JPH02298287A - 電解槽 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は塩化アルカリ水溶液の電解に用いられる電解槽
に関するものである。

［従来の技術］ 従来用いられているイオン交換膜性電解槽としては、陽
極を取付けた陽極室枠と、陰極を取付けた陰極室枠を陽
イオン交換膜を介して締め付ける、いわゆるフィルター
プレス型電解槽、袋状陽イオン交換膜を陽極室枠内、又
は陰極室枠内に内装したボックス型電解槽などが知られ
ており、これらの電解槽は、室枠同志の機密性、シール
性を保つために通常、ガスケットをそれぞれの室枠のフ
ランジ面に配して締め付け、液、ガスの洩れを防止しシ
ールを達成している。

このシール方法については、陽イオン交換膜のシール部
における損傷を防止するため適度な硬度。

弾性を有するガスケットを用いたり、ガスケットの取付
は方法や締付は面圧をシビアに調整したりして種々工夫
されている。

また塩化アルカリ水溶液の電解の陽極室内には電解反応
によって発生する塩素ガス及び陽イオン交換膜を通して
陰極室側より拡散してくる水酸化アルカリと塩素ガスと
が反応して生ずる次亜塩素酸イオンが常時存在すること
から、通常ガスケットとしてエチレンプロピレンゴム（
以下ＥＰＤＭと称す）などが用いられている。このＥＰ
ＤＭは一般的に塩素ガスに対しては表面に塩素化層を形
成し耐食層として母材が保護されることから広く使われ
ている。

しかしながら、実際の電解槽の陽極室内では常時塩素ガ
スが発生しており、液と塩素ガスが激しく混合された状
態下にあり、又、液中に次亜塩素酸イオンが溶存してお
り、ガスケットの内周部のフランジ面と接触していない
露出部は、これらの流動している塩素ガス、次亜塩素酸
イオンによって僅かづつ腐蝕浸蝕され、この腐蝕は軽小
的に進行し次第にガスケットの内周面が減肉していく。

長期間の運転において、この減肉は単にシール性を損う
ばかりでなく、ガスケットにより陽イオン交換膜を締め
付けているフィルタープレス型電解槽においては、陽極
側のガスケットの内周面の減肉の空隙部に塩素ガス及び
液が滞留し、この空隙部に接する陽イオン交換は致命的
なダメージを受ける。

このダメージは電解槽に位置する陽イオン交換内で生ず
る物質移動現象とは異なった物質移行、例えば塩化アル
カリの濃縮や、過度の水移行が、この減肉したガスケッ
ト空隙部に位置している用イオン交換膜内で起こり、強
度劣化や、塩化アルカリの結晶の析出によるピンホール
などの不具合が生じ、電極面に位置する大部分の陽イオ
ン交換膜は機能を充分有し長期使用可能下にあってもこ
のガスケット周囲部の劣化で運転を停止せざるを得なく
なるというものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はこれまで一般に使用されているガスケットの減
肉を防止し、且つ陽イオン交換の劣化させることなく長
期間に亘り安定した塩化アルカリ水溶液の電解操業を＃
Ｉ続させることのできる電解槽を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、陽イオン交換膜を用いた塩化アルカリ水
溶液の電解の操業を継続する中で、運転中陽イオン交換
膜のダメージによる運転停止せざるを得ない事態にいく
つか遭遇したので、これらダメージを受けた陽イオン交
換膜を取り出し詳細に検討したところ、ダメージを受け
ているところは電解槽室枠、ガスケット締め付は部との
境界部に集中し、しかもこのダメージについては、対応
している陽極室枠に配しているガスケットの減肉が激し
い部分が特に著しいダメージを受けているという知見を
得た。しかしながら、電極面に相当する陽イオン交換膜
は全くダメージを受けておらす、機能上も全く問題なく
、又ガスケットの減肉していない所に対応する陽イオン
交換については、強度劣化しみられず、性能上問題はな
かった。

