JPS5857512B2 - アルカリ金属塩化物を電解する方法及びこの方法を実施するための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、下部に複数の溝状凹部が部列的に設けられた
は！水平状の複数の陽極を具備した水銀法電解槽を用い
てアルカリ金属塩化物を電解する方法及びこの方法を実
施するための装置に関するものである。

アルカリ金属塩化物の電解において、ガスが発生する陽
極での電極電圧がその熱力学的平衡状態に対応するもの
よりも高いことは公知である。

過電圧の一部をなすものと説明されるこの現象は、電解
によって生成される気泡が陽極表面の一部分を覆いかつ
この部分での電流の流れを妨げるということに起因する
。

この結果、電流が予め決められている場合、上述の現象
に対応する大きな電流が上記被覆部分に近接した陽極部
分を通じて流れてし寸う。

この局部的な電流密度の増加はこの領域にｐいて電圧上
昇を必然的にもたらす。

この電圧上昇ははソ定量的に熱に交換されて陽極表面の
温度が上昇すん陽極表面に集オるガスは電解質との急速
な熱交換を妨害するので、前記Ｖ熱の放散は比較的不良
となる。

そして最終的には、工業的電解の場合、電極表面の極微
小領域は１００℃を遥かに越えうる温度に加熱され、こ
のことはとりわｌ極の腐蝕が生じる原因となる。

上述の如き経済的に望ましくない過電圧を減少させかつ
電極表面への攻撃（即ち腐蝕作用）を抑制するために数
多くの提案がなさ力できた。

こいために、発生した塩素ガスを出来るだけ速やかに排
出させるための多数の円形の孔又はスロットが陽極に設
けられる（ドイツ連邦共和国躬許出願公開第１．６６７
．８１２号明細書及び第１，７９２゜１８３号明細書、
イギリス国特許第１，２２９゜４０２号明細書）。

この場合、ガス通過部分の割合は通常１５〜３５条のオ
ーダーである。

これより大きなガス通過領域は回避される。

何故ならば、有効電流密度が犬きくなり過ぎ、この結果
活性化過電圧（Ｄｕｒｃｈｔｒｉｔｔｓｕｂｅｒｓｐａ
ｒｎｕｎｇ ）が上昇するからである。

金属陽極の構成についての多数の提案は同一目的のため
に行われた。

この陽極は、例エバエクスパンドメタル、スロット付き
薄板或いは織布と同一配列の構成からなっている。

上述の如き提案においては、可能な限り短かいバスでガ
スが電解質表面に上昇する。

こい場合電解質の静水圧力（Ｈｙｄｒｏｓｔａｔ １ｓ
ｃｈｃｎ Ｄｒｕｃｋ ）によりガスに内圧するポテン
シャル・エネルギーは不規則に消失する。

より正確に言えば、電解質は無秩序な渦巻流となる。

最終的には、塩水（Ｓｏｌｅ）中に分散された気泡が陽
極及び陰極間の間隙に存在してしまうことは避けられｆ
Ｘイ。

電解によって発生するガスの流路の構成に関する他の提
案はドイツ連邦共和国実用新案登録第７．２０７，８９
４号に記載されている。

この場合には、流路は電極の一方の表面に少なくとも近
接しかつこの表面に向けて拡大される。

そしてこの流路としては特にベンチュリ型のものが用い
られる。

この提案はかなり著しい進歩をもたらすにも拘らず、流
路から出るガスが陽極及び陰極間の間隙に流れ込む液体
の吸引領域に達してこの液体に連行されることを完全に
は阻止できない。

アルカリ金属塩の電解のために用いられかつ流動水銀奪
極を有する電解槽の他の操作方法においては、電解槽の
被い剖と底部とが互いに平行であって同一間隔で配置さ
れかつ水平線に対し２〜８５゜の角度で以って傾斜し、
捷たこの電解槽はほぼ最上位の縁部オで電解質によって
充填される（ドイツ連邦共和国特許出願公告第１，４６
７．２３７号）。

