JPS59182983A - 電解方法及びそれに用いる電解槽 - 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】 本発明は主としてアルカリ金属ハロゲン化物水溶液、特
に塩化アルカリ塩水溶液の電解方法及びそれに用いる電
解槽に関する。

詳しくは、電解隔膜として陽イオン交換膜を用いた水平
型電解槽において低い電解電圧で、主として高品質の苛
性アルカリを効率良く得るための方法及び装置に関する
ものである。

水平型電解槽は、水平に張設された隔膜によって上部の
陽極室と下部の陰極室とに区画され、一般に目的とする
電解生成物、例えば苛性アルカリは陰極室で生成するた
め、隔膜を通して陽極室へ移動することがないという利
点から、従来工業的に可成り利用されて来た。

また、水平型電解槽の最も典型的な例として、水平型電
解槽があるが、陰極に用いる水銀が環境汚染物質である
ため、近い将来休止すべき運命にある。か力）ろ水銀陰
極電解槽を、水銀を用いない隔膜法電解槽に、極力少な
い費用を以って転換せんとすれば必然的に水平型の隔膜
法電解槽に改造することとなり、かような水平型隔膜法
電解槽で、水銀法に劣らぬ品位の電解生成物を、高い電
流効率を以って生産する方法の開発は当業界の直面する
重要課題である。

上記水銀性電解槽を水平型隔膜法電解槽に転換する方法
が特公昭５ｇ−２５５５７号公報に開示されているが、
これによって得られた電解槽は濾隔膜を用いたものであ
り、濾隔膜は透水率が大きく、従って陽極室液が隔膜を
水力学的に透過し、陰極室で生成する、例えば苛性アル
カリ中に陽極液が混入し純度を低下せしめる欠点がある
。

一方、密隔膜と呼ばれる陽イオン交換膜は水力学的に電
解液を透過することなく、電気的に移動するアルカリ金
属イオンと共に配位した水分子が透過するのみであるか
ら高純度の苛性アルカリを得ることができる反面、透過
した僅かな水分は蒸発し、陽イオン交換膜と陰極との間
に導電不良を来たし、遂には電解反応が停止してしまう
。

かかる問題を解決する為、特開昭４９−１２６５９６号
公報及び同５０−５５６００号公報には陽イオン交換膜
と陰極との間に水分保持体を存在させる方法、及び陰極
に苛性アルカリ溶液を噴霧状又は噴水状で供給しながら
電解する方法が、それぞれ提案されている。

し刀）しながら、特開昭４９−１２６５９６号公報によ
って提案された方法は、水分保持体を介在させる手数及
び水分保持体の耐久性の問題があるのみならず、陽イオ
ン交換膜と陰極との間に水分保持体を介在させた場合、
極間距離が拡大すると共に水分保持体による抵抗増は電
解電圧を増大し、性能的に有利な方法とは云えない。ま
た特開昭５Ｏ−５ｆｉ６００号公報にて提案された方法
は、商業用電解槽のような大型の場合、水分の噴射・供
給を均一に行なうことは困難であり、実用化の而で難が
ある。

本出願人は」二記問題点を解決するために鋭意研究を進
め、水銀状電解槽を有利に陽イオン交換膜電解槽に転換
し得る技術を開発し、先に特許出願（例えば特願昭５７
−１９１８７７号）を行なった。

しかし、引き続いて研究を進める中で、陰極液の循環方
向に並行に陰極液を導入し且つ排出する場合には、第１
図に示した如く、通常導入口０［相］及び排出口（イ）
が夫々陽イオン交換膜（３）と陰極板θ叶との間、即ち
、陰極室側壁部に設けられる。従って、膜−陰極板の距
離を導入口、排出口の厚さよりも小さくしようとしても
種々の困難を伴ない、敢えて実施すると構造が複雑化し
、従って装置コストが増大する。

