JPH0756079B2 - Method for producing alkali hydroxide - Google Patents

Method for producing alkali hydroxide

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JPH0756079B2
JPH0756079B2 JP1152143A JP15214389A JPH0756079B2 JP H0756079 B2 JPH0756079 B2 JP H0756079B2 JP 1152143 A JP1152143 A JP 1152143A JP 15214389 A JP15214389 A JP 15214389A JP H0756079 B2 JPH0756079 B2 JP H0756079B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イオン交換膜法電解により水酸化アルカリを
製造する方法に関する。更に詳しくは水酸化アルカリ濃
度が20〜52重量%の広範囲にわたり高い電流効率、低い
電圧で安定的に電解する方法に関わり、特には42重量%
以上の高濃度水酸化アルカリの製造する方法に関する。
The present invention relates to a method for producing alkali hydroxide by ion exchange membrane electrolysis. More specifically, it relates to a method of stably electrolyzing at a high current efficiency and low voltage over a wide range of alkali hydroxide concentration of 20 to 52% by weight, especially 42% by weight.
The present invention relates to a method for producing a high-concentration alkali hydroxide.

[従来の技術] 含フッ素樹脂イオン交換膜を隔膜として使用し、塩化ア
ルカリ水溶液を電解して水酸化アルカリと塩素を製造す
る所謂イオン交換膜法アルカリ電解は、高純度の水酸化
アルカリが、それまでの従来法に比べて低エネルギー消
費量にて製造できることから、近年、国際的に普及しつ
つある。
[Prior Art] In the so-called ion exchange membrane method alkaline electrolysis, in which a fluorine-containing resin ion exchange membrane is used as a diaphragm and an alkali chloride aqueous solution is electrolyzed to produce alkali hydroxide and chlorine, high purity alkali hydroxide Since it can be manufactured with a lower energy consumption than the conventional methods up to the above, it has become popular internationally in recent years.

かかる、イオン交換膜法アルカリ電解においては、初期
の頃は、スルホン酸基をイオン交換基とする含フッ素イ
オン交換膜が使用されていたが、電流効率を高くするこ
とができないことから近年は、カルボン酸基をイオン交
換基とする陽イオン交換膜に変更され、この結果、電解
における電流効率は、ほぼ93〜97%までに達し、工業的
にはほぼ完成した域に達している。
In such an ion exchange membrane method alkaline electrolysis, in the early days, a fluorinated ion exchange membrane having a sulfonic acid group as an ion exchange group was used, but in recent years it is not possible to increase the current efficiency, It was changed to a cation exchange membrane with a carboxylic acid group as an ion exchange group, and as a result, the current efficiency in electrolysis reached almost 93 to 97%, reaching an industrially almost completed range.

しかしながら、上記のカルボン酸陽イオン交換膜を用い
た場合、長期にわたって優れた電流効率が得られるもの
の、濃度が36重量%までの水酸化アルカリを製造する場
合に適していることが見出された。本発明の研究による
と、製造される水酸化アルカリの濃度が、36重量%を越
えた場合、運転初期の頃は電流効率は高いものの1ケ月
〜1年の長期にわたって運転した場合、電流効率が次第
に低下していく現象が見られた。かくして、カルボン酸
陽イオン交換膜では、上記のような高濃度の水酸化アル
カリを工業的に製造するには必ずしも適していない。
However, it has been found that when the above-mentioned carboxylic acid cation exchange membrane is used, although excellent current efficiency is obtained for a long period of time, it is suitable for producing an alkali hydroxide having a concentration of up to 36% by weight. . According to the research of the present invention, when the concentration of the produced alkali hydroxide exceeds 36% by weight, the current efficiency is high at the beginning of the operation, but the current efficiency is increased when the operation is performed for a long period of one month to one year. There was a phenomenon that it gradually decreased. Thus, the carboxylic acid cation exchange membrane is not always suitable for industrially producing the above-mentioned high-concentration alkali hydroxide.

一方、含フッ素樹脂のスルホン酸陽イオン交換膜のスル
ホン酸基を使用して、濃度30重量%以上の水酸化アルカ
リを製造する方法が提案されているが、この場合にもや
はり長期にわたり運転した場合には、電流効率は低下す
る。即ち、初期の91〜93%の電流効率は、次第に87〜90
%に低下してしまう。
On the other hand, a method for producing an alkali hydroxide having a concentration of 30% by weight or more using a sulfonic acid group of a sulfonic acid cation exchange membrane of a fluorine-containing resin has been proposed. In that case, the current efficiency is reduced. That is, the initial current efficiency of 91-93% gradually increases to 87-90%.
Will be reduced to%.

更に、米国特許4455210号(特開昭58-179236)には、ス
ルホン酸アミド基をもつ含フッ素重合体フィルムの陰極
側にスルホン酸基をもつ含フッ素重合体フィルムを積層
した陽イオン交換膜を使用して高濃度の水酸化アルカリ
を製造することが提案されている。しかし、この方法に
おいては、そもそも初期の電流効率が低いばかりでな
く、長期にわたって運転した場合には更に電流効率が低
下してしまう。また、特開昭52-105598にはスルホン酸
基をもつ含フッ素重合体層の陰極側にスルホン酸基をも
つ含フッ素重合体の多孔質隔膜を設け、水酸化アルカリ
を製造することが例示されている。この場合、二つの隔
膜からなる三室型電解のため電解電圧は高く、また高い
電流効率を得るには、中間室に希釈アルカリを加圧で供
給する必要があり、電解操作は非常に煩雑なものとなっ
てしまう。
Further, US Pat. No. 4,455,210 (Japanese Patent Laid-Open No. 58-179236) discloses a cation exchange membrane in which a fluoropolymer film having a sulfonic acid amide group is laminated with a fluoropolymer film having a sulfonic acid group on the cathode side. It has been proposed to use to produce high concentrations of alkali hydroxide. However, in this method, not only the initial current efficiency is low in the first place, but also the current efficiency is further lowered when the operation is performed for a long period of time. Further, JP-A-52-105598 exemplifies that an alkali hydroxide is produced by providing a porous membrane of a fluoropolymer having a sulfonic acid group on the cathode side of a fluoropolymer layer having a sulfonic acid group. ing. In this case, the electrolysis voltage is high because of the three-chamber type electrolysis consisting of two diaphragms, and in order to obtain high current efficiency, it is necessary to supply diluted alkali to the intermediate chamber under pressure, and the electrolysis operation is very complicated. Will be.

