JPH06330369A - アルカリ金属塩化物水溶液用電解槽 - Google Patents
アルカリ金属塩化物水溶液用電解槽Info
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- JPH06330369A JPH06330369A JP5140066A JP14006693A JPH06330369A JP H06330369 A JPH06330369 A JP H06330369A JP 5140066 A JP5140066 A JP 5140066A JP 14006693 A JP14006693 A JP 14006693A JP H06330369 A JPH06330369 A JP H06330369A
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- Japan
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- cation exchange
- exchange membrane
- electrolytic cell
- film
- electrolytic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】含フッ素陽イオン交換膜の取付け部近傍におけ
る機械的強度がほとんど低下しない塩化アルカリ水溶液
用の電解槽を提供する。 【構成】周辺部の締付け部分及び該締付け部分から電解
部へ向かう少なくとも５ｍｍ幅の部分を電解部分よりも
１５％以上厚膜化した複層構造を有する含フッ素陽イオ
ン交換膜が組み込まれる。
る機械的強度がほとんど低下しない塩化アルカリ水溶液
用の電解槽を提供する。 【構成】周辺部の締付け部分及び該締付け部分から電解
部へ向かう少なくとも５ｍｍ幅の部分を電解部分よりも
１５％以上厚膜化した複層構造を有する含フッ素陽イオ
ン交換膜が組み込まれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、含フッ素陽イオン交換
膜を用いたアルカリ金属塩化物水溶液の電解槽に関す
る。
膜を用いたアルカリ金属塩化物水溶液の電解槽に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】含フッ素陽イオン交換膜を使用する電解
槽は、水酸化アルカリと塩素を製造するための塩化アル
カリ水溶液の電解をはじめ、水電解、塩酸電解、有価金
属回収などの電解槽として、経済性、耐熱性及び耐食品
性などが優れていることから広く使用され、また使用が
提案されている。
槽は、水酸化アルカリと塩素を製造するための塩化アル
カリ水溶液の電解をはじめ、水電解、塩酸電解、有価金
属回収などの電解槽として、経済性、耐熱性及び耐食品
性などが優れていることから広く使用され、また使用が
提案されている。
【０００３】このための、電解槽としては、例えば、含
フッ素陽イオン交換膜を介して陽極室枠と陰極室枠とを
締め付けて陽極室と陰極室とを形成してなる所謂フィル
タープレス型の電解槽が主流となっている。
フッ素陽イオン交換膜を介して陽極室枠と陰極室枠とを
締め付けて陽極室と陰極室とを形成してなる所謂フィル
タープレス型の電解槽が主流となっている。
【０００４】ここで使用される含フッ素陽イオン交換膜
には高い電流効率と低い電気抵抗を有し、且つ大きな機
械的強度を有することが必要であり、一般に、厚み１０
０〜２５０μｍの含フッ素重合体フィルムに、機械的強
度を向上させるために、例えばポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）などの含フッ素重合体からなる織布な
どの多孔性基材を膜中に補強材として挿入し支持するこ
とが行われている（特開昭５３−５６１９２号公報、特
開昭５８−３７１８６号公報、特開昭５８−３８１８７
号公報など）。
には高い電流効率と低い電気抵抗を有し、且つ大きな機
械的強度を有することが必要であり、一般に、厚み１０
０〜２５０μｍの含フッ素重合体フィルムに、機械的強
度を向上させるために、例えばポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）などの含フッ素重合体からなる織布な
どの多孔性基材を膜中に補強材として挿入し支持するこ
とが行われている（特開昭５３−５６１９２号公報、特
開昭５８−３７１８６号公報、特開昭５８−３８１８７
号公報など）。
【０００５】このような電解槽においてアルカリ金属塩
化物水溶液の電解を行った場合、陽イオン交換膜は、電
解槽締め付け部分の周辺、即ちガスケットに近い部分が
電解部分である中央部に比べて機械的強度の劣化が大き
く、含フッ素陽イオン交換膜全体としての寿命が短くな
るという問題が生じる。
化物水溶液の電解を行った場合、陽イオン交換膜は、電
解槽締め付け部分の周辺、即ちガスケットに近い部分が
電解部分である中央部に比べて機械的強度の劣化が大き