本発明者らは、上記の知見から陽イオン交換膜の本来持
っている寿命を短くしている原因は陽極室枠に配してい
るガスケットの腐蝕、減肉であることを見出した。そこ
でこれらの腐蝕、減肉を抑制する方策について鋭意検討
した結果、ガスケットの内周部のうち陽極室内に露出す
る部分と塩素ガスや陽極室電解液とを直接接しないよう
にすれば、ガスケットの腐蝕、減肉を防止することが可
能となり長期間に亘リシール性を有し、且つ陽イオン交
換膜のライフを損うことなく安定した操業が達成できる
ことを見い出し本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、陽イオン交換膜を備えた塩化アルカ
リを電解するための電解槽において、陽極室枠フランジ
面に配したゴム弾性を有するガスケットの内周面の陽極
室内に露出する部分がフッ素樹脂シート全面環われてい
ることを特徴とする電解槽である。以下、本発明の詳細
な説明する。

本発明は極室枠フランジ部のシール部分に特徴のある電
解槽である。シール部分を構成するガスケットはゴム弾
性を有するものであり、通常使用されるＥＰＤＭからな
る額縁状のものを用いることができる。ガスケット中は
そのシール性から２０＋ｕ〜５０＋ａｍ、厚みは１〜１
０關あることが好ましい。本発明の電解槽はこのガスケ
ット内周部の陽極室に露出する部分が全面環われるもの
である。この被覆は内周部の厚み部分と内周端部よりガ
スケットの外周側へ５ｍ１１以上で行なえば充分である
。極室枠フランジ形状、平坦度、対極室枠フランジ形状
及び締め付は圧力等により、陽極室内に露出するガスケ
ット電解液と接する部分を覆うことである。

ガスケットの露出部分を覆うために使用するフッ素系樹
脂シートは特に限定されないが、例えば四フッ化エチレ
ン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン
（ＦＥＰ）、　　フッ化ビニリデン（、ＰＶＤＦ）ある
いは４フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル（ＰＦＡ）よりなるシートなどが挙げられる。

シートの厚みは、陽極室枠フランジとガスケット及び陽
イオン交換膜との機密性を損なわないシール性を与える
ために１．０■以下であることが好ましく、更に好まし
くは０．３ｍｍ以下である。

シートが厚い場合は、弾性の大きいガスケットを選択し
たり、又、締め付は面圧を大きくすることなどにより、
機密性を保つことができる。

上記のようにガスケットの陽極室内に露出した部分をフ
ッ素系樹脂シートで覆うことによりガスケットと陽極液
中に存在する次亜塩素酸イオンはフッ素系樹脂シートに
より完全に遮断されることになる。

ここで、陽極液中の塩素ガスは僅かではあるがフッ素系
樹脂シートを透過しガスケットと接触することがあるが
、ガスケット表面に安定な塩素化層が形成され、更に腐
蝕は進行しない。この塩素化層表面はフッ素樹脂シート
で覆われているので電解液の流動などによるエロージョ
ン作用も受けず、浸蝕、減肉は全く生じなくなる。従っ
て本発明の電解槽ではガスケットの腐蝕、減肉が抑制さ
れ、シール性が保たれ、陽イオン交換膜の結果が防止さ
れることとなる。

以下、本発明を図面をもとに説明する。

第１図は本発明の陽極室枠フランジ面に取付けるゴム弾
性を有するガスケットに関する一例を示す断面図である
。

ガスケット１の内周部分がフッ素樹脂シート２で覆われ
ている。第２図は、フィルタープレス型イオン交換膜法
電解槽について、本発明の一実施態様を示す極室枠フラ
ンジ部のシール部分の断面図である。

陽イオン交換膜３は陽極側面にゴム弾性を有するガスケ
ット１を介して陽極室枠５が配置され、一方の陰極側面
においてもやはりゴム弾性を有するガスケットを介して
陰極室枠６が配置されている。陽極室枠５及び陰極室枠
６にはそれぞれ多孔性の陽極７及び多孔性の陰極８が取
付けられている。