更にまた、陽イオン交換膜の接液・非通電部分（非電解
部分）においてＮ　ａ　ＯＨが膜を通じて陽極液側に洩
れ込み、陽極液中のＮａＣｌの溶解度を低下させ、膜に
ＮａＣ（ｌを析出付着させるという現象が生じることを
知見した。陽イオン交換膜の接液・非通電部分とは、陽
極液及び／又は陰極液と接しており且つ実質的に陽極板
及び陰極板と対峙していない部分で、実質的に電解が起
こらない部分である。第２図に示した如く、具体的には
膜（３）が陽極室側壁のフランジ（５ａ）と陰極室側壁
ａカとの間に挾持張設された部分等において発生し易り
。膜に析出付着したＮａＣ５は膜を押し下げ、電極−膜
間の距離を変動させるのみならず、膜の振動を誘発し、
膜と電極との衝突により膜を破損する。ｔｆ？Ｌ、陰極
室内の陰極液の流速を変動させたり、これらの現象が陰
極液導入口や混和液排出口の近辺で起こる場合はこれら
の導入口や排出口を閉塞し、陰極液の流れによる圧力損
失を増大させる。この結果、畏期安定的な運転が不可能
となる。

本発明は叙りの如き従来技術の欠点を解消するためにな
されたものであり、本発明は水平型電解槽から比較的容
易に水平型陽イオン交換膜電解槽への転換を可能とし、
高い電流効率を以って高品質の苛性アルカリの生産を可
能とするものである。また、かかる本発明になる電解槽
は新材料を用いて新たに建造することができることは云
う迄もない。

すなわち、本発明の目的は、水平型隔膜法電解槽を用い
て高品質の苛性アルカリを高い効率を以って取得するに
ある。他の目的は、新規な且つ高い性能を備えた改良さ
れた型式の水平型隔膜法電解槽を提供するにある。さら
に他の目的は、水銀状電解槽から転換された高性能の水
平型隔膜法電解槽、特に水平型陽イオン交換膜電解槽を
提供するにある。その他の目的は以下の記述により順次
明らかとなろう。

上記目的を達成するため、本発明の第１は、実質的に水
平に張設された陽イオン交換膜の上部に陽極室を、下部
に陰極室をそれぞれ備えてなる水平型電解槽を用い、陽
極室側壁のフランジ部から又は該陽極室側壁のフランジ
に対峙する陰極板の周縁部から該陰極板の水平面に対し
て略垂直方向に陰極液を導入し、該陰極板の他の周縁部
から又は陽極室側壁のフランジ部から陰極液と陰極ガス
との混相流を同じく略垂直方向に排出することを特徴と
する電解方法を内容とし、本発明の第２は、実質的に水
平に張設された陽イオン交換膜の上部に陽極室を、下部
に陰極室をそれぞれ備えてなる水平型電解槽を用い、陽
極室側壁のフランジ部から又は該陽極室側壁のフランジ
に対峙する陰極板の周縁部から該陰極板の水平面に対し
て略垂直方向に陰極液を導入し、該導入口と同一側の陰
極板の周縁部又は陽極室側壁のフランジ部から陰極液と
陰極ガスとの混和流を略垂直方向に排出することを特徴
とする電解方法を内容とし、更に本発明の第３は、実質
的に水平に張設された陽イオン交換膜により上部の陽極
室と下部の陰極室とに区画され、前記陽極室は実質的に
水平な陽極板を有し、蓋体と該陽極板を囲むように周設
された陽極室側壁と該陽イオン交換膜の上面とにより包
囲形成され、且つ陽極液の導入口及び排出日並に陽極ガ
ス排出口とを具備してなり、前記陰極室は陰極板と該陰
極板を囲むように周設された陰極室側壁と該陽イオン交
換膜の下面とにより包囲形成され、且つ陰極液導入口及
び陰極液と陰極ガスとの混和液の排出口を、該陰極液が
前記陰極板の水平面に対し略垂直方向に導入され且つ該
混相液が同様に略垂直方向に排出されるように、陽極室
側壁フランジ部に又は該陽極室フランジに対峙する陰極
板の周縁部に夫々設けてなる電解槽を内容とするもので
ある。本発明において、「略垂直方向に」とは陰極板の
約４５変度度までの傾きを持つ場合も包含するものとす
る。