[発明が解決しようとする課題] 本発明は、幅広い濃度の水酸化アルカリを、初期におい
て高電流効率を与えるばかりでなく、長期間運転した場
合も高い電流効率が保持できるイオン交換膜を使用した
水酸化アルカリの製造方法を提供することを目的とす
る。特に、従来技術では困難とされた42重量%以上の水
酸化アルカリの製造を提供することにより、蒸発缶によ
る電解液の濃縮プロセスを必要としない高濃度水酸化ア
ルカリの製造方法を提供することを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention uses an ion exchange membrane which can give a wide range of concentrations of alkali hydroxide not only high current efficiency in the initial stage but also high current efficiency even when it is operated for a long time. It is an object to provide a method for producing alkali hydroxide. In particular, by providing the production of 42% by weight or more of alkali hydroxide, which has been difficult with the prior art, it is possible to provide a method of producing high-concentration alkali hydroxide that does not require a process of concentrating an electrolytic solution by an evaporator. To aim.

[課題を解決するための手段] かくして本発明は、イオン交換膜法電解により水酸化ア
ルカリを製造するに当たり、−COOM基をイオン交換基と
するイオン交換容量0.8〜2.0ミリ当量/g乾燥樹脂、厚み
5〜300μmからなるイオン交換層と、その層の陰極側
に存在させた、陰極側に近い程透水性の小さい非対称性
多孔層との複層構造を有する含フッ素陽イオン交換膜を
用いることを特徴とする水酸化アルカリの製造方法を提
供するものである。
[Means for Solving the Problem] Thus, in the present invention, in producing an alkali hydroxide by ion exchange membrane electrolysis, an ion exchange capacity of 0.8 to 2.0 meq / g dry resin having a -COOM group as an ion exchange group, Use of a fluorinated cation exchange membrane having a multi-layer structure of an ion exchange layer having a thickness of 5 to 300 μm and an asymmetric porous layer which is present on the cathode side of the layer and has a lower water permeability as it is closer to the cathode side. The present invention provides a method for producing an alkali hydroxide characterized by the above.

本発明に使用される上記含フッ素樹脂陽イオン交換膜に
おいて、上記イオン交換層と非対称性多孔層との複層構
造により、幅広い濃度の水酸化アルカリ、特には42重量
%以上の高濃度の水酸化アルカリが高電流効率、低い電
圧にて長期にわたって安定して製造される。上記の一方
の層が欠けてもこの目的は達成できない。イオン交換層
は、高電流効率を発現する層ではあるが、非対称性多孔
層がない場合には、経時的に電流効率は低下してしま
う。
In the fluorine-containing resin cation exchange membrane used in the present invention, due to the multilayer structure of the ion exchange layer and the asymmetric porous layer, a wide range of alkali hydroxide, particularly 42% by weight or more of high concentration water Alkali oxide is stably produced over a long period of time with high current efficiency and low voltage. This object cannot be achieved even if one of the above layers is missing. The ion exchange layer is a layer exhibiting high current efficiency, but if there is no asymmetric porous layer, the current efficiency will decrease with time.

上記−COOM基をもつイオン交換層は、イオン交換容量0.
8〜2.0/g乾燥樹脂及び、厚み5〜300μmから選ばれ
る。なかでも本発明ではイオン交換容量が小さい方が長
期運転にわたって安定性がよく、また厚みは小さい方が
膜抵抗が小さいので、イオン交換容量は好ましくは0.9
〜1.5ミリ等量/g乾燥樹脂、厚みは好ましくは10〜60μ
mから選ばれる。
The ion exchange layer having the above-COOM group has an ion exchange capacity of 0.
It is selected from 8 to 2.0 / g dry resin and a thickness of 5 to 300 μm. Among them, in the present invention, the smaller the ion exchange capacity, the better the stability over long-term operation, and the smaller the thickness, the smaller the membrane resistance. Therefore, the ion exchange capacity is preferably 0.9.
~ 1.5 milliequivalent / g dry resin, thickness is preferably 10 ~ 60μ
selected from m.

上記イオン交換層の陰極側に存在させる非対称多孔層
は、好ましくは陰極側に行く程、透水性が小さい構造を
有し、また好ましくは少なくとも2層から形成される。
イオン交換層の陰極側に存在させる多孔層が非対称構造
を有しない場合、即ち、多孔層が対称構造をもち、多孔
層全体にわたって均一な多孔度及び透水性を有する場
合、多孔層の多孔度及び透水性が小さいと、高い電流効
率は得られるものの電解電圧は非常に高い。また多孔度
及び透水性が大きいと、電解電圧は低いが高い電流効率
は得られない。
The asymmetric porous layer present on the cathode side of the ion exchange layer preferably has a structure in which the water permeability becomes smaller toward the cathode side, and is preferably formed of at least two layers.
When the porous layer to be present on the cathode side of the ion exchange layer does not have an asymmetric structure, that is, when the porous layer has a symmetrical structure and has uniform porosity and water permeability throughout the porous layer, the porosity of the porous layer and When the water permeability is small, a high current efficiency can be obtained, but the electrolysis voltage is very high. When the porosity and water permeability are large, the electrolysis voltage is low but high current efficiency cannot be obtained.

非対称多孔層が2層から形成される場合、イオン交換層
に接する第一の多孔層は、好ましくは多孔度が5〜95
%、透水性が1×10-2〜5×102cc/hr・cm2・atomのも
のが用いられる。多孔度が5%以下では、高い電流効率
は得られず、電解電圧も高く又電解条件によっては、イ
オン交換層との剥離をきたすので、好ましくは10〜85%
の多孔度を有するものが使用される。更に透水性が1×
10-2以下では電解電圧が高く又電解条件によってはイオ
ン交換層との剥離をきたすので、好ましくは1×10-1
1×102hr・cm2・atomの透水性を有するものが使用され
る。
When the asymmetric porous layer is formed of two layers, the first porous layer in contact with the ion exchange layer preferably has a porosity of 5 to 95.
%, Water permeability of 1 × 10 −2 to 5 × 10 2 cc / hr · cm 2 · atom is used. When the porosity is 5% or less, a high current efficiency cannot be obtained, the electrolysis voltage is high, and the electrolysis condition causes peeling from the ion exchange layer. Therefore, the porosity is preferably 10 to 85%.
Those having a porosity of are used. Furthermore, water permeability is 1 ×
Since 10 -2 or less lead to separation of the ion exchange layer depending high also electrolysis conditions electrolysis voltage, preferably 1 × 10 -1 ~
A material having a water permeability of 1 × 10 2 hr · cm 2 · atom is used.