このように配置する目的は、気泡の浮力を電解質に伝達
することと、気泡が陽極から速やかに放出されるように
電解槽内で循環運動を引起させることとにある。

これに関連して、孔あき陽極が好ましくかつまた気泡を
陽極端部に導びぐために切欠き部又はスロットる具備す
る陽極が用いられてよいということも述べられている。

しかしながらこの方法は次のような欠点を有している。

即ち、全高（Ｂａｕｈｏｈｅ ）が犬なることを前提と
していること、電解槽の最上位の縁部に寸で電解質が次
項さ力るために電解槽の被い部の領域において閉塞の問
題（Ｄ ｉｃｈｔｕｎｇｓｐｒｏｂｌｅｍ ）が生じる
ことである。

この閉塞の問題は電解槽の傾斜の増大につれて増す静水
圧力によって一層大きくなる。

この場合においてもまた、電解質の吸引作用によって、
上昇する気泡が陽極及び陰極間の間隙に連行されること
を防止できない。

最終的には、陽極上方における電解質の強制的な循環運
動が陽極下方にて生ｅ、されたガスの自由な排出を妨げ
てしまう。

本発明の目的は、公知の欠点を除去し、付加的な構成に
要するコストを必要とせず、現在の装置に僅かな変更を
加えるだけで実施可能であり、特に、生成された塩素ガ
スを高度に除去することによって塩水い運動が妨害され
ないようにした装置を提供することである。

この装置によって、これまで遭遇していた陽極の腐蝕の
問題が除去されるか或いは少くとも大幅に減少する。

この目的は次のようにして達成される。

即ち、下部に複数の溝状凹部（チャンネル状又はグルー
プ状）が並列的に設けられたは！水平状の複数の陽極を
具備した水銀法電解槽を用いてアルカリ金属塩化物を電
解する方法において。

（ａ）前記陽極と陰極との間に形成される間隙から塩素
を流出させるための第１領域と （ｂ） 前記間隙に電解液を流入させるための第２領
域と が互いに空間的に分離された状態にて前記複数の陽極間
に形成されるように、前記複数の陽極の配列及び／又は
前記溝状凹部の底部の水平線に対する傾斜方向を選択す
る。

またこの方法を実施するために、下部に複数の溝状凹部
が並列的に設けられたはマ水平状の複数の陽極を具備し
た水銀法電解槽からなるアルカリ金属塩化物を電解する
装置に吠いて、互いに隣接する前記陽極間に仕切部を設
けてこれらの陽極問い領域を第１領域と第２領域とに分
離し、前記陽極と陰極との間に形成される間隙から主と
して前記第４領域を通じて塩素を流出させかつ主として
前記第２領域を通じて前記間隙に電解液を流入させるよ
うに、互いは隣接する前記陽極に設けられた前記溝状凹
部（ハ）底部が水平線に対して夫々同一方向に傾斜して
いる。

更に曾た、下部に複数の溝状凹部が並列的に設けられた
はマ水平状の複数の陽極を具備した水銀法電解槽からな
るアルカリ金属塩化物を電解する装置において、前記陽
極と陰極との間に形成される間隙かυ霊素を流出させる
第１領域と前記間隙へ電解液を流入させる第２領域とが
空間的に互いに分離されるように、互いに隣接する前記
陽極に設けられた前記溝状凹部の底部が水平線に対して
互いに反対力向に傾斜している。

本発明は種々の態様で実施可能である。

例えば、陽極には一様に同じチャンネル状又は溝状の凹
部が設けられていてよ−即ち、互いに隣接する２つの陽
極間のは！中間に仕切壁を設ける場合には一定の深さの
凹部が設けらｔまた例えばグラファイト陽極が用いられ
てよい。

この仕切壁によって、一方の陽極の凹部から出るガス−
塩水分散液と、他方の陽極及び陰極（水銀婆極）間に形
成された間隙に流入する塩水との混合が防止さ力る。

更に他の実施態様にｐいては、仕切壁がまた用いら力か
つチャンネル状又は溝状の凹部の深さを水銀の流動方向
に増大させることによって、ガス−塩水分散液が水銀の
流動方向と同一方向に流動しかつこの場合水銀がガス−
塩水の流動を促進□せるようにしてよい。

