ＥＶＥ側
には、当量重量９５０を有するＴＦＥ／ＰＳＥＰＶＥ共
重合体のアルコール溶液を用いて、ＺｒＯ。

粒子が表面に結合した薄層をコーティングした。

この膜を陽極と接触させてＴＦＥ／ＰＳＥＰＶＥ側で取
りつけた。

Ｃ０平らにしたニッケルの広げられｔ；金属網に担持さ
れた白金化２０メツシユのニッケル網から作った低水素
過電圧陰極。この陰極はＺｒＯ，を膜のコーティングし
たＴＦＥ／ＥＶＥ側と直接接触させて取りつけた。

槽を実施例１と同様の条件下に運転した。最初苛性濃度
を４０％ＮａＯＨ以上及び２０〜３５％ＮａＯＨ間で循
環して電流効率（ＣＥ）への影響を決定した。高ＮａＯ
Ｈ濃度でのＣＥは９４％以上であり、サイクル後４０％
ＮａＯＨ以上において９４％ＣＥ以上に回復した。これ
は４０％以上のＮａＯＨ濃度へのサイクル時にＣＥの不
可逆的低下を示すＴＦＥ／ＥＶＥ当量重量１０５０を有
するコーティングした膜に対して異例である。

膜を９３〜９６％ＣＥ及び３．５〜３．５ボルトで３０
０日以上運転した。第３〜５図はその性能を要約し、４
２〜４７％、多くは４４〜４５％の苛性で約１年間運転
した槽が良好な電流効率、即ち殆んど毎日が９３〜９６
％の範囲に入る数値を維持したことを示す。槽の電位を
３．５Ｖという魅力的な数値で開始したが、２３０日後
に電位は３．６Ｖを越えた。

本実施例は、濃苛性が電流効率の致命的な悪化なしに長
期間製造しうろことを示す。またこれは、電流効率の永
久的な劣化なしに２０〜４０％苛性間で工程がサイクル
しうろことを示す。

実施例　４ 平らにし、広げた金属網から作った軟鋼陰極を用いて実
施例３を繰返した。膜のＴＦＥ／ＥＶＥ側を運転中鋼製
陰極と接触させなかった。

結果は、長期間（運転３００日以上）性能が９４〜９７
％ＣＥ及び３．８〜４．０ボルトであって、実施例３の
ものと非常に類似していた。第６及び７図は４４〜４５
．５％苛性での性能を要約するが、時に４２％程度の低
い又は４７％程度の高い時の性能も含む。電位は殆んど
３．９〜４゜０Ｖであった。

対照例　Ａ 膜をコーティングしない以外実施例４を繰返した。電流
効率は３２〜３８％苛性で９５〜９７％であった。しか
しながら、膜はコーティングされていないから、電流効
率は４２〜４８％苛性で９１〜９４％まで低下した。こ
れは実施例１と及び実施例４（コーティングした膜）と
対照的であった。実施例４において電流効率は４４〜４
５．５％苛性において約９５〜９６％で平らなままであ
り、４２又は４７％苛性まで偏差した。

実施例　５ 使用した膜は、当量重量１２００を有する加水分解した
ＴＦＥ／ＥＶＥ共重合体の１ミル（２５μｍ）を陰極側
に、そして当量重量１０８０を有する加水分解したＴＦ
Ｅ／ＰＳＥＰＶＥ共重合体の３ミル（７６μｍ）の陽極
表面層を有した。この膜を、補強及び防食糸の双方を含
むカレンダー処理した平織りの織布で補強した。この補
強糸は、厚さ１９μｍ及び巾５０８μｍのポリテトラフ
ルオルエチレンの２００デニル（２２，２２ｘ　１０−
’ｋｇ／ｍ）モノフィラメントであり、インチ当り１０
回（４回／ｃｍ）ねじり且つ平らにしたもので、縦と横
糸数は８糸／インチ（３，１糸／ａｍ）であった。各ね
じりだ糸は厚さに対して巾が約４倍であった。防食糸は
４０デニル（４，４４ＸｌＯ−’ｋｇ／　ｍ　）のポリ
エチレンテレフタレートであり、縦と横糸の和が６４糸
／インチ（２５糸／Ｃｌ１１）であった。２１０２層を
実施例１における如く陰極側につけた。陽極はＤＳＡで
あり、陰極は無垢のニッケル電流分配器によって支持さ
れた白金化ニッケル網であった。槽をゼロ−ギャップ槽
として９０℃、３．１ｋＡ／ｍ”で運転した。

