JPS59113193A - 改造イオン交換膜法電解槽 - 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】 本発明は改造イオン交換脱法電解槽に関し、詳しくは単
極式隔膜電解槽を改造しイオン交換脱法電解槽とした塩
化アルカリ電解槽に関するものである。

塩化アルカリの電解、特に食塩水の電解による苛性ソー
ダの製造法では現在、水銀法、隔膜法及びイオン交換膜
法の３法があることは周知である。水銀法は得られる苛
性ソーダの濃度が高く、また食塩の含有量も少ないこと
から一時期我が国において全盛を誇ったが、現在では環
境汚染の問題から全面廃止の運命にあシそれに代るもの
として隔膜法への転換が急速に進んだ。

しかしこの隔膜法においては得られる電解液が希薄であ
るため濃縮をして約５０％の苛性ソーダにしなければな
らない上１に食塩が通常１％程度含まれており、この苛
性ソーダを使用する需要家の製品又は装置材料に悪影響
を及ぼす原因にもなると云う欠点を有している。

これらの欠点を改善したものとして近年脚光を浴びてい
るのがイオン交換膜法であジ、アスベスト等の隔膜に代
えてイオン交換樹脂を陰陽両極間に設置し、高純度の苛
性ソーダを高濃度で得る方法である。

従って品質が良く需要家の要求に適合する苛性ソーダを
得るためにはイオン交換膜法を採用するのが現状では最
良の方法である。しかし既に隔膜法電解槽を設置し７て
いる場合には、その設備を閉鎖し、イオン交換膜法へと
全面転換をするのでは企業は大きな負担を強いられるこ
とになる。そのため一方では隔膜法で得られる苛性ソー
ダを精製し、その品質を同上させる工夫がなされており
、また一方では既設の隔膜法電解槽をイオン交換脱法電
解槽へと改造する検討がなされている。本発明はその隔
膜法電解槽を改造したイオン交換脱法電解槽に係るもの
であシ、さらに詳しくはフッカ一式Ｈ型、ダイヤモンド
ジャムロック式ＤＳ型等に代表される単極式ボックス型
陽極又はエキスバンド型陽極を有する隔膜法電解槽を改
造したイオン交換脱法電解槽に係るものである。

隔膜法電解槽をイオン交換）摸法電解槽に転換する例と
しては特開昭５７−９８６１３８、同５７−１ｉＳ４９
９２、同５７−１６４９９３号各公報を始めとして数多
くの提案がなされているが、その基本＼思想は電解槽の
構造自体にはあまシ手を加えずに陰極もしくは陽極をイ
オン交換膜で包み込むものである。これらの方法におい
てはイオくなる上に加工に要する費用が高くなる欠点が
ある。さらに円筒状或いは袋状に加工すれば必然的に膜
の接合部が生じる訳であシ、この接合には加熱融着、高
周波シール等の方法がとられているものの長期運転に対
してはその技術的信頼性に問題がある。

本発明は上記欠点を解決し単極式隔膜槽の構造を極力活
用し、イオン交換膜の成形・加工を必要としない改造イ
オン交換脱法電解槽を提供するものである。即ち本発明
の改造イオン交換脱法電解槽は、単極式隔膜電解槽の陽
極構造体に対応して、陰極構造体、イオン交換膜及び陽
極室を１−次組み込んだ一体構造を該陽極構造体と組み
合せて電解槽としたことを特徴とするものである。この
場合、陽極構造体と、前記陰極　５− 構造体、イオン交換膜及び陽極室を組み込んだ一体構造
体との組み合せ位置関係については制限はなく、上下、
左右いかなる構造をもとシ得ることを特徴とするもので
ある。

以下、添付図面に従って本発明の実施態様を説明する。

第１図は陽極構造体の一例を示する斜視図であシ、１の
鉄板、銅板またはこれらをクラッドした基板上は耐食性
シート１′で覆われ、有孔性金属陽極１４は基板１に対
して垂直に複数個が並び導電棒１４′によって支持され
、また基板１と電気的に接続している。第２図は陰極構
造体、イオン交換膜及び陽極室を組み合せて一体構造と
したものの一例を示す斜視図であり、Ａは陽極室、Ｃは
陰極及び陰極室からなる陰極構造体を示し、２′は陰極
ターミナルである。１３は電解室保持板であり、対向す
る２枚の板を図示する如く間に陰極、陰極室、イオン交
換膜及び陽極室をはさみ一体構造を構成させる。この両
者を組み立てるに当ってはイオン交換膜が傷っが　６− ぬ様に陽極の上端部にガイドを取り付けることが望まし
い。第５図はその一例であり、２４はガイドを示してい
る。但し、ガイドの形式はこれに限定されるものではな
い。また組み立てに当っては第２図に示す如く一体構造
を予め組み立てることをせずに陽極構造体上にイオン交
換膜を介在させながら陽極室、陰極構造体を交互にセッ
トしてゆき、最後に対向する支持板によって締めつける
方法を採ることも可能である。