く、含フッ素陽イオン交換膜全体としての寿命が短くな
るという問題が生じる。
【０００６】従来このような締め付け部周辺での機械的
強度の劣化は、締め付け部周辺では、陽極液中の塩素ガ
スが滞溜し易くそのため膜の陽極面側から塩素ガスが膜
中に拡散し、一方陰極面側からはアルカリ金属水酸化物
が拡散し、その結果、苛性アルカリ金属水酸化物は、上
記の塩素と膜中で、 Ｃｌ2 ＋２ＭＯＨ→ＭＣｌ＋ＭＣｌＯ＋Ｈ2 Ｏ （Ｍ：アルカリ金属） の反応によって、溶解度の小さい塩化アルカリと酸化性
の強い次亜塩素酸が生成し、塩化アルカリは結晶として
析出する。このため含フッ素陽イオン交換膜は、膨潤現
象を示すとともに、次亜塩素酸塩はＭＣｌＯ→ＭＣｌ＋
１／２ Ｏ2 の反応によって分解し、陽イオン交換膜中
で酸素が発生することによって、イオン交換膜の組織が
破壊され、前述のような機械的強度の劣化が起こるもの
と考えられていた。
強度の劣化は、締め付け部周辺では、陽極液中の塩素ガ
スが滞溜し易くそのため膜の陽極面側から塩素ガスが膜
中に拡散し、一方陰極面側からはアルカリ金属水酸化物
が拡散し、その結果、苛性アルカリ金属水酸化物は、上
記の塩素と膜中で、 Ｃｌ2 ＋２ＭＯＨ→ＭＣｌ＋ＭＣｌＯ＋Ｈ2 Ｏ （Ｍ：アルカリ金属） の反応によって、溶解度の小さい塩化アルカリと酸化性
の強い次亜塩素酸が生成し、塩化アルカリは結晶として
析出する。このため含フッ素陽イオン交換膜は、膨潤現
象を示すとともに、次亜塩素酸塩はＭＣｌＯ→ＭＣｌ＋
１／２ Ｏ2 の反応によって分解し、陽イオン交換膜中
で酸素が発生することによって、イオン交換膜の組織が
破壊され、前述のような機械的強度の劣化が起こるもの
と考えられていた。
【０００７】これを防ぐために、例えば、含フッ素陽イ
オン交換膜の陽極側面又は両面を塩素ガス等のガス不透
過性物質で被覆する方法（特開昭５２−１４４３９
９）、含フッ素陽イオン交換膜の陰極側表面を水酸化ア
ルカリの不透過性フィルムで被覆する方法（特願昭６０
−２７２５０１）等が提案されている。
オン交換膜の陽極側面又は両面を塩素ガス等のガス不透
過性物質で被覆する方法（特開昭５２−１４４３９
９）、含フッ素陽イオン交換膜の陰極側表面を水酸化ア
ルカリの不透過性フィルムで被覆する方法（特願昭６０
−２７２５０１）等が提案されている。
【０００８】本発明者の研究によると、機械的強度の劣
化は、上記反応による陽イオン交換膜の組織破壊だけで
はなく、締め付け部周辺における膜の変形も原因である
ことが見いだされた。通常含フッ素陽イオン交換膜は陰
極液の圧力を陽極液の圧力より高く保つことで、陽極に
押し付けられた状態で運転されているため、陽極の表面
の凹凸に従って変形することになる。
化は、上記反応による陽イオン交換膜の組織破壊だけで
はなく、締め付け部周辺における膜の変形も原因である
ことが見いだされた。通常含フッ素陽イオン交換膜は陰
極液の圧力を陽極液の圧力より高く保つことで、陽極に
押し付けられた状態で運転されているため、陽極の表面
の凹凸に従って変形することになる。
【０００９】通常電解面では、陽極面と室枠の膜締め付
け面とはほぼ同じ平面となるが、電解面周辺部では、陽
極の端部による膜の損傷を防ぐために陽極は室枠内側に
曲げられて固定されている。そのため、通常電解面に対
して周辺部の陽極面は室枠の膜締め付け面より窪んでお
り、その部分で含フッ素陽イオン交換膜は大きく変形す
ることになる。
け面とはほぼ同じ平面となるが、電解面周辺部では、陽
極の端部による膜の損傷を防ぐために陽極は室枠内側に
曲げられて固定されている。そのため、通常電解面に対
して周辺部の陽極面は室枠の膜締め付け面より窪んでお
り、その部分で含フッ素陽イオン交換膜は大きく変形す
ることになる。
【００１０】従来から、電解槽においては、陽イオン交
換膜のパッキング部あるいは取付部において、応力の集
中から機械的強度劣化が生じることが知られており、該
当する部分に補強部を設けた電解用陽イオン交換膜が考
案されている（特公昭５５−１２４５４７、実公昭５９
−１６５４６６）。しかし、これらはパッキンの強い締
め付けによる機械的な膜の破損を防ぐことを目的とした
ものであり、この方法ではパッキン接触部に連なるパッ
キン端部から電解面にかけての膜の機械的強度の低下防
止に効果がない。
換膜のパッキング部あるいは取付部において、応力の集
中から機械的強度劣化が生じることが知られており、該
当する部分に補強部を設けた電解用陽イオン交換膜が考
案されている（特公昭５５−１２４５４７、実公昭５９
−１６５４６６）。しかし、これらはパッキンの強い締
め付けによる機械的な膜の破損を防ぐことを目的とした
ものであり、この方法ではパッキン接触部に連なるパッ
キン端部から電解面にかけての膜の機械的強度の低下防
止に効果がない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
は達成できなかった含フッ素陽イオン交換膜の取付部近
傍における機械的強度の低下が極めて小さい含フッ素陽