特に有利な実施態様に唱いては、互いに隣接する陽極の
チャンネル状又は溝状の凹部Ｖ底部力泳平線から互いに
反対方向、例えば一方が上向きにかつ他方が下向きに傾
斜するようにしてもよい。

この場合、陽極列の互いに隣接した夫々の陽極間に形成
される間隙にくいてはガスの流出と塩水の流入とが一つ
置きに行われることになる。

この結果、流出したガス−塩水分散液と陽極及び陰極間
の間隙に流入した塩水との混合が次の場合にのみ防止さ
れる。

即ち、互いに隣接した流入領域と流出領域とを陽極の長
さｆ？Ｌｖｆ空間的に分離する。

これによって仕切壁が不要となる。

チャンネル状又は溝状の凹部は陽極の下側表面の２０〜
８０優、好曾しぐは４０〜６０％を占めるのが連焼であ
る。

製造技術上の理由から、凹部は通常同一幅に形、ｉされ
る。

本発明は通常の材料からなる陽極について適用されてよ
い。

グラファイト０如き炭素からなる望寸しい陽極において
は、凹部は輪削機（Ｆｒａｓｅ）によって最も簡単に形
成され得る。

例えば表面が活性化されたチタンからなる金属陽極の場
合、これが活性化される前に溝付け（Ｆａｌｚ ）やプ
レスのような連焼な造形工程（Ｆｏｒｒｎｇｅｂｕｎｇ
）によって凹部を形成するのが好普しい。

凹部の形成に際しては、陽極の全厚に亘って延びる開口
（Ｄｕｒｃｈｂｒｕｃｈ ）又は孔が出来るのを避ける
ように注意を払うべきである。

何故ならば、上記の開口又は孔によって所定方向に導か
れかつこのために速やかに流れるガス−塩水流あるいは
塩水流に悪影響を及ぼす乱流が生じてし筐うからである
。

本発明は浅い水銀法電解槽を使用することを可能にする
。

本発明による配置は電解槽の傾斜には依存しない。

陽極の被い部に近接した電解槽空間の上部がガスによっ
てのみ充填されるので、閉塞の問題は生じない。

低圧にすることによってガスの逃出は確実に防止され得
る。

陽極下方ではガス−塩水流体の流速は例えば約１ｍ／３
ｅｃのオーダーであるから、気泡い付着が妨げられかつ
陽極表面全体に亘って均一な温度が保証される。

最終的には、その大きい流速のために陽極の最適な冷却
が確実に行われる。

次に本発明を実施例に付き添付図面を参照して更に詳細
に謂明する。

第１図、第３図及び第５図に示す電解槽は左から右へ水
銀を流動せしめる同一の電解槽底部１を夫々具備してい
る。

陽極２ば、通常の方法で電解槽被い部４を通じて延びる
シャフト３を有している。

この電解槽にはは’ｙＨ線５まで塩水が充填されている
。

第１図によれば、陽極２の活性側（Ａｒｂｅｉｔｓｓｅ
ｉｔｅ）には断面長方形の凹部６が一様に設けられてい
る。

電解槽底部１と陽極２とは同じ傾斜を有しているので、
電解によって生皮された塩素ガスは分散状態で左方に流
動して陽極２端部から流出しかつ最終的にはガス空間７
に侵入する。

