JPH04214887A - 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
極を取付けた金属製の陽極室枠と、陰極を取付けた金属
製の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、並びに袋状陽イオン
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
枠同志の機密性及び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て
シールし、液及びガス洩れを防止している。

このシール方法については、陽イオン交換膜の締め付け
部における損傷を防止するために、適度な硬度及び弾性
を有するガスケットを用いたり、ガスケットの取付け方
法や締め付け面圧を細かく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電解槽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か常時存在すること
から、通常ガスケットとして上記塩素ガス等に対して耐
食性が優れているエチレンプロピレンゴム（以下ＥＰＤ
Ｍと略す）などが用いられている。

しかしながら、ガスケットの内周部のうち、フランジ面
と接触していない露出部は、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食浸食され、この腐
食は経時的に進行し、次第にガスケットの内周部が減肉
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部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膜は致命
的なダメージを受ける。このダメージは正常な陽イオン
交換膜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、過度の水移行を引き起こ
す。この結果、陽イオン交換膜の強度劣化や、塩化アル
カリ結晶の析出によるピンホールなどの不具合が生じ、
他の大部分の陽イオン交換膜は十分に使用可能であるに
も拘らず、電解運転を停止せざるを得なくなるという問
題点か生じる。

［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、且つ陽イオン交換膜を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
継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
溶液電解の操業中に於いて、電解運転を停止した電解槽
の陽イオン交換膜を詳細に観察したところ、ダメージを
受けている部分は電解槽室枠とガスケット締め付け部と
の境界部に集中し、その陽極室粋に配しているガスケッ
トの減肉が激しい部分の陽イオン交換膜が特に著しいダ
メージを受けているという知見を得た。しかしながら、
ガスケットの減肉していない場所の陽イオン交換膜につ
いては、強度劣化もみられず、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粋に配してい
るガスケットの腐食及び減肉であることを見出した。そ
こでこれらの腐食及び減肉を抑制する方策について鋭意
検討した結果、ゴム弾性を有するガスケットの内周部の
うち陽極室内に露出する部分を薄いシート状のチタン又
はチタン合金で覆い、この部分と塩素ガスや陽極室電解
液とを直接に接しないようにすれば、ガスケットの腐食
及び減肉を防止することが可能となり、陽イオン交換膜
を損うことなく長期間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、陽極室粋フランジ
面に配したゴム弾性を有するガスケットの内周部の陽極
室内に露出する部分が薄いシート状のチタン又はチタン
合金で全面覆われていることを特徴とする電解槽を提供
するものである。

［作用］ 以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の電解槽は、塩化アルカリ水溶液の電解に用いら
れる通常の電解槽に通用することができる。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
薄いシート状のチタン又はチタン合金で全面覆われるも
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５ｍｍ以上行なえば充分である。

ここでチタン合金としては、パラジウムとの合金、パラ
ジウムと銅との合金、又ルテニウムとニッケルとの合金
などが挙げられる。これらのチタン合金は隙間腐食に対
する耐食性がチタンよりも優れているので特に好ましい
。

シートの厚みは、陽極室粋フランジとガスケット及び陽
イオン交換膜とのシール性を損なわないためには０．３
ｍｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは０．０
１ｍｍ〜０．１ｍｍである。

シートが厚い場合は、曲げ部による陽イオン交換膜の損
傷を引き起こしたりシール性を損なう恐れがある。逆に
、シートが薄くなると運転時に裂けたりする恐れがある
。従って、シートの選定にあたっては、予め使用する陽
イオン交換膜に傷をつけたり、破損させないかどうか、
又ガスケットを覆う場合にシートが裂けないかどうか確
認することが好ましい。

上記のようにガスケットの陽極室内に露出した部分を、
チタン又はチタン合金よりなる薄膜状のシートで覆うこ
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、このチタン又はチタン合金のシートにより完全
に遮断されることになる。従って、本発明の電解槽では
ガスケットの腐食及び減肉が抑制され、シール性が保た
れ陽イオン交換膜の劣化が防止されることとなる。

又、本発明においては、陽イオン交換膜の劣化を防止す
るばかりでなく、ガスケットの陽極液中に存在する塩素
ガス、次亜塩素酸イオンによる腐食もなくなるので、ガ
スケットとして高価なＥＰＤＭを使用しなくてもよく、
例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブ
チルゴム、クロロプレンゴムなどのあらゆるゴム弾性を
有した安価なゴムの使用が可能となる。

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粋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の内周部分がチタン又はチタン合金よりな
るシート２で覆われている。

第２図は、フィルターブ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を介して陽極室粋５か配置され、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４を介し
て陰極室粋６が配置されている。陽極室枠５及び陰極室
粋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、内周部かチタン又はチタン合金よりなるシート
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図に示すように内寸法２，３４０ｍｍ巾、１，４０
０ｍｍ高、外寸法２，４２０ｍｍ巾、１，４８０ｍｍ高
、厚さ２ｍｍのＥＰＤＭ製ゴムシート（硬度６０）から
なるガスケット１の内周部を巾２６ｍｍ、厚み０．０３
ｍｍのチタン箔からなるシート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９
０２０９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：３．２７６ｍ２ 電流密度：３．５ＫＡ／ｍ２ 運転温度：８５〜９０℃ 陰極室苛性ソーダ濃度：３２〜３３ｗｔ％陽極室塩水濃
度：２０５±１０ｇ／ｌ 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
、覆っていたチタン箔シートを取り除いて点検したが、
表面変化や減肉は見られなかった。

尚、使用した陽イオン交換膜については電解使用部とガ
スケット締め付け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：ＪＩＳ　６３０１−２号ダンベル打抜試験機：
Ａｕｔｏｇｒａｐｈ　ＤＣＳ−１００（島津製作所製）
温度：２３℃、湿潤状態 引張速度：２０ｍｍ／ｍｉｎ 試験の結果、１０ｍｍ巾当りの引張強度は５．１ｋｇ／
ｃｍであり、未使用膜（＝５．４ｋｇ／ｃｍ）や４ケ月
使用膜（＝５．２ｋｇ／ｃｍ）と同程度の強度を示し、
強度劣化は見られなかった。

比較例１ 陽極室側のガスケットの内周部をチタン箔製シートで覆
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
し点検をした所、陽極室側に使用したガスケットの内周
部について腐食及び減肉がみられ、大きいところでは６
ｍｍ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、１０ｍｍ巾当りの引張強度は
３．９ｋｇ／ｃｍであり、未使用膜（５．４ｋｇ／ｃｍ
）と比較して顕著な強度低下が見られた。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明、即ち塩化アルカリ水溶液の電
解槽に於いて、ガスケットの内周部で陽極室内に露出す
る部分を薄いシート状のチタン又はチタン合金で覆うこ
とによって、ガスケットの腐食及び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
ト締め付け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。

【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. 【請求項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薄いシート状のチタン又
   はチタン合金で全面覆われていることを特徴とする電解
   槽。