イオン交換膜を使用した新規な塩化アルカリ水溶液陽の
電解槽を提供することである。
は達成できなかった含フッ素陽イオン交換膜の取付部近
傍における機械的強度の低下が極めて小さい含フッ素陽
イオン交換膜を使用した新規な塩化アルカリ水溶液陽の
電解槽を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成すべくなされたものであり、その特徴は、スルホン酸
基を有する含フッ素重合体フィルムの第１の層と、その
陰極側のカルボン酸基を有する含フッ素重合体フィルム
の第２の層とからなる含フッ素陽イオン交換膜の周辺端
部を締め付けて構成したアルカリ金属塩化物水溶液の電
解槽であって、含フッ素陽イオン交換膜は、その周辺部
の締付け部分及び該締め付け部分から電解面へ向う少な
くとも５ｍｍの幅の部分が電解部よりも１５％以上大き
い厚みを有することを特徴とする電解槽にある。
成すべくなされたものであり、その特徴は、スルホン酸
基を有する含フッ素重合体フィルムの第１の層と、その
陰極側のカルボン酸基を有する含フッ素重合体フィルム
の第２の層とからなる含フッ素陽イオン交換膜の周辺端
部を締め付けて構成したアルカリ金属塩化物水溶液の電
解槽であって、含フッ素陽イオン交換膜は、その周辺部
の締付け部分及び該締め付け部分から電解面へ向う少な
くとも５ｍｍの幅の部分が電解部よりも１５％以上大き
い厚みを有することを特徴とする電解槽にある。
【００１３】本発明において、含フッ素陽イオン交換膜
の機械的強度劣化が防止される機構については、必ずし
も明らかでないが、次のように推定される。即ち、含フ
ッ素陽イオン交換膜は、電解中、高温の薄い陽極液にさ
らされるため寸法が大きく延びることになる。厚みが全
体に均一な含フッ素陽イオン交換膜では、この寸法変化
のため室枠と陽極の固定部の窪み部分で大きく変形し、
陰極液と陽極液の圧力差により大きな力を受けることに
なる。
の機械的強度劣化が防止される機構については、必ずし
も明らかでないが、次のように推定される。即ち、含フ
ッ素陽イオン交換膜は、電解中、高温の薄い陽極液にさ
らされるため寸法が大きく延びることになる。厚みが全
体に均一な含フッ素陽イオン交換膜では、この寸法変化
のため室枠と陽極の固定部の窪み部分で大きく変形し、
陰極液と陽極液の圧力差により大きな力を受けることに
なる。
【００１４】一方本発明により含フッ素陽イオン交換膜
の周辺締め付け部分及び該締め付け部分から電解面に向
う少なくとも５ｍｍの幅の部分の膜厚を電解部の膜厚よ
り大きくすることで、その部分の膜の剛性が上がり寸法
変化が抑制され、さらに変形も少なくなるため、機械的
強度の劣化が防止されると思われる。
の周辺締め付け部分及び該締め付け部分から電解面に向
う少なくとも５ｍｍの幅の部分の膜厚を電解部の膜厚よ
り大きくすることで、その部分の膜の剛性が上がり寸法
変化が抑制され、さらに変形も少なくなるため、機械的
強度の劣化が防止されると思われる。
【００１５】本発明において、含フッ素陽イオン交換膜
を構成するカルボン酸基又はスルホン酸基を有する含フ
ッ素重合体とは、好ましくは次の（イ）及び（ロ）の重
合単位をもつ共重合体からなる。 （イ）−（ＣＦ2 −ＣＸＸ′−、（ロ）−｛ＣＦ2 −Ｃ
Ｘ（Ｙ−Ａ）｝− ここでＸ、Ｘ′は、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｈ又は−ＣＦ3 で
あり、Ａは−ＳＯ3 Ｍ又は−ＣＯ2 Ｍ（Ｍは水素、アル
カリ金属又は加水分解等により、これらの基に転化する
基を表す）であり、Ｙは、次のものから選ばれる。な
お、Ｚ、Ｚ′は−Ｆ又は炭素数１〜１０のパーフルオロ
アルキル基であり、ｘ、ｙ、ｚは１〜１０の整数を表
す。 −（ＣＦ2 ）x −、−Ｏ−（ＣＦ2 ）x −、−（Ｏ−Ｃ
Ｆ2 ＣＦＺ）x −、−（Ｏ−ＣＦＺ−ＣＦ2 ）x −Ｏ−
（ＣＦＺ′）y −
を構成するカルボン酸基又はスルホン酸基を有する含フ
ッ素重合体とは、好ましくは次の（イ）及び（ロ）の重
合単位をもつ共重合体からなる。 （イ）−（ＣＦ2 −ＣＸＸ′−、（ロ）−｛ＣＦ2 −Ｃ
Ｘ（Ｙ−Ａ）｝− ここでＸ、Ｘ′は、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｈ又は−ＣＦ3 で
あり、Ａは−ＳＯ3 Ｍ又は−ＣＯ2 Ｍ（Ｍは水素、アル
カリ金属又は加水分解等により、これらの基に転化する
基を表す）であり、Ｙは、次のものから選ばれる。な
お、Ｚ、Ｚ′は−Ｆ又は炭素数１〜１０のパーフルオロ
アルキル基であり、ｘ、ｙ、ｚは１〜１０の整数を表
す。 −（ＣＦ2 ）x −、−Ｏ−（ＣＦ2 ）x −、−（Ｏ−Ｃ
Ｆ2 ＣＦＺ）x −、−（Ｏ−ＣＦＺ−ＣＦ2 ）x −Ｏ−
（ＣＦＺ′）y −
【００１６】さらに、（イ）及び（ロ）の他に次のよう
な重合単位を含んでいてもよい。 −｛ＣＦ2 −ＣＦ（Ｏ−Ｚ）｝−、−｛ＣＦ2 −ＣＦ
（Ｏ−ＣＦ2 −ＣＦＺ′）x −Ｏ−Ｚ｝− なお、上記含フッ素重合体を形成する（イ）／（ロ）の
