JPH0625879A - 水酸化アルカリの製造方法 - Google Patents

水酸化アルカリの製造方法

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JPH0625879A
JPH0625879A JP4207467A JP20746792A JPH0625879A JP H0625879 A JPH0625879 A JP H0625879A JP 4207467 A JP4207467 A JP 4207467A JP 20746792 A JP20746792 A JP 20746792A JP H0625879 A JPH0625879 A JP H0625879A
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JP
Japan
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alkali
anode
raney nickel
alkali hydroxide
chamber
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JP4207467A
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English (en)
Inventor
Shinichi Ohashi
信一 大橋
Naoki Yoshida
直樹 吉田
Takeshi Morimoto
剛 森本
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】塩素を併産しない、高効率で安定性の大きい運
転が可能な電解による水酸化アルカリの製造法を提供す
る。 【構成】ラネーニッケル表面にRh、Ir、Re、R
u、Pt、Pb、Co、Mnまたはこれらの合金を被覆
した陽極を使用した電解槽の陽極室に炭酸アルカリと炭
酸水素アルカリとの混合水溶液を供給して通電すること
により陰極室に水酸化アルカリを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な水酸化アルカリ
の製造方法、更に詳しくは、塩素を併産しない電解法に
よる新規な水酸化アルカリの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】塩化アルカリ水溶液を電解して塩素と水
酸化アルカリとを製造方法は広く知られているが、近年
種々の原因による塩素の需要の低下に伴い、塩素を併産
しない電解による水酸化アルカリの商業的製造技術が望
まれている。かかる製造方法におけるアルカリ原料とし
ては、芒硝をはじめ、各種のアルカリ源が考えられる
が、電解において重要な役割を果たす電極材料とともに
現在模索段階にある。
【0003】上記で使用される陽極は、通常、低過電圧
にて酸素を発生させることが要求されるが、電解使用下
における電極性能とともに化学的安定性、寸法精度の安
定性、材料価格、製品水酸化アルカリへの汚染など多く
の点を考慮せねばならず、上記アルカリ原料の選択とと
もに、かかる製造方法の開発の成否を決める重要な点と
なっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記塩素を
併産しない電解による新規な水酸化アルカリの製造方法
を提供するものであり、特に電解における電解槽の膜構
成と、原料としてのアルカリ源と、酸素を発生する陽極
材料との組合せによる新規な電解方法を提供するもので
あり、これにより、塩素を併産することなく、水酸化ア
ルカリが効率よく安価に商業的に製造することを可能に
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】かくして、本発明は、陽
極と陰極とを陽イオン交換膜により区画して陽極室と陰
極室とを形成した電解槽において、上記陽極として、ラ
ネーニッケル表面に、ロジウム、レニウム、イリジウ
ム、ルテニウム、白金、鉛、コバルト、マンガン及びこ
れらを含む合金から選ばれた少なくとも一種の金属の被
覆層を有する電極を配置し、上記陽極室に炭酸アルカリ
と炭酸水素アルカリとの混合水溶液を供給して通電する
ことにより、上記陰極室に水酸化アルカリを生成するこ
とを特徴とする水酸化アルカリの製造方法である。
【0006】本発明は陽極液として、炭酸アルカリと炭
酸水素アルカリとの混合水溶液を使用することが重要で
ある。炭酸アルカリ(Na2 CO3 、K2 CO3 など)
及び炭酸水素アルカリ(NaHCO3 、KHCO3
ど)を、それぞれ単独の水溶液を使用する場合、前者は
マグネシウム、カルシウムなどの不純物を除去するのが
困難であり、後者はpHが中性に近くなるため陽極の化