このうち本発明の特徴は、陽イオン交換膜３の陽極側面
に配しているガスケット１が、陽極室内に直接露出しな
いよう、内周部がフッ素系樹脂シート２で完全に覆われ
ている点にある。

［実施例］ 以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。

実施例１ 第１図に示すようｊこ内寸法２，３４Ｃ）ｗｍ巾１１．
４００１１ｊｌ高、外寸法２，４２０ｍｍ１ｊｌ。

１、．４８０ｍｍ高、厚さ２　ｍｍのＥＰＤＭ製ゴムシ
ート（硬度６０）からなるガスケット１の内周部を中２
６ｍ＋ｅ、厚み０．０８ｍｍのＰＴＦＥからなるフッ素
系樹脂シート２で覆い、これを第２図のシール構造を有
する電解槽の陽極室側のガスケットとして用い、陽イオ
ン交換膜（デュポン社製ナフィオン９０２０９商品名）
３を装置してイオン交換膜性電解槽を組み立てた。

この電解槽を用いて、塩化ナトリウム水溶液の電解を以
下の条件で２４ケ月運転した。

有効゛小極、膜面積　　：３．２７６ｒｙｒ電流密度　
　　　　　：３，５ＫＡ／ｎ−ｒ運転温度　　　　　　
：８５〜９０℃ 陰極室苛性ソーダ粒度二３２〜３３ｗ％陽極室塩水濃度
　　　：２０５±１０ｇ／ｊ運転停止後、陽イオン交換
膜及びガスケットを取り出し点検を行った。陽極室側に
使用したガスケットについて、覆っていたＰＴＦＥ製シ
ー上シート除いて点検したが、表面が僅かに白化してい
た以外減肉等の以上はみられなかった。

尚、使用した陽イオン交換膜については電解使用部とガ
スケット締め付は部との境界部位に関して、引張試験を
下記の方法条件で行い強度劣化について調べた。

試験片：　ＪＩ８８３０１−２号ダンベル打抜試験機：
　Ａｕｔｏｇｒａｐｈ　ＤＣ３−１００（品性製作所製
）温　　度：２３℃、湿潤状態 引張速度：　２０ｍｍ／ｍ　Ｌ　ｎ 試験結果を下表に示すが、陽イオン交換膜は十分な強度
を保持し、強度劣化はみられなかった。

比較例１ 陽極室側のガスケットの内周部をＰＴＦＥ製シートで覆
わずに実施例１と同様の条件下で塩化ナトリウムの電解
を１２ケ月運転した。

運転停止後、陽イオン交換膜、及びガスケットを取り出
し点検をしたところ、陽極室側に使用したガスケットの
内周面について腐蝕、減肉がみられ、大きいところでは
６　ｍ＋＊の減肉があった。

又、陽極室側ガスケットの減肉部の大きい部位に位置し
ていた陽イオン交換膜の強度試験を実施例１と同様の方
法で行なった。その結果を下表に示すが陽イオン交換膜
には顕著な強度低下がみられた。

［発明の効果］ 本発明の塩化アルカリ水溶液の電解槽はガスケットの腐
蝕、減肉による電解槽からの電解液、ガスの洩れや、陽
イオン交換膜のガスケット締め付は部近傍の強度劣化や
破損などのトラブルもなく長時間に亘り安定した操業が
可能となり、且つ陽イオン交換膜の寿命も大巾に延ばす
ことが可能となり、その経済的効果も極めて顕著となる
。

４図面の簡単な説明 第１図は本発明の電解槽のガスケットの一実施態様を示
す断面図である。

第２図は本発明のフィルタープレス型イオン交換膜法電
解槽極室枠フランジ部のシール部分の一実施態様を示す
断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）陽イオン交換膜を備えた塩化アルカリ水溶液を電
   気分解するための電解槽において、陽極室枠フランジ面
   に配したガスケットがゴム弾性を有し、その内周部の陽
   極室内に露出する部分がフッ素系樹脂シートで全面覆わ
   れていることを特徴とする電解槽。