塩素ガスが除去された新鮮な塩水は一定した循環運動に
よって電極即ち陽極及び陰極間の間隙８に流入する。

仕切壁９によって、塩素の流出用及び塩水の流入用の空
間的に分離された領域が夫々形成される。

このようにして、ガス−塩水分散液が互いに隣接した陽
極２において間隙８に流入する塩水に連行されて間隙８
内に侵入することが確実に防止される。

第３図及び第４図に示す他の実施例によれば、陽極２の
凹部６は水銀の流動方向に大きくなっている。

この場合、ガス−塩水分散液は右に流動し。かつこの分
散液の流速は水銀流による運動成分によって増大する。

１．＋仕切壁９によって、ガス−塩水分散液が互いに隣
接した陽極２下の間隙８に流入した塩水により連行され
ることが防止される。

第５図及び第６図に示す更に他の実施例によれば、上記
の仕切壁９は必要でない。

こい場合、互いに隣接した陽極２の凹部６い底部が互い
に反対の方向に傾斜している。

これによって、ガス−塩水分散液が第１の陽極２に関し
右方向に流動しかつオたこれに隣接する第２の陽極２に
関し左方向に流動する。

この分散液は共通のガス流出領域１０内に流れ込む。

塩水は塩水流入領域１１を通じて供給される。

この領域は、２つの陽極２の長さだけ互いに離れて存在
している。

即ち、例えば１つの塩水流入領域は第２の陽極２の右側
にオた第３の陽極２の左側に位置している。

１つの陽極２の長さ分だけ空間的に互いに分離されたガ
ス−塩水分散液の流出領域と塩水の流入領域とによって
、間隙８内に流入する塩水中にガスが連行されることが
確実に防止される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を水銀法電解槽に適用した実施例を示すも
のであって、第１図は一様なチャンネル状又は溝状凹部
が設けられた陽極と仕切壁とを夫夫具備する水銀法電解
槽の概略図、第３図はチャンネル状又は溝状凹部が水銀
流の方向に深くなっている陽極を有する水銀法電解槽の
概略図、第５図はチャンネル状又は溝状凹部の底部が水
平線に対して互いに反対方向に傾斜している陽極を具備
する水銀法電解槽の概略図、第２図、第４図及び第６図
は互いに隣接する陽極において例えば断面長方形のチャ
ンネル状又は溝状凹部の夫々の方向を示す、第１図、第
３図及び第５図に関する陽極部分０拡犬図である。 なお図面に用いられている符号において、２は陽極、６
は凹部、７はガス空間、８は間隙、９は仕切壁、１０は
ガス流出領域、１１は塩水流入領域である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下部に複数の溝状凹部が並列的に設けられたはｙ水
   平状の複数の陽極を具備した水銀法電解槽を用いてアル
   カリ金属塩化物を電解する方法において、 （ａ） 前記陽極と陰極との間に形成される間隙から塩
   素を流出させるための第１領域と （ｂ） 前記間隙に電解液を流入させるための第２領
   域と が互いに空間的に分離された状態にて前記複数の陽極間
   に形成されるように、前記複数の陽極の配列及び／又は
   前記溝状凹部の底部の水平線に対する傾斜方向を選択す
   るようにしたことを特徴とするアルカリ金属塩化物々電
   解する方法。 ２ 下部に複数の溝状凹部が並列的に設けられたは！水
   平状の複数の陽極を具備した水銀法電解槽からなるアル
   カリ金属塩化物を電解する装置にｐいて、互いに隣接す
   る前記陽極間に仕切部を設けてこれらの陽極間の領域を
   第１領域と第２領域とに分離し、前記陽極と陰極との間
   に形成される間隙から主として前記第１領域を通じて塩
   素を流出させかつ主として前記第２領域を通じて前記間
   隙に電解液を流入させるように、互いに隣接する前記陽
   極に設けられた前記溝状凹部の底部が水平線に対して夫
   々同一方向に傾斜していることを特徴とするアルカリ金
   属塩化物を電解する装置。 ３ 下部に複数の溝状凹部が並列的に設けられたは寸水
   平状の複数の陽極を具備した水銀法電解槽からなるアル
   カリ金属塩化物を電解する装置にｐいて、前記陽極と陰
   極との間に形成される間隙から塩素を流出させる第１領
   域と前記間隙）へ電解液を流入させる第２領域とが空間
   的に互いに分離されるように、互いに隣接する前記陽極
   に設けられた前記溝状凹部の底部が水平線に対して互い
   に反対方向に傾斜していることを特徴とするアルカリ金
   属塩化物を電解する装置。