第一の多孔層はその陰極側に配置させる第二の多孔層に
比べて透水性が大きいので電流は孔部分を通過するた
め、SO3M基(Mは水素又はアルカリ金属を表わす)を有
する含フッ素イオン交換ポリマーを含有してもしなくて
もどちらでも良い。しかし、含有する場合には種々の方
法で製膜することができるので好ましい。例えば、SO3M
基を有する含フッ素ポリマーに無機物粒子を混合、混練
したあと薄膜化し、多孔性フィルムとする方法や、分
解、抽出が可能な造孔剤と含フッ素ポリマーを混練した
後薄膜化し、分解、抽出後多孔性フィルムとすることも
できる。その造孔剤としては、例えばアルカリ水溶液に
よる加水分解時に溶解できるものとして、SiO2、ポリカ
ーボネート、綿、レーヨン、ナイロン、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリアクリロニトリルなどが、溶媒抽出
できるものとして、エチルセルロース、アルキルナフタ
レン、食塩など水溶性塩類、などが列挙される。多孔度
や透水性は、無機物粒子や造孔剤の含量、粒径によって
コントロールされる。SO3M基を含む含フッ素ポリマーの
イオン交換容量としては0.5〜1.5ミリ当量/g乾燥樹脂が
使われる。多孔層の形成において含フッ素イオン交換ポ
リマーを含有しない場合には、耐アルカリ性の多孔質
体、例えば、アスベストをフッ素樹脂で固めたもの、ポ
リテトラフルオロエチレンの多孔質膜、等を用いること
ができる。多孔層の厚さは膜抵抗を小さくするために20
0μm以下が採用され、好ましくは100μm以下が選ばれ
る。非対称多孔層を形成する第一の多孔層の陰極側に
は、多孔度が80%以下好ましくは60%以下又、透水性が
1×10-3〜5cc/hr・cm2・atom、好ましくは、5×10-3
〜2cc/hr・cm2・atomを有する第二の多孔層が配置され
る。第二の多孔層としては、第一の多孔層に比し透水性
が小さいので、多孔層中孔以外の電流通過部分を形成さ
せるためこのましくはSO3M基を有する含フッ素イオン交
換ポリマーを含有する多孔層が使用される。
The first porous layer has SO 3 M groups (M represents hydrogen or an alkali metal) because the first porous layer has a higher water permeability than the second porous layer arranged on the cathode side, so that the current passes through the pores. It does not matter whether the fluorine-containing ion exchange polymer is contained or not. However, when it is contained, it can be formed into a film by various methods, which is preferable. For example, SO 3 M
A method of forming a porous film by mixing inorganic particles in a fluoropolymer having a group, kneading, and then forming a porous film, or by decomposing and extracting a pore-forming agent and a fluoropolymer that can be extracted, and then forming a thin film, and after decomposition and extraction It can also be a porous film. As the pore-forming agent, for example, SiO 2 , polycarbonate, cotton, rayon, nylon, polyethylene terephthalate, polyacrylonitrile, etc., which can be dissolved when hydrolyzed with an alkaline aqueous solution, can be extracted with a solvent, such as ethyl cellulose, alkylnaphthalene, and sodium chloride. Water-soluble salts, etc. are listed. Porosity and water permeability are controlled by the content and particle size of inorganic particles and pore-forming agents. As the ion exchange capacity of the fluoropolymer containing SO 3 M groups, 0.5 to 1.5 meq / g dry resin is used. When the formation of the porous layer does not contain a fluorine-containing ion exchange polymer, an alkali resistant porous body, for example, asbestos solidified with a fluororesin, a polytetrafluoroethylene porous membrane, or the like can be used. . The thickness of the porous layer is 20 to reduce the membrane resistance.
0 μm or less is adopted, and preferably 100 μm or less is selected. On the cathode side of the first porous layer forming the asymmetric porous layer, the porosity is 80% or less, preferably 60% or less, and the water permeability is 1 × 10 −3 to 5 cc / hr · cm 2 · atom, preferably 5 x 10 -3
A second porous layer having ~ 2cc / hr · cm 2 · atom is disposed. Since the second porous layer has a smaller water permeability than the first porous layer, it is preferably a fluorine-containing ion exchange polymer having an SO 3 M group in order to form a current passage portion other than the pores in the porous layer. A porous layer containing is used.

かかる第二の多孔層において多孔度が80%より大きい場
合や、透水性が5cc/hr・cm2・atomより大きい場合には
高い電流効率は得られず、又透水性が1×10-3〜5cc/hr
・cm2・atomより小さい場合には、電流効率が低く、又
電解条件によっては剥離を生じてしまう。第二の多孔層
は、前述の第一の多孔層と同様の方法で製膜できるが、
含フッ素イオンポリマーと他の成分(無機物粒子等)と
の複合体の場合は、含フッ素ポリマーが多孔層形成物の
30vol%以上好ましくは50vol%以上含有される。30vol
%以下の含フッ素ポリマー含有量では、例え多孔度およ
び透水性が、前述の範囲内でも高い電流効率を安定して
得難い。第二の多孔層の厚さは膜抵抗を小さくするため
に、100μm以下が採用され好ましくは50μm以下が選
ばれる。かくして形成されたイオン交換層と、非対称性
多孔層との積層、及び非対称多孔層を形成する第一及び
第二の多孔層間の積層は通常の熱プレス等で行なうこと
が可能である。又多孔層の形成にSO3M基を有する含フッ
素イオン交換ポリマーの溶液を用いた場合等湿式製膜法
により積層することもできる。
When the porosity of the second porous layer is higher than 80% or the water permeability is higher than 5 cc / hr · cm 2 · atom, high current efficiency cannot be obtained, and the water permeability is 1 × 10 −3. ~ 5cc / hr
・ If it is smaller than cm 2 · atom, the current efficiency is low, and peeling may occur depending on the electrolysis conditions. The second porous layer can be formed by the same method as the above-mentioned first porous layer,
In the case of a composite of a fluorinated ionic polymer and other components (inorganic particles, etc.), the fluorinated polymer is a porous layer forming material.
The content is 30 vol% or more, preferably 50 vol% or more. 30vol
When the content of the fluoropolymer is not more than%, it is difficult to stably obtain high current efficiency even if the porosity and the water permeability are within the above range. The thickness of the second porous layer is selected to be 100 μm or less, preferably 50 μm or less in order to reduce the membrane resistance. The ion-exchange layer thus formed and the asymmetric porous layer can be laminated, and the first and second porous layers forming the asymmetric porous layer can be laminated by an ordinary hot press or the like. In addition, when a solution of a fluorine-containing ion exchange polymer having a SO 3 M group is used for forming the porous layer, the layers can be laminated by a wet film forming method.