結果を下表に示す： ４２−４６　　　６５−９０　　　１６−１９　　　低
食塩水濃度２２−２３　　　９１−９３　　　２５−２
７　　　再びガスケット取りつけ４８−５４　　　９０
−９３　．１１０−１３８２１−１０＋　　　８６−９
２　　１３９−１４７９−５　＋９１−９４　　１４８
−１６３３０−３３　　　７９−８２　　１６４−１６
９　　　高電流効率回復せず：停止。

本実施例は、良好な電流効率が５４％苛性まで達成でき
ること；低食塩水濃度での乱れが膜を永久的に損傷しな
いこと；再びガスケット処置後に槽が回復したこと：約
４６％苛性を２２％苛性或いは３１％苛性へと変え、次
いで約４６％苛性へ戻した時性能が悪くならなかったこ
と；工程は長寿命であったこと；そして約５０％苛性で
運転後の５〜９％苛性濃度での運転は、苛性濃度をより
正常な範囲に上昇させた時良好な槽の性能を妨害したこ
とを示す。

実施例　６ 本実施例は、カルボキシル層の当量重量が最も好適な範
囲にあり且つ孔性陰極液拡散層が陰極液側にある膜は、
種々の他の膜で許容されない食塩水中のＣａ濃度に耐え
るということを示す。

陰極側に当量重量１２００のＴＦＥ／ＥＶＥ共重合体を
有し、ＺｒＯ２でコーティングされた膜を、カルシウム
イオンを異常なほど高濃度のｌ　ｐｐｍで含有する食塩
水を供給するクロルアルカリ槽中で運転した。槽を３２
％苛性で１５２日間運転し、そして９６％以上の苛性電
流効率を維持した。

比較のために、陰極側に当量重量１０５０のカルボキシ
ル層ををする同様の膜を、Ｃａｌｐｐｍを含む食塩水を
用いて同一の条件下に運転した。電流効率は１０日間で
９０％以下まで低下した。必要とされる当量重量範囲以
外のいくつかの他の膜は、Ｃａｌｐｐｍを含む食塩水を
用いる運転の５〜４０日において電流効率を９０％まで
低下させた。

いくつかは繊維補強材を有し、いくつかは有さなかった
。いくつかはＺｒＯ，コーティングを陰極側に有し、い
くつかは有さなかった。すべて当量重量１０５０を有す
るカルボキシル層を用いた。

対照例　Ｂ 実施例１〜５における如く低カルシウムの食塩水を用い
た場合、カルボキシル層が当量重量１０５０を有する以
外実施例５と同様の膜は不安定な結果を与えた。膜の両
側がＺｒＯ２コーティングを有するものでの実験の場合
、苛性濃度は電流効率が９４．５％の高い値のまま４７
．６％まで増大しえた；しかじカルボキシル側だけがコ
ーティングされた膜を用いる他の実験では、電流効率が
３２〜４０％の苛性濃度で９６％以上であり、これは苛
性濃度を更に４６％まで増力ａしたとき７５％まで減少
し、苛性濃度を３２％まで或いは２２％までさえ徐々に
減少しても８８％以上に回復しなかった。

ｎｑ述のものと同様の膜を用いる他の実験において電流
効率は３２％苛性で約９５％であったが、苛性濃度を４
０〜４２％まで上昇させた時、電流効率は９１％以下ま
で低下した。カルボキシル層が１０５０の当量重量を有
する時一定の良好な結果が得られないと結論される。