比率（モル比）は含フッ素重合体が好ましくは０．５〜
４．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂、特には０．７〜２．０ミ
リ当量／ｇ乾燥樹脂のイオン交換容量を形成するように
選ばれる。
な重合単位を含んでいてもよい。 −｛ＣＦ2 −ＣＦ（Ｏ−Ｚ）｝−、−｛ＣＦ2 −ＣＦ
（Ｏ−ＣＦ2 −ＣＦＺ′）x −Ｏ−Ｚ｝− なお、上記含フッ素重合体を形成する（イ）／（ロ）の
比率（モル比）は含フッ素重合体が好ましくは０．５〜
４．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂、特には０．７〜２．０ミ
リ当量／ｇ乾燥樹脂のイオン交換容量を形成するように
選ばれる。
【００１７】上記含フッ素重合体は、好ましくはパーフ
ルオロカーボン重合体が適切であり、その好ましい例
は、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯＣＦ2 ＣＦ（ＣＦ
3 ）ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＳＯ2 Ｆとの共重合体、ＣＦ2 ＝Ｃ
Ｆ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯ（ＣＦ2）2-5 ＳＯ2 Ｆとの共重
合体、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯ（ＣＦ2 ）1-5
ＣＯＯＣＨ3 との共重合体、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝
ＣＦＯ（ＣＦ2 ）2-5 ＣＯ2 ＣＨ3 との共重合体、更に
は、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯＣＦ2 ＣＦ（ＣＦ
3 ）ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＣＯＯＣＨ3 との共重合体が例示さ
れる。
ルオロカーボン重合体が適切であり、その好ましい例
は、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯＣＦ2 ＣＦ（ＣＦ
3 ）ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＳＯ2 Ｆとの共重合体、ＣＦ2 ＝Ｃ
Ｆ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯ（ＣＦ2）2-5 ＳＯ2 Ｆとの共重
合体、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯ（ＣＦ2 ）1-5
ＣＯＯＣＨ3 との共重合体、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝
ＣＦＯ（ＣＦ2 ）2-5 ＣＯ2 ＣＨ3 との共重合体、更に
は、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯＣＦ2 ＣＦ（ＣＦ
3 ）ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＣＯＯＣＨ3 との共重合体が例示さ
れる。
【００１８】本発明の電解槽に使用する含フッ素陽イオ
ン交換膜を形成する第１の層は陽イオン交換基としてス
ルホン酸基を含有し、イオン交換容量［ミリ当量／ｇ乾
燥樹脂］が０．６〜１．３、特には０．７〜１．２が好
ましい。第２の層は、陽イオン交換基としてカルボン酸
基を有することが高電流効率を得るために必要であり、
そのイオン交換容量［ミリ当量／ｇ乾燥樹脂］は好まし
くは０．５〜２．０なかでも０．８〜１．３が使用され
る。
ン交換膜を形成する第１の層は陽イオン交換基としてス
ルホン酸基を含有し、イオン交換容量［ミリ当量／ｇ乾
燥樹脂］が０．６〜１．３、特には０．７〜１．２が好
ましい。第２の層は、陽イオン交換基としてカルボン酸
基を有することが高電流効率を得るために必要であり、
そのイオン交換容量［ミリ当量／ｇ乾燥樹脂］は好まし
くは０．５〜２．０なかでも０．８〜１．３が使用され
る。
【００１９】また、本発明の電解槽に使用する含フッ素
陽イオン交換膜には、上記第１の層と、第２の層の間に
必要に応じて含フッ素カルボン酸重合体及び／又は含フ
ッ素スルホン酸重合体からなる第３の層を設けることが
できる。
陽イオン交換膜には、上記第１の層と、第２の層の間に
必要に応じて含フッ素カルボン酸重合体及び／又は含フ
ッ素スルホン酸重合体からなる第３の層を設けることが
できる。
【００２０】含フッ素陽イオン交換膜の電解槽周辺部の
締め付け部分及び該締め付け部分から電解槽部へ向う少
なくとも５ｍｍ幅の部分の厚みを電解部の厚みよりも大
きくすることは、含フッ素陽イオン交換膜を構成する何
れかの含フッ素重合体層の厚みを大きくすることで行う