学的安定性が問題となるため、いずれも不都合である。
【0007】本発明では、炭酸水素アルカリ/炭酸アル
カリの割合(モル比)が、好ましくは1〜20、特には
2〜10であり、溶質濃度が好ましくは5〜30重量
%、特には10〜25重量%の水溶液が電解槽の陽極室
に供給される。また、この場合の混合水溶液のpHは、
好ましくは8.5〜11.5、特には9.0〜11.0
であるようにせしめられる。
【0008】一方、本発明では陽極として、ラネーニッ
ケル表面に、ロジウム、イリジウム、レニウム、白金、
鉛、コバルト、マンガン及びこれらを含む合金から選ば
れた少なくとも一種の金属の被覆層を有する電極が使用
される。かかる陽極は上記炭酸アルカリと炭酸水素アル
カリとの混合水溶液の陽極液中にて活性が大きく、低過
電圧にて酸素を発生するとともに大きな安定性を有す
る。
【0009】上記陽極の製造にあたっては、板状、多孔
状または網状(エキスパンドメタル、パンチドメタル、
メッシュなど)などの芯体を有するのが好ましい。芯体
の材質としては、任意の導電性金属、例えば、チタン、
ジルコニウム、鉄、ニッケル、バナジウム、モリブデ
ン、銅、銀、マンガン、白金族金属、黒鉛などが使用さ
れる。なかでもラネーニッケルとの密着性の点から鉄、
鉄合金(鉄−ニッケル合金など)、ニッケル、ニッケル
合金(ニッケル−クロム合金など)が好ましい。
【0010】かかる芯体上に、まずラネーニッケルが好
ましくは強固に付着される。ラネーニッケルは、粒径
が、好ましくは0.1〜50μm、特には1〜30μm
の粒子から形成され、芯体上に好ましくは層状に付着さ
れる。ラネーニッケルは、上記粒子の大きさにもよる
が、好ましくは20〜200μm、特には50〜100
μmの厚みになるように付着される。芯体上にラネーニ
ッケルを付着する方法としては、分散めっき法、溶融噴
霧法、焼結法などの種々の手段が採用されるが、好まし
くは分散めっき法が採用される。
【0011】分散めっき法としては、既知の方法が採用
される。即ち、適宜のめっき浴中に、好ましくは未展開
のラネーニッケル粒子を分散せしめ、上記電極芯体を陰
極としてめっきを行い、電極芯体上にめっき浴を形成す
る金属(好ましくはニッケルなど)とともにラネーニッ
ケル粒子を共電析せしめる。上記めっき浴としてはニッ
ケルの塩酸塩浴、硫酸塩浴、またはシアン酸塩浴などが
採用される。
【0012】電極芯体上に分散めっきされたラネーニッ
ケルは、好ましくは、この段階でアルカリにより展開
し、一部のアルミニウムを溶出し、表面が多孔性にされ
る。多孔性の程度は大きい程好ましいが、過度の場合
は、機械的強度が低下するため、多孔度(水置換法によ
る)は好ましくは35〜85%、特には50〜80%が
採用される。
【0013】ラネーニッケルの表面には、部分的又は全
面的に、ロジウム、イリジウム、レニウム、白金、鉛、
コバルト、マンガン及びこれらを含む合金から選ばれた
少なくとも一種の金属が被覆されるが、なかでも、ロジ
ウム、イリジウム、レニウムまたはこれを含む合金が炭
酸アルカリ−炭酸水素アルカリ系における化学的安定性
の点から好ましい。上記合金としては、特にロジウム−
レニウム合金、ロジウム−イリジウム合金が酸素発生に
対する活性度の点から望ましい。合金の組成としては、
合金中、ロジウムが10〜80モル%、特には30〜6
5モル%含有されているのが好ましい。
【0014】ラネーニッケルに対する上記金属の被覆量
としては、ラネーニッケルの見かけの面積に対し、好ま
しくは0.5〜5.0mg/cm2 、特には、1.0〜
3.0mg/cm2 が長期安定性及び機械的強度の点か
ら好ましい。ラネーニッケルへの被覆法としては、電気
めっき法、化学めっき法、溶液塗布法、溶液スプレー法
または熱分解法などが適用できるが、ラネーニッケルへ
の被覆の充分性及び機械的強度の点から電気または化学
めっき法が採用される。
【0015】本発明において、上記陽極の対極としての
陰極では、水素が発生するが、かかる陰極としては、特
に制限されることなく種々のものが使用できる。例え
ば、水電解、塩化アルカリ電解において使用される既知
の陰極、例えば、鉄、ニッケル、ステンレスなどがいず
れも使用できる。
【0016】更に陽極と陰極とを区画し、陽極室と陰極
室とを形成する陽イオン交換膜としては、既知の陽イオ
ン交換膜、なかでも耐酸化性を有する含フッ素陽イオン
交換膜、特にはカルボン酸基を有するパーフルオロカー
ボンポリマーからなる陽イオン交換膜が電気化学的性能
及び耐食性の点から良好に使用される。
【0017】かくして本発明では、陽イオン交換膜によ
り、陽極と陰極とを区画することにより陽極室と陰極室
とを有する電解槽が形成される。かかる電解槽として
は、種々の形式の電解槽がいずれも使用されるが、なか