本発明の含フッ素イオン交換膜を形成するイオン交換層
としては、上記−COOM基を有する含フッ素重合体の単層
からも構成できるが、好ましくは、該−COOM基をもつ含
フッ素重合体層と、その陽極側に存在させたイオン交換
基含有含フッ素重合体の複層から形成することが好まし
い。
The ion exchange layer forming the fluorine-containing ion exchange membrane of the present invention can be composed of a single layer of the above-mentioned fluorine-containing polymer having a —COOM group, but is preferably a fluorine-containing polymer layer having the —COOM group. And a multilayer of the ion-exchange group-containing fluoropolymer present on the anode side.

かかる陽極側層は、COOM基、及び/又はSO3M基を有する
含フッ素重合体の単層又は複層が用いられ、厚みは10〜
300μm、好ましくは50〜200μmが選ばれる。大きい強
度を付与するために、このイオン交換層に、耐食性を有
する含フッ素ポリマーからなる補強布を採用することも
できる。イオン交換層を構成する含フッ素重合体は少な
くとも二種の単量体の共重合体からなり、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。
As the anode side layer, a single layer or multiple layers of a fluoropolymer having a COOM group and / or a SO 3 M group is used, and the thickness is 10 to
300 μm, preferably 50 to 200 μm is selected. In order to impart high strength, a reinforcing cloth made of a fluorine-containing polymer having corrosion resistance can be adopted for the ion exchange layer. The fluoropolymer constituting the ion exchange layer is composed of a copolymer of at least two kinds of monomers, preferably a copolymer having the following polymer units (a) and (b).

(イ) −(CF2−CXX′)−, ここで、X,X′は、−F、−Cl、−H又は−CF3であり、
Aは、−SO3M,−CRfRf′OM又は−CO2M(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。Rf,Rf′は炭素数1〜10のパーフルオロア
ルキル基、Yは、次のものから選ばれるが、そこで、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。
(I) - (CF 2 -CXX ') -, Here, X and X ′ are —F, —Cl, —H or —CF 3 ,
A is, -SO 3 M, -CRfRf'OM or -CO 2 M (M is hydrogen, a alkali metal or hydrolysis, etc., .Rf represents a group converted into these groups, Rf 'from 1 to 10 carbon atoms The perfluoroalkyl group, Y, is selected from the following, where Z,
Z'is -F or a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and X, Y and Z each represent an integer of 1 to 10.

-(CF2)X-,-O-(CF2)X-, なお、上記重合体を形成する(イ)/(ロ)の組成比
(モル比)は、含フッ素重合体が上記イオン交換容量を
形成するように選ばれる。
-(CF 2 ) X -,-O- (CF 2 ) X- , The composition ratio (molar ratio) of (a) / (b) forming the polymer is selected so that the fluoropolymer forms the ion exchange capacity.

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=CFO(CF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fとの共重合体 CF2=CF2とCF2=CFO(CF2)2〜5SO2Fとの共重合体 CF2=CF2とCF2=CFO(CF2)1〜5COOCH3との共重合体 CF2=CF2とCF2=CFO(CF2)2〜5CO2CH3との共重合体 更には、CF2=CF2とCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2COOCH3
の共重合体が例示される。
The above-mentioned fluoropolymer is preferably a perfluorocarbon polymer, and preferred examples thereof include CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFO (CF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F. Copolymer CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFO (CF 2 ) 2-5 SO 2 F Copolymer CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFO (CF 2 ) 1-5 COOCH 3 Copolymer Copolymer CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFO (CF 2 ) 2-5 CO 2 CH 3 Copolymer Furthermore, CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF An example is a copolymer with 2 COOCH 3 .

上記含フッ素陽イオン交換膜は、そのままでも使用でき
るが、好ましくは、陽イオン交換膜の少なくとも一表面
に、特に好ましくは、少なくともイオン交換膜の陽極側
表面に塩素ガス開放のための処理を施すことにより、電
流効率の長期安定性を更に改良することができる。
The above-mentioned fluorine-containing cation exchange membrane can be used as it is, but preferably at least one surface of the cation exchange membrane, particularly preferably at least the anode side surface of the ion exchange membrane is subjected to a treatment for releasing chlorine gas. Thereby, the long-term stability of current efficiency can be further improved.

イオン交換膜の陽極側表面の塩素ガス開放性が、電流効
率の長期安定性に寄与する理由は必ずしも明らかではな
いが、恐らく下記の理由によるものと信じられる。
The reason why the chlorine gas release property of the surface of the ion exchange membrane on the anode side contributes to the long-term stability of current efficiency is not always clear, but it is believed that it is probably due to the following reason.

すなわち、塩素ガスが陽極表面に付着していると、塩素
ガスが膜内に侵入し、陰極側からの苛性アルカリと接触
し、塩化アルカリを生成する。苛性アルカリ濃度が低い
場合には、生成した塩化アルカリが膜内に析出するこな
く溶出されるが、水酸化アルカリ濃度が36重量%を越え
る水酸化アルカリの製造時には、生成した塩化アルカリ
が膜内に析出し、電流効率の長期安定性を損なわすもの
と説明される。しかし、かかる説明によって本発明が何
ら制限されないことは勿論である。
That is, when chlorine gas adheres to the surface of the anode, the chlorine gas penetrates into the film and comes into contact with caustic alkali from the cathode side to generate alkali chloride. When the caustic alkali concentration is low, the produced alkali chloride is eluted without depositing in the film, but when producing an alkali hydroxide having an alkali hydroxide concentration of more than 36% by weight, the produced alkali chloride is in the film. It is described that it precipitates on the surface and impairs the long-term stability of the current efficiency. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the above description.

該イオン交換膜の表面にガス開放のための処理を施す方
法としては、膜表面に微細な凹凸を施す方法(特公昭60
-26495号)、電解槽に鉄、ジルコニア等を含む液を供給
して、膜表面に親水性無機粒子をデポッジトする方法
(特開昭56-152980号)、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質層を設ける方法(特開昭56
-75583号及び特開昭57-39185号公報)等が例示される。
かかるイオン交換膜の表面のガス開放層は電流効率の長
期安定性を改良する効果のほかに電解下における電圧を
更に改良することができる。
As a method for treating the surface of the ion exchange membrane for releasing gas, a method of forming fine irregularities on the membrane surface (Japanese Patent Publication No. Sho 60).
-26495), a method of supplying a liquid containing iron, zirconia, etc. to the electrolytic cell to deposit hydrophilic inorganic particles on the membrane surface (Japanese Patent Laid-Open No. 56-152980), gas and liquid permeable electrode activity. A method of providing a porous layer containing particles not having the particles (JP-A-56
-75583 and JP-A-57-39185).
The gas releasing layer on the surface of such an ion exchange membrane can improve the voltage under electrolysis in addition to the effect of improving the long-term stability of current efficiency.