ことができるが、好ましくは陽極側に用いる第１の層を
厚膜化することが好ましい。第２の層を厚膜化した場合
には、一般に第１の層の抵抗が大きいため、電解電圧が
上昇する場合がある。また、第１の層と第２の層の間に
設けた第３の層を厚膜化する場合には、均一でない層を
両側から均一な層で挟み込むため、製膜上の欠点の発生
する可能性が大きい。
締め付け部分及び該締め付け部分から電解槽部へ向う少
なくとも５ｍｍ幅の部分の厚みを電解部の厚みよりも大
きくすることは、含フッ素陽イオン交換膜を構成する何
れかの含フッ素重合体層の厚みを大きくすることで行う
ことができるが、好ましくは陽極側に用いる第１の層を
厚膜化することが好ましい。第２の層を厚膜化した場合
には、一般に第１の層の抵抗が大きいため、電解電圧が
上昇する場合がある。また、第１の層と第２の層の間に
設けた第３の層を厚膜化する場合には、均一でない層を
両側から均一な層で挟み込むため、製膜上の欠点の発生
する可能性が大きい。
【００２１】上記含フッ素陽イオン交換膜の周辺を厚膜
化する手段としては、含フッ素陽イオン交換膜の該当部
分に、膜を形成する層と同一の含フッ素重合体からなる
フィルムを熱融着することが高い接着性の点から好まし
い。接合の条件としては好ましくは１５０℃〜３５０℃
で０．５〜２００ｋｇ／ｃｍ2 が採用される。
化する手段としては、含フッ素陽イオン交換膜の該当部
分に、膜を形成する層と同一の含フッ素重合体からなる
フィルムを熱融着することが高い接着性の点から好まし
い。接合の条件としては好ましくは１５０℃〜３５０℃
で０．５〜２００ｋｇ／ｃｍ2 が採用される。
【００２２】厚膜化する部分は、含フッ素陽イオン交換
膜の周辺部の締め付け部分及び該締め付け部分から電解
部へ向う少なくとも５ｍｍ好ましくは１０ｍｍ以上の幅
で好ましくは２００μｍ以下、特には１００μｍ以下の
領域が好ましい。厚膜化の程度は通常電解面に比べて１
５％〜１００％、特には２０％〜７０％にするのが好ま
しい。２０％より小さい場合には、締め付け部周辺の機
械的強度劣化を防止する効果が小さい。
膜の周辺部の締め付け部分及び該締め付け部分から電解
部へ向う少なくとも５ｍｍ好ましくは１０ｍｍ以上の幅
で好ましくは２００μｍ以下、特には１００μｍ以下の
領域が好ましい。厚膜化の程度は通常電解面に比べて１
５％〜１００％、特には２０％〜７０％にするのが好ま
しい。２０％より小さい場合には、締め付け部周辺の機
械的強度劣化を防止する効果が小さい。
【００２３】本発明の電解槽を使用してアルカリ金属塩
化物の電解を行うプロセス条件としては特開昭５４−１
１２３９８号公報におけるような既知の条件が採用でき
る。例えば陽極室には好ましくは２．５〜５．０規定の
塩化アルカリ水溶液を供給し、陰極室には水又は希釈水
酸化アルカリを供給し、好ましくは５０℃から１２０
℃、電流密度１０〜１００Ａ／ｄｍ2 で電解される。か
かる場合、塩化アルカリ水溶液中のＣａ及びＭｇ等の重
金属イオンは、イオン交換膜の劣化を招くので、可及的
に小さくせしめるのが好ましい。
化物の電解を行うプロセス条件としては特開昭５４−１
１２３９８号公報におけるような既知の条件が採用でき
る。例えば陽極室には好ましくは２．５〜５．０規定の
塩化アルカリ水溶液を供給し、陰極室には水又は希釈水
酸化アルカリを供給し、好ましくは５０℃から１２０
℃、電流密度１０〜１００Ａ／ｄｍ2 で電解される。か
かる場合、塩化アルカリ水溶液中のＣａ及びＭｇ等の重
金属イオンは、イオン交換膜の劣化を招くので、可及的
に小さくせしめるのが好ましい。
【００２４】また、陽極における酸素の発生を極力防止
するために塩酸などの酸を塩化アルカリ水溶液に添加す
ることができる。本発明において電解槽は、上記構成を
有する限りにおいて単極槽でも複極槽でもよい。また電
解槽を構成する材料は、例えば、陽極室においてはアル
カリ金属塩化物水溶液及び塩素に耐性があるもの、例え
ば弁金属、チタンが使用される。陰極室の場合には水酸
化アルカリ及び水素に耐性のある鉄、ステンレス又はニ
ッケル等が使用される。
するために塩酸などの酸を塩化アルカリ水溶液に添加す
ることができる。本発明において電解槽は、上記構成を
有する限りにおいて単極槽でも複極槽でもよい。また電
解槽を構成する材料は、例えば、陽極室においてはアル
カリ金属塩化物水溶液及び塩素に耐性があるもの、例え
ば弁金属、チタンが使用される。陰極室の場合には水酸
化アルカリ及び水素に耐性のある鉄、ステンレス又はニ
ッケル等が使用される。
【００２５】本発明において電極を配置する場合、電極
は複層膜に配置しても、また適着の間隔において配置し
てもよい。次に本発明を実施例により説明するが、本発
明はその範囲内で種々の態様が含まれる。例えば本発明
に使用されるイオン交換膜には、その陽極又は陰極側の
表面あるいは両面に必要に応じて、ガス及び液透過性の
電極活性を有しない粒子を含む多孔室（特開昭５６−７
５５８３号公報及び特開昭５７−３９１８５号公報）あ
るいはガス及び液透過性の電極活性を有する粒子を含む