基板と構造体との締めつけは第４図に示すように陰極室
枠及び陽極室枠の下部にある支持フランジ２０′と基板
１とをクランプ或いはボルト等の支持具２０によって締
めっけること等によって行うことができる。

次に陽極室枠及び陰極構造体について記述する。陽極室
枠２１は第５図に示す通りコの字状になっており開放底
部には前述の支持フランジ２０’がある。２３は塩水及
び塩素ガス出口である。図では１個を示しであるが、塩
水循環量を考慮し、また塩素ガス抜きを良くするため複
数個設けることもあり得る。２２は塩水入口を示す。陰
極構造体の例を第６図及び第７図に示しである。第６図
は陰極室枠１５に陰極１６′（ｉ−その断面図がＵ字状
になる様に組み込んだものであり、第７図は室枠１５の
両面に陰極１６を組み込んだものを示している。１９は
苛性ソーダ液出口及び水素ガス出口を示しており、２３
の塩水及び塩素ガス出口と同様の理由により複数個設け
ることもできる。１８は苛性ソーダ液入口を示す。これ
ら陰極構造体の陰極１６に接してイオン交換膜をとりつ
けるために例えば第８図に示す通９枠１５の内側面に切
り込みを入れることが好ましい。イオン交換膜１７を取
り付けた場合の断面図を第９図、第１０図に示す。

第９図は第６図に示す構造体の場合であり、第１０図は
第７図に示す構造体の場合である。これら第６図〜第１
０図で明らかな通り、本横遺体に取り付けるイオン交換
膜１７はシート状であるので必要な大きさに切断するだ
けで済み、筒状、或いは袋状に加工する必要はなく、従
つて接合部分も存在しないという利点を有する。

また接合加工によるロスが生じない上に非電解面をも包
むために生ずる利用率の低下がなく、陰・陽極間距離を
せばめることかできるので低電圧で運転可明である。

陽極構造体、イオン交換膜を保持した陰極構造体及び陽
極室枠を組み合せた槽体の断面図を第１１図及び第１２
図に示す。第１１図は第６図に示す陰極構造体を組み合
せた場合を示し、第１２図は第７図に示した陰極構造体
を組み合せた場合を示す。いずれの場合においても陰極
構造体の底部には空間部分がとられていることから陽極
室は陽極室枠２１、イオン交換膜１７、基板１上の耐食
性シート１′及び陰極室枠１５の一部により囲まれた単
位電解槽当シーの陽極室が形成されている。一方陰極室
は各陰極室枠１５とイオン交換膜１７とによって囲まれ
た複数個の室を形成している。尚、必要に応じて陰極構
造体の底部の空間部分をなくシ、第７，１゜及び１２図
に示す構造を一部変更して第７’、　１０’　９− 及び１２′図に示す如く陽極室を個々に分離し、第１４
図に示す塩水供給ヘッダー３を介しての連結方式もとシ
得る。第１３図及び第１４図は本発明の電解槽の組立て
完成図であり、前記各個独立の陰極室は８の苛性ソーダ
液へラダー及び９の水素ガスセパレーターを介して各室
が連結する形になり、陰極は陰極ブスバー２によって電
気的に接続されている。また水素ガスセパレーター９と
陰極室を結ぶ配管、水素ガスセパレーター９と苛性ソー
ダ液ヘツダー８を結ぶ配管、塩素ガスセパレーター４と
各室枠単位の陽極室を結ぶ配管及び塩水供給ヘッダー５
と塩素ガスセパレーター４とを結ぶ配管は便宜上釜１本
を図示しであるのみであるが既述の通り塩素及び水素ガ
スの分離を良くするため及び液循環量を増加或いは調節
するために複数本設置することも本発明の範囲に含むも
のである。尚、ここで５は供給塩水入口、６は塩素ガス
出口、７は戻り塩水出口、１０は循環苛性ソーダ液入口
、１１は水素ガス出口、１２は苛性ソーダ液出口−１　
ロー である。