対照例　Ｃ 当量重量１２８７を有する加水分解したＴＦＥ／ＥＶＥ
共重合体の０．８ミル（２０μｍ）の陰極表面層及び当
量重量１０８０を有する加水分解されたＴＦＥ／ＰＳＥ
ＰＶＥ共重合体の３．０ミル（７６μｍ）からなる陽極
表面層を含んでなる補強されてないパーフルオル化イオ
ン交換膜に対して実施例１を繰返した。この膜は実施例
１における如くコーティングした。

この膜は１２重量％以上のＮａＯＨ濃度の増大と共にＣ
Ｅを定常的に低下させた。最大の電流効率は１１．５％
ＮａＯＨで９５．１％であり、最小のＣＥは３７．８％
ＮａＯＨで９０．９％であった。本実施例は当量重量の
増加の、槽の性能に及ぼす影響を示す。

下表及び第８図は性能を要約する： ２２．０　　　　９４．１　　　３．２９　　　１０〜
２７２０．０　　　　９４．３　　　３．２７　　　２
９〜３０１９．０　　　　９４．２　　　３．２６　　
　３１〜３５２５．２　　　　９２．２　　　３．３３
　　　４１〜４５２８．１　　　　９１．８　　　３．
３８　　　４９〜５２３１．９　　　　９２．０　　　
３．５０　　　５４〜６３３４．８　　　　９１．９　
　　３．６１　　　６４〜７１３７．８　　　　９０．
９　　　３．７２　　　７２〜８０２２．３　　　　９
２．０　　　３．３５　　　８３〜９４１７．０　　　
　９３．５　　　３．３２　　　９８〜１０４１１．５
　　　　９５．１　　　３．３１　　　１０５〜１２０
対照例　Ｄ 本発明で用いるのに好適な膜は、当量重量１０５０を有
するカルボキシル層を含む同様の膜よりもサルフェート
含有食塩水を用いることによる劣化にも良好な耐性を有
する。実施例５のような膜を、それが当量型［１０５０
を有する以外同一の膜と比較した。すべての槽を３．１
ｋＡ／ｍ”の電流密度で１１６日間運転し、Ｎａ２ｓＯ
＊１５９　／Ｑで汚れているものの高品質の食塩水ら３
２％苛性を製造した。結果を下表に示す： カルボキシル当量重量　１２００　　１０５０　　　１
０５０初期ＣＥ、％　　　　　　９７．６　　９６．４
　　　９６．４最終ＣＥ、％　　　　　　９７．２　　
９４．４　　　９５．２運転日当りの ＣＥの低下　　　　　０．００２　０．０１６　　０．
００８本発明の特徴及び態様は以下の通りである：１、
陽極室と陰極室が互いにカチオン交換膜で隔離されてい
る電気分解槽において塩化ナトリウムの水溶液を約７０
〜１１０℃の温度で電気分解することにより、但しより
濃度の高い塩化ナトリウム溶液を連続して陽極室に導入
し、より濃度の低い塩化ナトリウム溶液を連続的に陽極
室から取出し、そして得られる水酸化ナトリウム溶液を
連続的に陰極室から回収するという電気分解により水酸
化ナトリウムを製造する際に、少くとも陰極に最も近い
層の材料がテトラフルオルエチレンの一般式 ％式％ ［式中、ｎは０、ｌ、又は２、好ましくはｌであり：そ
してＹ−Ｆ又はＣＦ、、好ましくはＣＦ３］ の単量体２との共重合体であり、但し樹脂中のテトラフ
ルオルエチレ″ン対単量体Ｚのモル比が約７゜６〜８．
２であり、陰極液にさらされる側の膜材料がそれ自体無
孔性であるが、それと直接接触して或いは膜と陰極の間
のその近傍に有孔性の陰極液拡散層を有するという少く
とも１つの層からなる膜をカチオン交換膜として用い、
供給溶液中の塩化ナトリウムの濃度が運転温度における
飽和食塩水の濃度に凡そ等しく、また陽極室を出る塩化
ナトリウム溶液の濃度が約１８〜２４重量％であり、定
常状態運転中陽極室から陰極室へ膜を通して通過する木
繊外陰極液に水を添加せず、そして水酸化ナトリウム濃
度が約４２〜５４重量％である陰極液を陰極室から回収
することにより、水酸化ナトリウム濃度における乱調に
耐える持続方式で運転を行なう該水酸化ナトリウムの製
造法。