多孔質層（特開昭５４−１１２３９８号公報を設けて電
解下における槽電圧を大幅に改良することができる。
は複層膜に配置しても、また適着の間隔において配置し
てもよい。次に本発明を実施例により説明するが、本発
明はその範囲内で種々の態様が含まれる。例えば本発明
に使用されるイオン交換膜には、その陽極又は陰極側の
表面あるいは両面に必要に応じて、ガス及び液透過性の
電極活性を有しない粒子を含む多孔室（特開昭５６−７
５５８３号公報及び特開昭５７−３９１８５号公報）あ
るいはガス及び液透過性の電極活性を有する粒子を含む
多孔質層（特開昭５４−１１２３９８号公報を設けて電
解下における槽電圧を大幅に改良することができる。
【００２６】
実施例１ ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯ（ＣＦ2 ）3 ＣＯＯＣ
Ｈ3 を重合し、それぞれイオン交換容量１．２２ミリ当
量／ｇ乾燥樹脂の共重合体Ａ、１．４７ミリ当量／ｇ乾
燥樹脂の共重合体Ｂを得た。また、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣ
Ｆ2 ＝ＣＦＯＣＦ2 ＣＦ（ＣＦ3 ）Ｏ（ＣＦ2 ）2 ＳＯ
2 Ｆを重合しイオン交換容量１．０５ミリ当量／ｇ乾燥
樹脂の共重合体Ｃを得た。しかる後共重合体Ａ、Ｂより
それぞれ厚み３０μｍのフィルムＡ−１、厚み１４０μ
ｍのＢ−１を成形し、共重合体Ｃより厚み１０μｍのフ
ィルムＣ−１と厚み７０μｍのＣ−２を成形した。
Ｈ3 を重合し、それぞれイオン交換容量１．２２ミリ当
量／ｇ乾燥樹脂の共重合体Ａ、１．４７ミリ当量／ｇ乾
燥樹脂の共重合体Ｂを得た。また、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣ
Ｆ2 ＝ＣＦＯＣＦ2 ＣＦ（ＣＦ3 ）Ｏ（ＣＦ2 ）2 ＳＯ
2 Ｆを重合しイオン交換容量１．０５ミリ当量／ｇ乾燥
樹脂の共重合体Ｃを得た。しかる後共重合体Ａ、Ｂより
それぞれ厚み３０μｍのフィルムＡ−１、厚み１４０μ
ｍのＢ−１を成形し、共重合体Ｃより厚み１０μｍのフ
ィルムＣ−１と厚み７０μｍのＣ−２を成形した。
【００２７】また、共重合体ＢとＣの１：１混合物より
厚み２０μｍのフィルムＤ−１を成形した。次に熱ロー
ルを用いてフィルムＡ−１，Ｂ−１，Ｄ−１、ポリテト
ラフルオロエチレン製１００デニール糸の３０メッシュ
平織補強布及び、Ｃ−１の順に積層し複合陽イオン交換
膜を得た。さらに、後述の電解槽に装着した際に上辺の
周辺締め付け部分及び締め付け部分から電解面に向う１
５ｍｍ幅の領域に対応する部分の複合陽イオン交換膜の
Ｃ−１側の表面にフィルムＣ−２を積層し厚膜化した。
この膜を加水分解し、部分厚膜化を施した含フッ素陽イ
オン交換膜を得た。
厚み２０μｍのフィルムＤ−１を成形した。次に熱ロー
ルを用いてフィルムＡ−１，Ｂ−１，Ｄ−１、ポリテト
ラフルオロエチレン製１００デニール糸の３０メッシュ
平織補強布及び、Ｃ−１の順に積層し複合陽イオン交換
膜を得た。さらに、後述の電解槽に装着した際に上辺の
周辺締め付け部分及び締め付け部分から電解面に向う１
５ｍｍ幅の領域に対応する部分の複合陽イオン交換膜の
Ｃ−１側の表面にフィルムＣ−２を積層し厚膜化した。
この膜を加水分解し、部分厚膜化を施した含フッ素陽イ
オン交換膜を得た。
【００２８】この含フッ素陽イオン交換膜を陽極端部と
上辺室枠との間に８ｍｍの隙間を作ったフィルタープレ
ス型電解槽に装着し、陰極側から１０００ｍｍＨ2 Ｏの
加圧を掛けて２００日間運転した。なお電解条件は陽極
側の塩水濃度３．１〜３．３Ｎ、陰極側の水酸化アルカ
リ濃度３１〜３５重量％、温度８５〜８８℃、電流密度
３０Ａ／ｄｍ2 であった。電解層を解体し、膜の断面観
察を行ったところ、上辺の膜の締め付け部及びその近傍
には大きな変形は認められず、またＮａＣｌの析出やブ
リスターの発生も認められなかった。
上辺室枠との間に８ｍｍの隙間を作ったフィルタープレ
ス型電解槽に装着し、陰極側から１０００ｍｍＨ2 Ｏの
加圧を掛けて２００日間運転した。なお電解条件は陽極
側の塩水濃度３．１〜３．３Ｎ、陰極側の水酸化アルカ
リ濃度３１〜３５重量％、温度８５〜８８℃、電流密度
３０Ａ／ｄｍ2 であった。電解層を解体し、膜の断面観
察を行ったところ、上辺の膜の締め付け部及びその近傍
には大きな変形は認められず、またＮａＣｌの析出やブ
リスターの発生も認められなかった。
【００２９】次にＡＳＴＭ−Ｄ６３８に準じて強度測定
を陽イオン交換膜の締め付け部分及びその近傍に対して
行ったところ、他の通常電解面の８５〜１０５％の破断
強度及び伸度を有し、機械的劣化が実質上認められなか
った。
を陽イオン交換膜の締め付け部分及びその近傍に対して
行ったところ、他の通常電解面の８５〜１０５％の破断
強度及び伸度を有し、機械的劣化が実質上認められなか
った。
【００３０】実施例２ 実施例１において含フッ素陽イオン交換膜を構成するフ
ィルムＣ−２の厚みが２０μｍであったことを除いて、