以下、本発明の実施態様を示す図面に基づいて本発明を
説明する。以下の説明において、アルカリ金属ハロゲン
化物の代表例として現在当業界で最も一般的に使われて
いる塩化す）　ＩＪウムを、またその電解生成物として
苛性ソーダをそれぞれ便宜上用いるが、これらによって
本発明を限定する意因を表わしたものではなく、塩化カ
リウム等の他の無機塩水溶液等にも適用できることは勿
論である。

第３図は本発明電解槽の一例を示す一部切欠き正面図、
第４図及び第５図は本発明の他の例を示すそれぞれ一部
切欠き正面図及び側面断面図である。

第３図乃至第５図において、本発明電解槽は巾に対して
長さの大なる、好ましくは数倍の長さを有する長方形の
陽極室（１）とその直下に位置する陰極室（２）とによ
り構成され、陽極室（１）と陰極室（２）とは実質的に
水平に張設された陽イオン交換膜（３）によって区画さ
れている。ここで「実質的に水平」とは、必要に応じて
若干傾斜させた場合、例えば約２／１０程度に勾配を付
与した場合をも包含する。

本発明に好適な陽イオン交換膜としては、例えば、陽イ
オン交換基を有するパーフルオロカーボン重合体からな
る膜を挙げることができる。

スルホン酸基を交換基とするパーフルオロカーボン重合
体よりなる膜は、米国のイー・アイ・デュポン・デ・ニ
モアス・アンド・カンパニー（Ｅ、王、　Ｔ）ｕ　Ｐｏ
ｎｔ　ｄ、ｅ　Ｎｅｍｏｕｒｓ　＆　Ｃｏｍｐａｎｙ　
）　ヨり商品名「ナフィオン」として市販されており、
その化学構造は次式に示す通りである。

かかる陽イオン交換膜の好適な当量重量は１，０００乃
至２，０００、好１しくは１．　ｌ　００乃至１゜５０
０であり、ここに当量重量とは、交換基当量当りの乾燥
膜の重量（ｇ）である。また、上記交換膜のスルホン酸
基の一部又は全部をカルボン酸基に置換した陽イオン交
換膜その他慣用されている陽イオン交換膜も本発明に適
用することができる。これらの陽イオン交換膜は透水率
が著しく小さく、水力学的流れを通さずに水分子３〜４
個を有スるナトリウムイオンを通すのみである。

陽極室（１）は蓋体（４）と、陽極板αのを囲むように
延設された陽極室側壁（５）と、陽イオン交換膜（３）
の上表面とにより画成されており、陽極板（イ）は蓋体
（４）に立設された陽極懸垂装置（７）で懸垂され、陽
極導電棒カバー（９）でおおわれた陽極導電棒（６）と
接続されている。各陽極導電棒（６）は陽極ブスバー（
８）で互いに電気的に連結されている。蓋体（４）は陽
極導電棒カバー（９）を挿通する孔（１０）を有し、該
孔（１０）はシートαηにより気密にシールされている
。陽極導電棒（６）の下端には陽極板＠が取付けられて
おり、かぐして陽極板αのは陽極懸垂装置（７）に連結
されているため、陽極懸垂装置（７）を操作することに
より上下に昇降調節可能で、陽イオン交換膜（３）に接
触するよう配置することができる。もつとも陽極板は蓋
体に立設された陽極懸垂装＠から懸垂される場合に限ら
れず、他の方法により懸垂あるいは支持されていても差
し支えない。さらに陽極室は少なくとも１個の陽極液導
入口０■を有しており、こｈらは該蓋体（４）捷たは陽
極室側壁（５）に設けることができる。

一方、陽極液排出口０４）は少なくとも１個設けられ、
これらは該側壁（５）ｌこ設けることができる。

また、該蓋体（４）または該側壁（５）の適宜箇処に陽
極ガス（塩素ガス）排出口０均を備えている。

」二記の陽極室（１）を構成する蓋体（４）および陽極
室側壁（５）としては、水銀性電解槽を構成する蓋体及
び陽極室側壁を転用すれば良いが、このほか塩素に耐え
る材質であれば特に制限はなく好適に使用することがで
きる。例えばチタン及びチタン合金等の耐塩素金属ある
いは、弗素系ポリマー、硬質ゴム等を使用することがで
きる。