本発明の含フッ素陽イオン交換膜を使用して塩化アルカ
リ水溶液の電解を行なうプロセス条件としては、上記し
た特開昭54-112398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
(N)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50〜120℃,
5〜100A/dm2で電解される。かかる場合、塩化アルカリ
中のカルシウム及びマグネシウムなどの重金属イオン
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。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塩を塩化アルカリ水溶液
に添加することができる。
As the process conditions for electrolyzing an aqueous solution of alkali chloride using the fluorine-containing cation exchange membrane of the present invention, known conditions as described in JP-A-54-112398 can be adopted. For example, preferably 2.5 to 5.0 normal (N) aqueous solution of alkali chloride is supplied to the anode chamber, and water or diluted alkali hydroxide is supplied to the cathode chamber, preferably at 50 to 120 ° C.
It is electrolyzed at 5 to 100 A / dm 2 . In such a case, heavy metal ions such as calcium and magnesium in the alkali chloride cause deterioration of the ion exchange membrane, and therefore it is preferable to make them as small as possible. In addition, a salt such as hydrochloric acid can be added to the aqueous solution of alkali chloride in order to prevent the generation of oxygen at the anode as much as possible.

本発明において電解槽は、上記構成を有する限りにおい
て単極型でも複極型でもよい。また電解槽を構成する材
料は、例えば、塩化アルカリ水溶液の電解の場合には、
陽極室の場合には塩化アルカリ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、陰極室の
場合には水酸化アルカリ及び水素に耐性がある鉄、ステ
ンレス又はニッケルなどが使用される。
In the present invention, the electrolytic cell may be a monopolar type or a bipolar type as long as it has the above-mentioned configuration. The material constituting the electrolytic cell is, for example, in the case of electrolysis of an alkali chloride aqueous solution,
In the case of the anode chamber, those which are resistant to the aqueous solution of alkali chloride and chlorine, such as valve metal, titanium are used, and in the case of the cathode chamber, those which are resistant to the alkali hydroxide and hydrogen such as iron, stainless steel or nickel are used. It

本発明において電極を配置する場合、電極は複層膜に接
触して配置しても、また適宜の間隔において配置しても
よいが、特に本発明の場合、隔膜に電極を接触して配置
した場合、支障を伴うことなく低い膜抵抗に伴う、有利
な槽電圧が達成できる。
When the electrode is arranged in the present invention, the electrode may be arranged in contact with the multilayer film or may be arranged at an appropriate interval, but particularly in the case of the present invention, the electrode is arranged in contact with the diaphragm. In this case, an advantageous cell voltage with low membrane resistance can be achieved without hindrance.

[本発明の作用及び効果] 本発明において、イオン交換層と非対称多孔層との複層
構造をもつイオン交換膜が良好な電流効率、電解電圧の
長期安定性に寄与する理由理由は必ずしも明らかでない
が、恐らく下記の理由によるものと信じられる。イオン
交換層に接する第一の多孔層の陰極側にある相対的に透
水性の小さい第二の多孔層部分では電流は、主に抵抗の
高い含フッ素イオン交換ポリマー部分を通過していると
考えられる。この含フッ素ポリマーを通過する電流とイ
オン交換層を通過する電流のバランスで、イオン交換層
に接する第一の多孔層の孔内アルカリ濃度が定まると考
えられるが、電流効率を長期に安定して発現させるに
は、イオン交換層に接する水酸化アルカリ濃度を均一に
保つことが必要である。そのため、イオン交換層に接す
る第一の多孔層には高多孔度、高透水性が求められると
考えられる。また、第二の多孔層の透水性が大きいと、
陰極室内の高濃度アルカリが第一の多孔層内部に流入
し、イオン交換層が十分機能することができず、また第
二の多孔層の透水性が著しく小さいと前述のごとくイオ
ン交換層と多孔層の間に剥離が生じ、電流効率の低下が
生じると思われる。
[Operation and Effect of the Present Invention] In the present invention, the reason why an ion exchange membrane having a multilayer structure of an ion exchange layer and an asymmetric porous layer contributes to good current efficiency and long-term stability of electrolysis voltage is not always clear. However, it is believed that this is probably due to the following reasons. It is considered that the current is mainly passing through the high resistance fluorine-containing ion exchange polymer portion in the second porous layer portion having relatively small water permeability on the cathode side of the first porous layer in contact with the ion exchange layer. To be The balance of the current passing through the fluoropolymer and the current passing through the ion-exchange layer is considered to determine the alkali concentration in the pores of the first porous layer in contact with the ion-exchange layer. In order to make it manifest, it is necessary to keep the alkali hydroxide concentration in contact with the ion exchange layer uniform. Therefore, it is considered that high porosity and high water permeability are required for the first porous layer in contact with the ion exchange layer. Also, when the water permeability of the second porous layer is large,
If the high-concentration alkali in the cathode chamber flows into the first porous layer, the ion exchange layer cannot function sufficiently, and if the water permeability of the second porous layer is extremely small, the ion exchange layer and porous layer are It is believed that delamination occurs between the layers resulting in reduced current efficiency.

[実施例] 以下、実施例において更に説明するが、本発明はこれら
実施例によって何ら制限されるものではない。なお、実
施例および比較例における電解は有効通電面積0.25dm2
の電解槽を用い、陽極としてはチタンのパンチドメタル
(短径4mm、長径8mm)に酸化ルテニウムと酸化イリジウ
ムと酸化チタンの固容体を被覆したものを用い、陰極と
してはSUS 304製パンチドメタル(短径4mm、長径8mm)
を52重量%の苛性ソーダ水溶液中、150℃で52時間エッ
チング処理して得られたものを用いた。なお電解は陽極
・膜・陰極が接触するように配置させ、陽極質に5Nの塩
化ナトリウム水溶液を、陰極室に水を供給しつつ、陽極
室の塩化ナトリウム濃度を3.5Nにまた陰極室の苛性ソー
ダ濃度を20〜50重量%の任意の濃度に保ちつつ、90℃、
電流密度30A/dm2にて行なった。
[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to these examples. Incidentally, the electrolysis in Examples and Comparative Examples is effective energization area 0.25dm 2
The electrolytic cell used was a titanium punched metal (short diameter 4 mm, long diameter 8 mm) coated with ruthenium oxide, iridium oxide, and titanium oxide solid solution as the anode, and SUS 304 punched metal as the cathode. (Short diameter 4 mm, long diameter 8 mm)
Was used in a 52 wt% caustic soda aqueous solution at 150 ° C. for 52 hours for etching. The electrolysis is arranged so that the anode / membrane / cathode are in contact, and while supplying 5N sodium chloride aqueous solution to the anolyte and water to the cathode chamber, the sodium chloride concentration in the anode chamber is set to 3.5N and the caustic soda in the cathode chamber is supplied. While keeping the concentration at 20-50% by weight, 90 ℃,
The current density was 30 A / dm 2 .