すべて実施例１と同様の膜、電解槽、電解条件で運転を
行った。
ィルムＣ−２の厚みが２０μｍであったことを除いて、
すべて実施例１と同様の膜、電解槽、電解条件で運転を
行った。
【００３１】電解槽を解体し、膜の切断観察を行ったと
ころ、上辺の膜の締め付け部分及びその近傍には、Ｎａ
Ｃｌの析出やブリスターの発生は認められなかったが、
変形が大きく、ＡＳＴＭ−Ｄ６３８に準じた強度測定を
行ったところ、膜の上辺締め付け部分近傍において、他
の通常電解面の５０〜７５％の破断伸度を示し明らかな
機械的劣化が発生していた。
ころ、上辺の膜の締め付け部分及びその近傍には、Ｎａ
Ｃｌの析出やブリスターの発生は認められなかったが、
変形が大きく、ＡＳＴＭ−Ｄ６３８に準じた強度測定を
行ったところ、膜の上辺締め付け部分近傍において、他
の通常電解面の５０〜７５％の破断伸度を示し明らかな
機械的劣化が発生していた。
【００３２】比較例１ 実施例１において、フィルムＣ−２による陽イオン交換
膜の厚膜化を、含フッ素陽イオン交換膜が電解槽に装着
された際に周辺締め付け部分に対応する部分にのみ施し
たこと以外はすべて実施例１と同様の膜、電解槽、電解
条件で運転を行った。
膜の厚膜化を、含フッ素陽イオン交換膜が電解槽に装着
された際に周辺締め付け部分に対応する部分にのみ施し
たこと以外はすべて実施例１と同様の膜、電解槽、電解
条件で運転を行った。
【００３３】電解槽を解体し、膜の断面観察を行ったと
ころ、上辺の膜の締め付け部分及びその近傍には、Ｎａ
Ｃｌの析出やブリスターの発生は認められなかったが、
変形が大きく、ＡＳＴＭ−Ｄ６３８に準じた強度測定を
行ったところ、膜の上辺締め付け部近傍において、他の
通常電解面の２５〜５０％の破断伸度を示し明らかな機
械的劣化が発生していた。
ころ、上辺の膜の締め付け部分及びその近傍には、Ｎａ
Ｃｌの析出やブリスターの発生は認められなかったが、
変形が大きく、ＡＳＴＭ−Ｄ６３８に準じた強度測定を
行ったところ、膜の上辺締め付け部近傍において、他の
通常電解面の２５〜５０％の破断伸度を示し明らかな機
械的劣化が発生していた。
【００３４】
【発明の効果】含フッ素陽イオン交換膜の取付け部分近
傍における機械的強度がほとんど低下しない塩化アルカ
リ水溶液用の電解槽が得られる。
傍における機械的強度がほとんど低下しない塩化アルカ
リ水溶液用の電解槽が得られる。
フロントページの続き (72)発明者 三宅 晴久 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】スルホン酸基を有する含フッ素重合体フィ
ルムの第１の層と、その陰極側のカルボン酸基を有する
含フッ素重合体フィルムの第２の層とからなる含フッ素
陽イオン交換膜の周辺端部を締め付けて構成したアルカ
リ金属塩化物水溶液の電解槽であって、含フッ素陽イオ
ン交換膜は、その周辺部の締め付け部分及び該締め付け
部分から電解部へ向う少なくとも５ｍｍの幅の部分が電
解部分よりも１５％以上大きい厚みを有することを特徴
とする電解槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14006693A JP3342104B2 (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | アルカリ金属塩化物水溶液用電解槽 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14006693A JP3342104B2 (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | アルカリ金属塩化物水溶液用電解槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06330369A true JPH06330369A (ja) | 1994-11-29 |
| JP3342104B2 JP3342104B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=15260188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14006693A Expired - Lifetime JP3342104B2 (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | アルカリ金属塩化物水溶液用電解槽 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3342104B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002103083A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Asahi Glass Company, Limited | Fluorine-containing cation-exchange membrane and electroytic soda process |
