JPH0328388A - 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法電解槽としては、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、室枠どうしの機密性，シー
ル性を保つために通常、ガスケットをそれぞれの室粋の
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、ガスケットの取付け方法や締付
け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が、一方陰極室内では高濃度
の水酸化アルカリ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）などが用いられテイル。このＥＰＤＭ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、これが耐
食層として母材を保護することから、あるいは高濃度の
水酸化アルカリに対して耐性を有することから、ガスケ
ットの材料として広く用いられている。しかしながら実
際の電解槽においては、その運転中ににガスケット周囲
部が劣化し、液洩れが生ずるという問題がある。

（発明が解決しようとする課＠） 本発明はこれまで一般に使用されているガスヶットの劣
化し、長期間に亘り安定した塩化アルカリ水溶液の電解
操業を継続させることのできる電解槽を提供することに
ある。

（課題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、運転中の電解槽より
水酸化アルカリが洩れ、運転停止せざるを得ない事態に
いくつか遭遇したので、これら電解槽を解体し、陽イオ
ン交換膜とガスヶットを取り出し詳細に検討した。その
結果、陰極室側のガスケットの陽イオン交換膜側の面に
おいて溝状の腐食減肉がガスケット幅方向を横断する形
で生じており、この腐食部に対応する陽極室側のガスケ
ットが陽極室枠内周端より内側にずれて陽極室枠と陽イ
オン交換膜との間に隙間部を形成していた。また、他の
部分において陽極室側のガスケットが陽極室内周部端よ
り内側にずれて室枠よりはみ出ていた部分に対応する陰
極室側ガスケットの陽イオン交換膜側面に溝状の減肉現
象が幾つか見られた。一方、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、この後の長期間の使
用が可能であった。本発明者らはこれらの状況から、電
解槽からの水酸化アルカリの洩れは、陰極室側のガスケ
ットの腐食減肉により電解槽のシール性が保たれなくな
ることが原因であるという知見を得た。

上記の陰極室側のガスケットの腐食減肉は次の過程によ
り生ずると考えられる。はじめに陽極室枠内周部に存在
する室枠、ガスケットおよび陽イオン交換膜の相互間隙
間部が形成される。この隙間部は、電解槽の組み立て時
に生じたり、陰極室で水酸化アルカリと塩素ガスが反応
して生成する次亜塩素酸イオンが陽イオン交換膜を通じ
て拡散し、これが陽極室側のガスケットの内周面を腐食
減肉することにより形成される。この陽極室の隙間部の
形成に伴い、対応する陰極室側のガスケットにかかって
いた締め付け圧力は弱くなり、陰極室枠内周部に存在す
る室枠、ガスケットおよび陽イオン交換膜の相互間にも
隙間部が生ずる。陽極室側に形成された隙間部には電解
槽の運転中に発生する塩素ガスが滞留し、この塩素ガス
は陽イオン交換膜を通じて陰極室側に拡散し、陰極室側
に存在する水酸化アルカリと反応して次亜塩素酸イオン
を生成し、陰極室側に形成された隙間部に滞留する。ま
た、陰極室側に存在する水酸化アルカリが陽イオン交換
膜を通じて陽極室側に拡散し、これが陽極室に存在する
塩素ガスと反応して次亜塩素酸イオンを生威し、再び陰
極室側に逆拡散し、陰極室側に形威された隙間部に滞留
する。更に陽極室側に発生する隙間部には電解液が滞留
し、この中に溶存する次亜塩素酸イオンが陽イオン交換
膜を通じて陰極室側に拡散し、陰極室側に発生した隙間
部に滞留する。ＥＰＤＭからなるガスケットは次亜塩素
酸イオンに対しては耐性を示さないため、上記の陰極室
側の隙間部に滞留する次亜塩素酸イオンは陰極室側のガ
スケットを腐食減肉する。その結果、電解槽のシール性
は保たれなくなり、水酸化アルカリの洩れが生ずるもの
と考えられる。

上記の理由から、本発明者らは陰極室側のガスケットの
次亜塩素酸イオンによる腐食減肉を防止することにより
長期間に亘り電解槽のシール性を有したまま安定した操
業が達或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、陰極室枠フラ
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
陰極室内に露出する部分がフッ素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である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の電解槽の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れば特に限定されず、通常使用
されるＥＰＤＭからなる額縁状のものなどを用いること
ができる。ガスケット巾はそのシール性から２０〜５０
關，厚みは１〜１０市であることが好ましい。本発明の
電解槽の特徴はこのガスケット内周部の陰極室に露出す
る部分がフッ素系樹脂シートで全面覆われることにある
。