実施例1 CF2=CF2/CF2=CFOCF2CF2CF2CO2CH3共重合体からなるイオ
ン交換容量1.44ミリ当量/g乾燥樹脂、厚み140μのフィ
ルムにCF2=CF2/CF2=CFOCF2CF2CF2CO2CH3共重合体からな
るイオン交換容量1.25ミリ当量/g乾燥樹脂20μを加熱圧
着によりイオン交換層となる積層膜を得た。
Example 1 CF 2 = CF 2 / CF 2 = CFOCF 2 CF 2 CF 2 CO 2 CH 3 Ion exchange capacity 1.44 meq / g dry resin, 140 μm thick CF 2 = CF 2 / CF 2 = CFOCF 2 CF 2 CF 2 CO 2 CH 3 An ion exchange capacity of 1.25 meq / g dry resin 20μ consisting of a copolymer was thermocompression bonded to obtain a laminated film as an ion exchange layer.

一方、粒径5μのZrO2を30重量%含有するメチルセルロ
ース、水、シクロヘキサノールシクロヘキサンからなる
混合物を混練し、ペーストを作成し、該ペーストをマイ
ラーフィルム上に塗布・乾燥することにより、ZrO2粒子
がフィルム面1cm2あたり4mg付着した多孔質層を形成さ
せた。かかるマイラーフィルム上に付着した多孔質層2
つの間に、CF2/CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2F共重合
体、イオン交換容量1.1ミリ当量/g乾燥樹脂からなる厚
さ20μのフィルムを挟み、両側から加熱圧着してマイラ
ーフィルム上の多孔層を転写することにより含フッ素イ
オン交換ポリマーが含有された多孔層Aを形成した。
On the other hand, a mixture of methylcellulose containing 30% by weight of ZrO 2 having a particle size of 5 μm, water, and cyclohexanolcyclohexane is kneaded to form a paste, and the paste is applied onto a mylar film and dried to obtain ZrO 2 particles. To form a porous layer having 4 mg per cm 2 of the film surface. Porous layer 2 attached on the mylar film
Between the two, CF 20 / CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F copolymer, ion exchange capacity 1.1 meq / g 20 μm thick film made of dry resin is sandwiched from both sides. The porous layer A containing the fluorine-containing ion exchange polymer was formed by transferring the porous layer on the Mylar film by heating and pressure bonding.

更に、CF2=CF2/CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2-SO2F共重合
体、イオン交換容量1.1ミリ当量/g乾燥樹脂にポリエチ
レンテレフタレートを体積比で35%混練した後、厚み20
μに薄膜化し、ポリエチレンテレフタレートを溶出後多
孔層となる多孔層Bの前駆体を形成した。これら多孔層
A、Bを、前記イオン交換層となる積層膜のイオン交換
容量1.25ミリ当量/g乾燥樹脂側に、イオン交換層側から
A、Bの順序に配列し、積層した後25%NaOH、70℃で16
時間加水分解した。
Furthermore, CF 2 = CF 2 / CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 -SO 2 F copolymer, ion exchange capacity 1.1 meq / g dry resin mixed with polyethylene terephthalate in a volume ratio of 35% And then thickness 20
A precursor for porous layer B, which becomes a porous layer after elution of polyethylene terephthalate, was formed into a thin film having a thickness of μ. These porous layers A and B were arranged in the order of A and B from the ion exchange layer side on the ion exchange capacity 1.25 meq / g dry resin side of the laminated membrane to be the above ion exchange layer, and after stacking, 25% NaOH , At 70 ℃ 16
Hydrolyzed for hours.

なお、上記多孔層A、Bのそれぞれを別途単独で加水分
解し、多孔度と透水性を調べたところ、多孔度はA=24
%、B=35%であり、透水性はA=20cc/hr・cm2・ato
m、B=0.2cc/hr・cm2・atomであった。かくして得られ
た含フッ素イオン交換膜を、多孔層A、Bの側を陰極側
に向けて配置した電解槽にて塩化ナトリウム水溶液の電
解を行なった。
The above-mentioned porous layers A and B were separately hydrolyzed separately, and the porosity and water permeability were examined. The porosity was A = 24.
%, B = 35%, and water permeability is A = 20cc / hr ・ cm 2・ ato
m and B were 0.2 cc / hr · cm 2 · atom. The thus-obtained fluorine-containing ion exchange membrane was electrolyzed with an aqueous sodium chloride solution in an electrolytic cell in which the sides of the porous layers A and B faced the cathode side.

電解の結果、陰極室から得られる水酸化ナトリウムの濃
度が49%のとき、電圧3.68V、電流効率95.5%であっ
た。
As a result of electrolysis, when the concentration of sodium hydroxide obtained from the cathode chamber was 49%, the voltage was 3.68V and the current efficiency was 95.5%.

[実施例2] 実施例1において、使用されたのと同じ含フッ素イオン
交換膜の両表面に、実施例1での多孔層Aと同様に製造
するが、ZrO2粒子がフィルム面1cm2当たり1mg付着した
多孔層からなる気泡開放層を加熱圧着により形成した。
[Example 2] The same procedure as in Example 1 was repeated except that the same fluorine-containing ion exchange membrane as that used in Example 1 was used, except that the ZrO 2 particles were added per 1 cm 2 of the film surface. A bubble release layer consisting of a porous layer having 1 mg attached was formed by thermocompression bonding.

かくして得られた含フッ素イオン交換膜を、実施例1と
同様にして塩化ナトリウム水溶液の電解を行なった。そ
の結果を表−1に示す。
The fluorine-containing ion exchange membrane thus obtained was electrolyzed with an aqueous sodium chloride solution in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table-1.

比較例1 実施例2において、多孔層Bを設けないこと以外は、実
施例2と同様のイオン交換層の多層膜、ZrO2多孔質層、
多孔層Aを用い膜を試作し、電解を行なった。結果を表
2に示す。
Comparative Example 1 In Example 2, a multilayer film of an ion exchange layer, a ZrO 2 porous layer, which is the same as in Example 2 except that the porous layer B is not provided,
A membrane was experimentally produced using the porous layer A, and electrolysis was performed. The results are shown in Table 2.