以上の通り本発明に従えば比較的安価に、しかもあまシ
手を加えることがなく隔膜法電解槽をイオン交換脱法電
解槽に改造することが可能であシ、また膜の接合加工を
必要としない為、長期安定運転が可能であシ、さらに膜
の利用率を高めることができるのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１図は陽極
構造体の一例を示す斜視図、第２図は陰極構造体、陽極
室及びイオン交換膜を組み合せ一体構造としたものの一
例を示す斜視図１第５図は陽極上に取り付けるガイドの
一例を示す斜視図、第４図は基板と枠との締めつけの一
例を示す断面図、第５図は陰極室枠の斜視図、第６図及
び第７図はそれぞれ陰極室枠及び陰極よシなる陰極構造
体の例を示す斜視図、第７′図は第７図の底部空間部を
なくしたものの斜視図、第８図は脱取シ付は月切シ込み
の一例を示す斜視図、第９図及び第１０図はそれぞれ第
６図及び第７図の陰極構造体にイオン交換膜を取り付け
た場合の断面図、第１０′図は第７′図にイオン交換膜
を取り付けた場合の断面図、第１１図、第１２図及び第
１２′図は陽極構造体、イオン交換膜、陰極構造体、陰
極室枠の組み立て断面図、第１３図及び第１４図は組み
立て完成図の一例であシ、第１５図は斜視図、第１４図
は支持板方向よシ見た場合の側面図である。 １・・・・・・基　板 １′・・・・・・耐食性シート ２・・・・・・陰極ブスバー ２′・・・・・・陰極ターミナル ３・・・・・・塩水供給ヘッダー ４・・・・・・塩素ガスセパレーター ５・・・・・・供給塩水入口 ６・・・・・・塩素ガス出口 ア・・・・・・戻り塩水出口 ８・・・・・・苛性ソーダ液へラダー ？・・・・・・水素ガスセパレーター １０・・・・・・循環苛性ソーダ液入口１１・旧・・水
素ガス出口 １２・・・・・・苛性ソーダ液出口 １３・・・・・・電解室保持板 １４・・・・・・陽　極 １４′・・・・・・導電棒 １５・・・・・・陰極型枠 １６・・・・・・陰　極 １７・・・・・・イオン交換膜 １８・・・・・・苛性ソーダ液入口 １９・・・・・・苛性ソーダ液及び水素ガス出口２０・
・・・・・電解室枠支持具 ２０′・・・・・・支持用７ランジ ２１・・・・・・陽極室枠 ２２・・・・・・塩水入口 ２５・・・・・・塩水及び塩水ガス出口２４・・・・・
・ガイド Ａ・・・・・・陽極室 Ｃ・・・・・・陰極構造体 出願人代理人　古　谷　　　　馨 １３− 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　６　　図 第　　７　　図 第７′図 第　　８　　図 ２０′ ９　図　　　　第１ｏ図 第１１図 第１２図 ｉ４’　　１４ 第１３図 第１４図 １　事件の表示 特願昭５７−２２１３７０号 ２　発明の名称 改造イオン交換脱法電解槽 ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 関東電化工業株式会社 ４代理人 昭和５８年３月２９日（発送日） ６　補正の対象 明細書の発明の詳細な説明及び図面の簡単な説明の欄並
びに図面 ７　補正の内容 　１− （１）　　明細書９頁末行〜１０頁１行「第７′・・・
・・・・・・１２′図」を「第１５．１６及び１７図」
と訂正 （１）同１１頁下から４行「第７′図」を「第１５図」
と訂正 （１）同１２頁２行「第１０′図は第７′図」を「第１
６図は第１５図」と訂正 （１）同１２頁４行「第１２′図」を「第１７図」と訂
正 （１）第７′図、第１０′図及び第１２′図を別紙複写
図面に赤字で示す如くそれぞれ第１５図、第１６図及び
第１７図と訂正

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　単極式隔膜電解槽の陽極構造体に対応して陰極構造
   体、イオン交換膜及び陽極室を順次組み込んだ一体構造
   を該陽極構造体と組み合せ電解槽としたことを特徴とす
   る改造イオン交換脱法電解槽。 ２　陽極構造体カー鉄板、銅板、またはこれらをクラッ
   ドした基板上が耐食性シートで覆われ、金属陽極が基板
   に対して垂直に複数個、基板と電気的に接続され組み立
   てられている特許請求の範囲第１項記載の改造イオン交
   換脱法電解槽。 ３　陰極室枠により支持された有孔性陰極に接してイオ
   ン交換膜を取シ付ける特許請求の範囲第１項記載の改造
   イオン交換脱法電解槽０４　陰極室枠がコの字状であシ
   、陰極がその開放部において曲面を形成し、断面図がＵ
   字状となっている陰極が支持され、単位陰極構造体を形
   成している特許請求の範囲第１項記載の改造イオン交換
   脱法電解槽。 ５　陰極室枠の両面に陰極が支持され単位陰極構造体を
   形成している特許請求の範囲第１項記載の改造イオン交
   換脱法電解槽。 ６　各陰極室が苛性ソーダ液ヘツダー及び水素ガスセパ
   レーターと配管的に連結している特許請求の範囲第１項
   記載の改造イオン交換脱法電解槽。 ７　陽極室枠、イオン交換膜、基板上の耐食性シート及
   び陰極室枠の一部によシ囲まれ、単位電解槽ａｂ−の陽
   極室が形成されている特許請求の範囲第１項記載の改造
   イオン交換脱法電解槽。