さらに上記金属、弗素系ポリマーまたは硬質ゴム等をラ
イニングした鉄を用いることもできる。

陽極反応を行なう陽極板α力はゲラファイト陽極を用い
ることもできるが、チタンあるいはタンタルのような金
属に、例えば白金族金属あるいは酸化白金族金属又はそ
れらの混合物を有する被覆を施した不溶性陽極が好まし
い。もちろん水銀性電解槽に用いられている陽極板を同
じ寸法、同じ形状のままで使用すると経済的である。

次いで陰極室（２）は陽イオン交換膜（３）の下表面と
陰極板α的と、該陰極板の縁に沿って該陰極板を囲むよ
うに立設された陰極室側壁α力とにより画成される。陰
極室側壁α力は剛性を有する枠縁のごときもので構成す
ることができるし、弾性を有するゴム、プラスチック等
のパツキン状弾性体のもので構成することも可能である
。さらに、陽極室側壁の下部７ランジ部に対峙する陰極
板の周縁部を残して、陽イオン交換膜を介して該陽極と
向い合う部分を削り取り、残った陰極板の周縁部を側壁
として構成することも可能である。陰極板の周縁に薄層
のバッキングを設置し、該陽極板０２を該陽極室を構成
する側壁下部のフランジ面より上方に固定し、該陽イオ
ン交換膜の可撓性（フレキシビリティ）を利用シて該陽
イオン交換膜を陽極室側壁内面に沿わせて張装して陰極
室を形成させることもできる。

陰極室側壁０ηの構成材料としては、上記した材料の他
に苛性ソーダ等の苛性アルカリに耐よる材料であれば特
に制限はなく、鉄、ステンレススチール、ニッケル、ニ
ッケル合金等を使用できる。また、鉄基材上に耐アルカ
リ牲材料をライニングした材料も好適に使用できる。さ
らにまたゴム、プラスチック等の材料も使用することが
できる。かかる材料としては、たとえば天然ゴム、ブチ
ルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）などのゴム
系材料、四フッ化エチレン重合体、四フッ化エチレンー
六フッ化プロピレン共重合体、エチレン−四フッ化エチ
レン共重合体などのフッ素系樹脂材料、ポリ塩化ぐニル
、強化プラスチック（ＦＢＰ　）などが例示される。

本発明に使用される陰極板α・は実質的に平坦な表面を
有し、水銀性電解槽の底板を転用することができる。該
陰極板の表面に水素過電圧を低下せしめるためのニッケ
ル、銀のｍ射、ニッケル合金メッキ等を施すことは好適
な一態様である。更にまた、該陰極板上に適宜間隔を置
いて複数の流れ制御用間仕切り凸部を設けることにより
、混和液の流れをスムースにし、整流し、圧力の変動に
因る膜の振動を防止することができる。

陰極液導入口０Ｏ及び陰極ガスと陰極液との混和液排出
口−は、該陰極液が前記陰極板α的の水平面に対し略垂
直方向に導入され且つ該混相液が同じく略垂直方向に排
出されるように、陽極室フランジ（５ａ）に対峙する陰
極板０・の周縁部に夫々設けられる。かくの如く設ける
ことにより陰極液の導入又は混相液の排出による圧力の
変動、膜の振動を最小限度に抑えることができる。

上記混和液の流れは陰極板αＱの長さ方向に沿って又は
幅方向に沿ってのいずれに形成しても良いが、後者の方
が導入ロー排出口間の圧力差△Ｐを減少させ、Ｇ／　Ｌ
　（単位陰極液中に含有される陰極ガスの比率）を小さ
くできる利点がある。