比較例2 実施例2において、多孔層Bのポリエチレンテレフタレ
ート含有量が25vol%であること以外は、実施例2と同
様のイオン交換層の多層膜、ZrO2多孔質層、多孔層Aを
用い膜を試作した。しかし陰極室苛性ソーダ濃度を49%
で電解を行なったところ、多層膜と多孔層Aの間で剥離
が生じ電圧は3.57Vと高く、電流効率も89.5%と低かっ
た。なお多孔層Bの透水性を別に測定したところ8×10
-4cc/hr・cm2・atomであった。
Comparative Example 2 The same procedure as in Example 2 except that the polyethylene terephthalate content of the porous layer B was 25 vol%, and a membrane using the same ion-exchange layer multilayer film, ZrO 2 porous layer, and porous layer A was used. Was prototyped. However, the concentration of caustic soda in the cathode chamber was 49%.
When electrolysis was carried out at 1, the peeling occurred between the multilayer film and the porous layer A, the voltage was as high as 3.57 V and the current efficiency was as low as 89.5%. When the water permeability of the porous layer B was measured separately, it was 8 × 10.
It was -4 cc / hr · cm 2 · atom.

実施例3 ポリテトロフルオロエチレン(以下PTFEと呼ぶ)のファ
インパウダーと液状潤滑材として白灯油の混合物を膜状
とした。白灯油を除去し、次いで直交する二方に延伸さ
せ、加熱処理によって安定化した多孔構造をもつ、孔径
2μ、気孔率70%、膜厚120μのPTFE多孔体を得た。
Example 3 A mixture of fine powder of polytetrofluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) and white kerosene as a liquid lubricant was formed into a film. White kerosene was removed and then stretched in two orthogonal directions to obtain a PTFE porous body having a porous structure stabilized by heat treatment, having a pore size of 2 μ, a porosity of 70%, and a film thickness of 120 μ.

次いで、上記PTFE多孔体/CF2=CF2/CF2=CFOCF2CF2CF2CO
2CH3共重合体膜(イオン交換容量1.44ミリ当量/g乾燥樹
脂、厚み20μ)/CF2=CF2/CF2=CFOCF2CF2CF2CO2CH3共重
合体膜(イオン交換容量1.25ミリ当量/g乾燥樹脂、厚み
40μ)の加熱圧縮により積層し、厚さ170μ層の三層隔
膜を得た。
Then, the above PTFE porous material / CF 2 = CF 2 / CF 2 = CFOCF 2 CF 2 CF 2 CO
2 CH 3 copolymer membrane (ion exchange capacity 1.44 meq / g dry resin, thickness 20μ) / CF 2 = CF 2 / CF 2 = CFOCF 2 CF 2 CF 2 CO 2 CH 3 copolymer membrane (ion exchange capacity 1.25 meq / g dry resin, thickness
40 μ) was laminated by heating and compression to obtain a 170 μ-thick three-layer diaphragm.

また、この三層隔膜のイオン交換容量1.25ミリ当量/g乾
燥樹脂の面に実施例1で用いた多孔層Aと、CF2=CF2/CF
2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2F共重合体、イオン交換容量
1.1ミリ当量/g乾燥樹脂(共重合体A)に粒径2μのSiO
2粒子を体積比で50%混練した後、厚み15μに薄膜化
し、SiO2を溶出後多孔層となる多孔層Bの前駆体をこの
順に積層した。
The ion exchange capacity of this three-layer diaphragm was 1.25 meq / g dry resin, and the porous layer A used in Example 1 and CF 2 = CF 2 / CF
2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F copolymer, ion exchange capacity
1.1 meq / g dry resin (Copolymer A) with 2μ particle size SiO
Two particles were kneaded at a volume ratio of 50%, and then thinned to a thickness of 15 μm, and a precursor of a porous layer B to be a porous layer after elution of SiO 2 was laminated in this order.

次に共重合体A4部と塩化ジルコニル8部をエタノール57
部と水31部からなる混合溶媒に溶解し混合液を得た。か
かる混合液を前記積層膜の多孔質体に含浸した後、直ち
に、オレイン酸ナトリウム1部とエタノール65部、水35
部からなる界面活性剤溶液に混合液を含浸した積層膜を
浸漬、共重合体と無機化合物とを凝集固定した。
Next, 4 parts of copolymer A and 8 parts of zirconyl chloride were mixed with 57 parts of ethanol.
Parts and 31 parts of water to dissolve in a mixed solvent to obtain a mixed solution. Immediately after impregnating the porous body of the laminated film with such a mixed solution, immediately 1 part of sodium oleate, 65 parts of ethanol, and 35 parts of water were used.
The laminated film impregnated with the mixed solution was dipped in a surfactant solution consisting of 1 part to coagulate and fix the copolymer and the inorganic compound.

更に、共重合体Aの酸型ポリマーの25エタノール溶液
に、平均粒径5μのZrO2を13%分散させた分散液を調合
し、この分散液をかかる積層膜の両面へ噴霧し、1cm3
当たり0.9mgのZrO2と共重合体Aからなる被膜を付着さ
せた。
Furthermore, a dispersion of 13% ZrO 2 having an average particle size of 5 μ was prepared in a 25 ethanol solution of the acid-type polymer of copolymer A, and the dispersion was sprayed on both sides of the laminated film to 1 cm 3
A coating consisting of 0.9 mg of ZrO 2 and Copolymer A was applied.

この膜を25%NaOH,70℃で16時間加水分解した後、PTFE
多孔体の面を陽極側に向け、電気分解を行なった。電流
効率95.2%,電圧3.15Vで49%の苛性ソーダが得られ、1
30日間電解を継続しても電流効率、電圧とも変化しなか
った。
The membrane was hydrolyzed at 25% NaOH, 70 ℃ for 16 hours and then treated with PTFE.
Electrolysis was performed with the surface of the porous body facing the anode. With a current efficiency of 95.2% and a voltage of 3.15V, 49% caustic soda was obtained.
Even if electrolysis was continued for 30 days, neither current efficiency nor voltage changed.

尚、多孔層Bを単独で分解し多孔度と透水性を調べたと
ころ多孔度50%、透水性0.2cc/hr・cm2atomであった。
Incidentally, when the porous layer B was decomposed by itself and examined for porosity and water permeability, the porosity was 50% and the water permeability was 0.2 cc / hr · cm 2 atom.

実施例4 実施例2において、多孔層Aにアスベストにテロラフル
オロエチレンとヘキサフルオロプロピレンノ共重合体か
らなるエマルジョンを付着させて焼成して得た多孔度35
%、透水性190cc/hr・cm2・atom、厚み40μmの多孔層
を用いた以外は実施例2と同じ多層膜、ZrO2多孔質層、
多孔層Bを用い膜を試作し電解を行なった。電流効率も
95.6%、電圧3.29Vで49%の苛性ソーダが得られ、130日
間電解を継続しても電流効率、電圧とも変化しなかっ
た。
Example 4 In Example 2, the porosity obtained by adhering an emulsion of terrafluoroethylene and hexafluoropropyleneno copolymer to asbestos in the porous layer A and firing the mixture.
%, Water permeability 190 cc / hr · cm 2 · atom, the same multilayer film as in Example 2 except that a porous layer having a thickness of 40 μm was used, a ZrO 2 porous layer,
A membrane was made as a prototype using the porous layer B and electrolysis was performed. Current efficiency also
95.6% and 49% caustic soda were obtained at a voltage of 3.29V, and the current efficiency and voltage did not change even after electrolysis for 130 days.