| JP2008528794A (ja) * | 2005-01-25 | 2008-07-31 | ウデノラ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ | 拡大された活性膜表面を有する電解セル |
| WO2010095740A1 (ja) | 2009-02-23 | 2010-08-26 | 旭硝子株式会社 | 陽イオン交換膜およびその製造方法、並びにこれを用いた電解槽 |
| EP3575440A4 (en) * | 2017-01-26 | 2020-03-04 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | BIPOLAR ELEMENT, BIPOLAR ELECTROLYTIC CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING HYDROGEN |
| JP2020060456A (ja) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 株式会社アストム | ポリ塩化ビニル成分含有アニオン交換膜の検査方法 |
-
1993
- 1993-05-19 JP JP14006693A patent/JP3342104B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002103083A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Asahi Glass Company, Limited | Fluorine-containing cation-exchange membrane and electroytic soda process |
| US6984669B2 (en) | 2001-06-15 | 2006-01-10 | Asahi Glass Company, Limited | Fluorinated cation exchange membrane and electrolytic soda process |
| JP2008528794A (ja) * | 2005-01-25 | 2008-07-31 | ウデノラ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ | 拡大された活性膜表面を有する電解セル |
| WO2010095740A1 (ja) | 2009-02-23 | 2010-08-26 | 旭硝子株式会社 | 陽イオン交換膜およびその製造方法、並びにこれを用いた電解槽 |
| CN102325926A (zh) * | 2009-02-23 | 2012-01-18 | 旭硝子株式会社 | 阳离子交换膜及其制造方法、以及使用其的电解槽 |
| US8349155B2 (en) | 2009-02-23 | 2013-01-08 | Asahi Glass Company, Limited | Cation exchange membrane, production process thereof and electrolytic cell using the same |
| EP2400043A4 (en) * | 2009-02-23 | 2013-01-09 | Asahi Glass Co Ltd | CATION REPLACEMENT MEMBRANE, METHOD FOR THE PROTECTION AND ELECTROLYTIC CELL THEREWITH |
| JP5494644B2 (ja) * | 2009-02-23 | 2014-05-21 | 旭硝子株式会社 | 陽イオン交換膜およびその製造方法、並びにこれを用いた電解槽 |
| EP3575440A4 (en) * | 2017-01-26 | 2020-03-04 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | BIPOLAR ELEMENT, BIPOLAR ELECTROLYTIC CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING HYDROGEN |
| JP2020060456A (ja) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 株式会社アストム | ポリ塩化ビニル成分含有アニオン交換膜の検査方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3342104B2 (ja) | 2002-11-05 |
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