でも、フィルタープレス型槽の使用が特に好ましい。
【0018】上記電解槽の陽極室に対して、炭酸アルカ
リと炭酸水素アルカリとの混合水溶液が、カルシウム、
マグネシウム、などの不純物を除くなどの前処理した
後、供給され、陰極室には、水または適宜の電解質水溶
液、好ましくは製造される水酸化アルカリの水溶液が供
給され、電流密度が好ましくは10〜60A/dm2
特には20〜50A/dm2 にて通電される。
【0019】かくして、アルカリ金属イオンは、陽イオ
ン交換膜を通じて陰極室に移動するとともに、陽極には
酸素、陰極には水素ガスが発生し、陰極室には高電流効
率にて水酸化アルカリが製造される。
【0020】
【実施例】
実施例1〜5 ニッケル製のエキスパンドメタル芯体(開口部:長径
1.0cm、短径0.5cm)を、粒径75μm以下の
ラネーニッケル粒子を含む塩化ニッケル浴中に浸漬し、
電流密度3A/dm2 で分散めっきを行った。得られた
めっき物を90℃、25重量%NaOH水溶液中に2時
間浸漬し、一部アルミニウムを溶出させることにより、
ラネーニッケル粒子を芯体の表面に付着した。この芯体
を陰極として、それぞれ塩化ロジウム、塩化イリジウ
ム、過レニウム酸カリウムの水溶液中(いずれも濃度5
×10-3M)で、いずれも電流密度20A/dm2 で通
電することにより、電気めっきにより、それぞれロジウ
ム、イリジウム、レニウムをラネーニッケル表面上に被
覆させた。
【0021】一方、ロジウム−イリジウム合金及びロジ
ウム−レニウム合金の場合は、上記ラネーニッケル粒子
を付着した芯体を陰極として、それぞれ、2.5×10
-3Mの塩化ロジウム、2.5×10-3Mの塩化イリジウ
ムとを含む水溶液、2.5×10-3Mの塩化ロジウムと
2.5×10-3Mの過レニウム酸カリウムとを含む水溶
液中で、いずれも電流密度20A/dm2 で通電するこ
とによって、ラネーニッケル表面上に付着させた。
【0022】このようして製作した陽極及びニッケル製
のエキスパンドメタル陰極(開口部:長径1.0cm、
短径0.5cm)間を、含フッ素陽イオン交換膜「フレ
ミオン」(旭硝子製、商品名)にて区画した電解槽の陽
極室に、9.66重量%NaHCO3 −4.66重量%
Na2 CO3 の混合水溶液を供給し、陰極室には水を供
給し90℃、30A/dm2 にて通電した。その場合の
各陽極の酸素過電圧は、表1の通りであり、水酸化ナト
リウム生成の電流効率は、いずれも90%であった。
【0023】
【表1】
【0024】
【比較例】実施例で使用したラネーニッケル電極で表面
に金属被覆のないものを、陽極として使用した以外は実
施例と同様にして、電解槽を形成し、電解し、陽極の酸
素過電圧を測定したところ、酸素過電圧は0.43Vで
あった。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、陽極液としての炭酸ア
ルカリと炭酸水素アルカリとの混合水溶液の使用、及び
低酸素過電圧にて安定性の大きな陽極の使用を通じて、
塩素を併産せずに長期間の高効率の水酸化アルカリの電
解による製造が可能になる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽極と陰極とを陽イオン交換膜により区画
    して陽極室と陰極室とを形成した電解槽において、上記
    陽極として、ラネーニッケル表面に、ロジウム、レニウ
    ム、イリジウム、ルテニウム、白金、鉛、コバルト、マ
    ンガン及びこれらを含む合金から選ばれた少なくとも一
    種の金属の被覆層を有する電極を配置し、上記陽極室に
    炭酸アルカリと炭酸水素アルカリとの混合水溶液を供給
    して通電することにより、上記陰極室に水酸化アルカリ
    を生成することを特徴とする水酸化アルカリの製造方
    法。
  2. 【請求項2】炭酸アルカリと炭酸水素アルカリとの混合
    水溶液のpHが8.5〜11.5である請求項1の水酸
    化アルカリの製造方法。
  3. 【請求項3】ラネーニッケルが、電極芯体上にラネーニ
    ッケルの粒子の分散めっき法により付着されている請求
    項1または2の水酸化アルカリの製造方法。
JP4207467A 1992-07-10 1992-07-10 水酸化アルカリの製造方法 Withdrawn JPH0625879A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109468656A (zh) * 2019-01-04 2019-03-15 北京神州瑞霖环境技术研究院有限公司 电解前除碳的阳离子隔膜电解槽串联装置及其应用
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