比較例3 実施例4において、多孔層Bを設けないこと以外は実施
例4と同様の多層膜、ZrO2多孔質層、アスベスト多孔層
を用い用い膜を試作し、電気分解を行なったところ、陰
極苛性ソーダ濃度49%で電流効率81%、電圧3.18Vであ
った。
Comparative Example 3 In Example 4, a membrane was experimentally produced using the same multilayer film, ZrO 2 porous layer, and asbestos porous layer as in Example 4 except that the porous layer B was not provided, and electrolysis was performed. The cathode caustic soda concentration was 49%, the current efficiency was 81%, and the voltage was 3.18V.

実施例5 実施例2において、多孔層BにCF2=CF2/CF2=CFOCF2CF(C
F3)OCF2CF2SO2F共重合体、イオン交換容量1.0ミリ当量/
g乾燥樹脂、厚み10μmのフィルムに、実施例1のZrO2
多孔質層で、ZrO2粒子の付着量が2mg/cm2の多孔質層を
加熱圧着した多孔層Bを用いたこと以外、実施例2と同
様の多層膜、ZrO2多孔質層、多孔層Aを用い膜を作成
し、電解を行なった。結果を第3に示す。
Example 5 In Example 2, CF 2 = CF 2 / CF 2 = CFOCF 2 CF (C
F 3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F copolymer, ion exchange capacity 1.0 meq /
g Dry resin, 10 μm thick film, ZrO 2 of Example 1
A multilayer film, a ZrO 2 porous layer, and a porous layer similar to those of Example 2, except that the porous layer B prepared by thermocompression bonding the porous layer having a ZrO 2 particle attachment amount of 2 mg / cm 2 was used. A film was prepared using A, and electrolysis was performed. The results are shown in the third.

尚、多孔層Bを単独で加水分解し多孔度、透水性を調べ
たところ多孔度12%、透水性0.4cc/hr・cm2・atomであ
った。
When the porous layer B was hydrolyzed alone and the porosity and water permeability were examined, the porosity was 12% and the water permeability was 0.4 cc / hr · cm 2 · atom.

比較例4 実施例5において、多孔層Bを形成する含フッ素イオン
交換ポリマーフィルムの厚みが5μであること以外は、
実施例5と同様の多層膜、ZrO2多孔質層、多孔層Aを用
い膜を試作し、電解を行なった。結果を表4に示す。
Comparative Example 4 In Example 5, except that the thickness of the fluorine-containing ion exchange polymer film forming the porous layer B was 5 μm.
A multi-layer film, a ZrO 2 porous layer, and a porous layer A similar to those in Example 5 were used as a prototype to perform electrolysis. The results are shown in Table 4.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】イオン交換膜法電解により水酸化アルカリ
を製造するに当たり、イオン交換基として−COOM基(M
は水素又はアルカリ金属を表わす)を有するイオン交換
容量0.8〜2.0ミリ当量/g乾燥樹脂、厚み5〜300μmか
らなるイオン交換層と、その陰極側に存在させた陰極側
に近い程透水性の小さい非対称性多孔層との複層構造を
有する含フッ素陽イオン交換膜を用いることを特徴とす
る水酸化アルカリの製造方法。
1. When producing an alkali hydroxide by electrolysis using an ion exchange membrane method, a --COOM group (M
Represents hydrogen or an alkali metal) having an ion exchange capacity of 0.8 to 2.0 meq / g dry resin and a thickness of 5 to 300 μm, and the water permeability becomes smaller as it is closer to the cathode side. A method for producing an alkali hydroxide, which comprises using a fluorine-containing cation exchange membrane having a multilayer structure with an asymmetric porous layer.
【請求項2】非対称性多孔層が、イオン交換層に接す
る、多孔度5〜95%、透水性1×10-2〜5×102cc/hr・
cm2・atomの第一の層と、該第一の層より透水性が小さ
い、多孔度80%以下、透水性1×10-3〜5cc/hr・cm2・a
tomの第二の多孔層とからなる請求項(1)の方法。
2. The asymmetric porous layer is in contact with the ion exchange layer and has a porosity of 5 to 95% and a water permeability of 1 × 10 −2 to 5 × 10 2 cc / hr.
cm 2 · atom first layer, water permeability lower than the first layer, porosity 80% or less, water permeability 1 × 10 -3 to 5 cc / hr · cm 2 · a
The method of claim 1 comprising a second porous layer of tom.
【請求項3】非対称性多孔層が、イオン交換容量0.5〜
1.5ミリ当量/g乾燥樹脂の−SO3M基(Mは上記と同じ)
を有する含フッ素イオン交換ポリマーを含有する請求項
(1)又は(2)の方法。
3. The asymmetric porous layer has an ion exchange capacity of 0.5-.
-SO 3 M group of 1.5 meq / g dry resin (M is the same as above)
The method according to claim (1) or (2), which further comprises a fluorine-containing ion exchange polymer having:
【請求項4】イオン交換層が−COOM基を有する第一の層
とその陽極側に存在させた第一の層より含水率の大きな
厚み10〜300μmの−COOM基、−SO3M及び/又はそれら
の混合系からなるイオン交換基を含む層からなる請求項
(1),(2)又は(3)の方法。
Wherein the first layer and -COOM group greater thickness 10~300μm moisture content than the first layer was present on the anode side having an ion exchange layer is -COOM group, -SO 3 M and / Or the method of (1), (2) or (3), which comprises a layer containing an ion-exchange group consisting of a mixed system thereof.
【請求項5】無機物粒子からなる気泡解放層をイオン交
換膜陽極側及び/又は陰極側の表面に結合させた請求項
(1)〜(4)のいずれか一つの方法。
5. The method according to claim 1, wherein a bubble releasing layer made of inorganic particles is bonded to the surface of the ion exchange membrane on the anode side and / or the cathode side.
【請求項6】水酸化アルカリの濃度が、42重量%以上で
ある請求項(1)〜(5)のいずれか一つの方法。
6. The method according to claim 1, wherein the concentration of the alkali hydroxide is 42% by weight or more.
JP1152143A 1989-06-16 1989-06-16 Method for producing alkali hydroxide Expired - Fee Related JPH0756079B2 (en)

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