２、電気分解温度が８０〜１００℃である上記ｌの方法
。

３、カチオン交換膜が、ペンダントのスルホネート基を
含有するパーハロゲン化共重合体からなる材料の、陽極
室に面する少くとも１つの層及びテトラフルオルエチレ
ンの単量体Ｚとの共重合体の、陰極室に面する少くとも
１つの層を含んでなる上記ｌの方法。

４、スルホネート基を含む共重合体が基−ＣＦ。

ＣＦＲ’　ＳＯ，Ｎａを含むペンダントの側鎖を有し、
但しＲ′がＦ、ＣＩ、ｃＦｚｃ　】、又はＣ１〜ＣＩＯ
パーフルオルアルキル基である上記３の方法。

５、側鎖が式−（ＯＣＦ　２　ＣＦ　Ｙ　）　ｒ　ＯＣ
Ｆ　！　ＣＦＲ’　ＳＯ，Ｎａを有し、但しＹがＦ又は
ＣＦ３であり、ｒが０〜３の整数であり、そして好まし
くはＲ’　−Ｆ　、Ｙ−ＣＦ、及びｒ−１である上記ｌ
の方法。

６、約４４〜４６重量％の水酸化ナトリウム濃度の陰極
液を得、この回収された陰極液を、溶液の顕熱を用いる
一部の水の蒸発によって約４８〜５０重量％の水酸化ナ
トリウムまで濃縮する上記ｌの方法。

７、単量体Ｚの式中のｎが１であり；約４４〜４６重量
％の水酸化ナトリウム濃度の陰極液を得、この回収され
た陰極液を、溶液の顕熱を用いる一部の水の蒸発によっ
て約４８〜５０重量％の水酸化ナトリウムまで濃縮する
上記ｌの方法。

８、陽極室から除去される溶液中の塩化ナトリウムの濃
度が約２１〜２４重量％であり、そして回収された陰極
液が約４７〜５４重量％の水酸化ナトリウム濃度を有す
る上記ｌの方法。

９．４２〜４６％の水酸化ナトリウムを持続様式で少く
とも９３％の電流効率下に製造する、好ましくは４４〜
４６％の水酸化ナトリウムを約９３〜９６％の電流効率
下に製造する上記ｌの方法。