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５１ＩＩＩ１以上行なうことが好ましい。

また、極室枠フランジ形状，平坦度，対極室枠フランジ
形状及び締め付け圧力等により、陰極室内に露出するガ
スケットの部位は一律ではないが、肝要なのはガスケッ
トの陰極室と接する部分を全て覆うことである。

ガスケットの露出部分を覆うために使用されるフッ素系
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），フッ化ビ二リデン（ＰＶＤＦ）あるいは
四フッ化エチレンーバ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。このシ
ートの厚みは、陰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１．０ｍ＋ｘ以下であることが好ましく、更に好ま
しくは０．３ｍｍ以下であるが、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、締め付け面
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陰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は次亜塩
素酸イオンから完全に遮断されることになり、腐食減肉
が完全に防止される。従って、電解槽のシール性はその
運転中においても保たれることとなり、液洩れは防止さ
れる。

更に本発明の電解槽において、陽極室側のガスケットの
陽極室内に露出する部分をフッ素系樹脂シートで覆うこ
とにより、塩素ガスあるいは次亜塩素酸イオン・による
陽極室側のガスケットの腐食減肉が防止され、塩素ガス
などが滞留する陽極室側の隙間部の発生が抑制されるた
めに陰極室側のガスケットの腐食減肉をより効果的に抑
制することができる。

以下、本発明を図面をもとに説明する。

第１図は本発明の陰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一ト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。ここに示す電解槽において
、ゴム弾性を有するガスケット１及びガスケット４を介
して陽イオン交換膜３、陰極室枠５及び陽極室枠６が配
置されている。

このガスケット４は、電解槽のシール性を保つためにゴ
ム弾性を有していることが好ましい。また陰極室枠５及
び陽極室枠６にはそれぞれ多孔性の陰極７及び陽極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の陰極側面
に配しているガスケット１が、陰極室９内に直接露出し
ないよう、内周部がフッ素系樹脂シ一ト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図に示すように内寸法２，３４０ｍｍ巾，１，４０
０ｉｉｍ高、外寸法２，４２０ｍｍ巾，１，４８０關高
，厚さ２關のＥＰＤＭ製ゴムシ一ト（硬度６０）からな
るガスケット１の内周部を巾２６＋ａ＋ｍ，厚み０．０
８ｍ＋ｇのＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂シ一ト２で覆
い、これを第２図のシール構造を有する電解槽の陰極室
側のガスケットとして用い、一方陽極室側のガスケット
４として上記と同一サイズのＥＰＤＭ製ゴムシ一トを用
い、更に陽イオン交換膜（デュポン社製ナフィオン９０
２０９商品名）３を装着してイオン交換膜法電解槽を組
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。

有効電極，膜面積　　：３．２７６ポ 電流密度　　　　　　：　３．５ＫＡ／ｒｄ運転温度　
　　　　　：８５〜９０℃ 陰極室苛性ソーダ濃度：３２〜３３ｗ％陽極室塩水濃度
　　　：２０５±１　０　ｇ／１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。特に陰
極室側に使用したガスケットについて、覆っていたＰＴ
ＦＥ製シートを取り除いて点検したが、腐食減肉等の劣
化はみられなかった。また電解槽の運転中に、電解槽か
らの液洩れは生じなかった。

比較例１ 陰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
を行なった。

１８カ月運転した後、電解槽より水酸化ナトリウムが洩
れたので、運転を停止し、電解槽を解体して陽イオン交
換膜及びガスケットを取り出し点検をした。その結果、
液洩れが生じた部分に相当する陰極室側のガスケットの
陽イオン交換膜側面にガスケットの内周端より外周端に
かけて溝状の腐蝕減肉がみられた。また、他の部分にお
いても外周端まで至らない溝状の腐蝕減肉がみられた。

更にこの陰極室側のガスケットの腐蝕部分に対応する陽
極室側のガスケットを調べたところ、ガスケットの内周
端が激しく減肉していたり、逆に陽極端を覆うようには
み出ていた。

（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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電解槽において用いられる陰極側のガ
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ー実施態様を示す
断面図である。 図中、 １・・・ガスケット　　　２・・・フッ素系樹脂シ一ト
３・・・陽イオン交換膜　４・・・ガスケット５・・・
陰極室枠　　　　６・・・陽極室枠７・・・陰極　　　
　　　８・・・陽極９・・・陰極室　　　　　１０・・
・陽極室を各々示す。 第１図 第２図

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、陰極室枠フランジ面
   に配したガスケットがゴム弾性を有し、その内周部の陰
   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。