１０．４２〜４３％の水酸化ナトリウムを約９３〜９７
％の電流効率下に製造する上記９の方法。

【図面の簡単な説明】

第１，２及び８図はＮａＯＨ濃度に対する電流効率のプ
ロットであって、第１及び２図は本発明の方法を表わし
、 第３及び７図は本発明による運転日数に対するＮａＯＨ
濃度のプロットであり、 第４及び６図は本発明による運転日数に対する電流効率
のプロットであり、 第５図は本発明による運転日数に対する摺電位のプロッ
トであり、そして 第３〜７図におけるすべての曲線は１年間までの運転に
対する１日の変動を示す。 特許出願人　イー・アイ・デュポン・デ・外１名 ＣＥ　　％ ＣＥ　％ Ｎ０ＯＨｔｔ％ ＣＥ　％ ｃｅｌｌ ＣＥ　％ Ｎ　ａ　ＯＨ，１ｉａ ＣＥ　％ 手続補正書 平成１年４月２８日 特許庁長官　　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 平成１年特許願第１９９４４号 ２、発明の名称 水酸化ナトリウムの製造法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　イー・アイ・デュポン・デ・ニモアス・アンド
・カンパニー ４、代　　理　　人　　〒１０７ 電話　　　　５８５−２２５６ ５、補正命令の日付　　自発 ６、補正の対象 明細書の特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の欄別紙 （１）　　明細日特許請求の範囲を次のとおり訂正する
。 ｒｌ、陽極室と陰極室が互いにカオチン交換膜で隔離さ
れている電気分解槽において塩化ナトリウムの水溶液を
約７０〜１１０℃の温度で電気分解することにより、但
しより濃度の高い塩化ナトリウム溶液を連続して陽極室
に導入し、より濃度の低い塩化ネトリウム溶液を連続的
に陽極室から取出し、そして得られる水酸化ナトリウム
溶液を連続的に陽極室から回収するという電気分解によ
り水酸化ナトリウムを製造する方法において、少くとも
陰極に最も近い層の材料がテトラフルオロエチレンの一
般式 ％式％ 〔式中、ｎは０．１１又は好ましくはｌであり；そして
Ｙ−Ｆ又はＣＦ２、好ましくはＣＦ３］ の単量体Ｚとの共重合体であり、但し樹脂中のテトラフ
ルオロエチレン対単量体Ｚのモル比が約７．６〜８．２
であり、陰極液にさらされる側の膜材料がそれ自体無孔
性であるが、それと直接接触して或いは膜と陰極の間の
その近傍に有孔性の陰極液拡散層を存するという少くと
も１つの層からなる膜をカオチン交換膜として用い、供
給溶液中の塩化ナトリウムの濃度が運転温度における飽
和食塩水の濃度の凡そ等しく、また陽極室を出る塩化す
）　ＩＪウム溶液の濃度が約１８〜２４Ｉｉ量％で餌。 あり、定常状態運転中陽極室から陰極室へ膜を通して通
過する木瓜外陰極液に水を添加せず、そして水酸化ナト
リウム濃度が約４２〜５４重量％である陰極液を陰極室
から回収することにより、水酸化ナトリウム濃度におけ
る乱調に耐える持続方式で運転を行なうことを特徴とす
る方法。」（２）　明細書第８頁第７行及び第５０頁第
３行の式 ％式％ と訂正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、陽極室と陰極室が互いにカチオン交換膜で隔離され
   ている電気分解槽において塩化ナトリウムの水溶液を約
   ７０〜１１０℃の温度で電気分解することにより、但し
   より濃度の高い塩化ナトリウム溶液を連続して陽極室に
   導入し、より濃度の低い塩化ナトリウム溶液を連続的に
   陽極室から取出し、そして得られる水酸化ナトリウム溶
   液を連続的に陰極室から回収するという電気分解により
   水酸化ナトリウムを製造する方法において、少くとも陰
   極に最も近い層の材料がテトラフルオルエチレンの一般
   式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ［式中、ｎは０、１、又は２、好ましくは１であり；そ
   してＹ＝Ｆ又はＣＦ＿３、好ましくはＣの単量体Ｚとの
   共重合体であり、但し樹脂中のテトラフルオルエチレン
   対単量体Ｚのモル比が約７．６〜８．２であり、陰極液
   にさらされる側の膜材料がそれ自体無孔性であるが、そ
   れと直接接触して或いは膜と陰極の間のその近傍に有孔
   性の陰極液拡散層を有するという少くとも１つの層から
   なる膜をカチオン交換膜として用い、供給溶液中の塩化
   ナトリウムの濃度が運転温度における飽和食塩水の濃度
   に凡そ等しく、また陽極室を出る塩化ナトリウム溶液の
   濃度が約１８〜２４重量％であり、定常状態運転中陽極
   室から陰極室へ膜を通して通過する水以外陰極液に水を
   添加せず、そして水酸化ナトリウム濃度が約４２〜５４
   重量％である陰極液を陰極室から回収することにより、
   水酸化ナトリウム濃度における乱調に耐える持続方式で
   運転を行なうことを特徴とする方法。