陰極液導入口０［有］及び混相液排出口（イ）はそれぞ
れ陰極液導入ヘッダー（２６）　、混相液排出ヘッダー
（２７）に接続されている。

第６図は水銀状電解槽の底板を陰極板に転用した本発明
の他の実施態様を示すもので、第６図（〜は水銀状電解
槽の底板、同の）は組立の概要を示す。これらの図面に
おいて、水銀状電解槽の底板力）らなる陰極板０傍周縁
上に、向かいあう辺の内側が凹凸形状で凸部にボルト孔
を穿設してなるパツキン（２３）が設置されるが、この
際陰極板に刻設されているボルト孔ｃ２４）の中で陰極
液導入口または混和液排出口として利用するボルト孔吸
ａ）には凹部が、一方組立用のボルト孔（２４）には凸
部が配置されるようにセットされる。

次いでボルト孔（２４）を有する遮蔽板（２５）　、パ
ツキン（２３）　、陽イオン交換膜（３）が順次セット
され、一方には陰極液導入口０呻が他方には混相液排出
口（図示せず）が取り付けられる。前記ボルト孔は、水
銀状電解槽の既設のものをそのまま使えるが、孔径を変
化させたり、角度を変えたり、新たに刻設することもで
きる。また第７肉に示す如く、凹凸形状を有するパツキ
ンＣ２３）の凹部に相当する陰極板の一部を削り込むこ
とにより、その部分に他と比較してやや広い空間を作る
ことにより、陰極液の導入或いは陰極液・ガス混和流の
排出の際の圧力の均一化を図ることが出来、陰極板全面
に亘って陰極液の流れを均一化できるので好都合である
。

本発明において、第７図及び第８図の如く、陽イオン交
換膜（３）と陰極室側壁０７）との間に、陽極室側壁の
フランジ（５ａ）と略同じか又はや＼陰極室内側に出っ
張った苛性遮蔽板を介装せしめることにより、膜面への
陽極液電解質の付着を阻止することができる。

本発明に使用される苛性遮蔽板（２５）は、前記の通り
ＮａＯＨが陽極液側に洩れ込むのを阻止するものである
から成る程度の剛性を備え、膜と密接した状態を保持し
得、更にＮ　ａ　ＯＨに耐性の材料を用いる。例えば鉄
板、ステンレス板、弗素系のプラスチック板、硬質ゴム
板、剛性を有する板状物にライニングを施したもの等が
好適に使用できる。鉄板を用いる場合は、鉄の溶出防止
のため陰極と電気的に接続する等により、卑な電位にお
くことが望ましい。苛性遮蔽板がステンレス板等の金属
板からなる場合は、膜と該遮蔽板との間にパツキンを装
入することが好ましく、一方、プラスチック板や硬質ゴ
ムからなる場合は必ずしもパツキンを必要としない。

苛性遮蔽板は、第７図及び第８図に示すり１く、陽極室
側壁（５）の下部フランジ（５ａ）の内側と略同一平面
ないしは陰極室内側にやや出っ張った状態となるように
設けるのが好ましい。余り大きすぎると通電部分、即ち
電解部分を遮蔽することになり適当ではなく、一方、小
さ過ぎると遮蔽効果が低下する。苛性遮蔽板の他の効果
としては、陰極液導入口における喚にかかる過剰な正圧
及び混和液排出口における膜にかかる圧変動や負圧によ
る膜の損傷を防止することが挙げられる。

第９図は、第４図及び第５図に示した電解槽に苛性遮蔽
板を設け、これを用いて電解する場合の陰極液循環系統
を示す。

第４図、第５図及び第９図において、陽極室（１）は蓋
体（４）と、複数の陽極導電棒（６）および陽極板（２
）を包囲するように立設された陽極室側壁（５）と、陽
極室側壁（５）の下部フランジと陰極室側壁との間に挾
持張設された陽イオン交換膜（３）の上表面とにより画
成されている。陽極板α埠は蓋体（４）に立設された陽
極懸垂装置（７）で懸垂され、各陽極導電棒（６）はブ
スバー（８）で相互に電気的に連結されている。また陽
極室（１）は陽極液導入口α■、同排出口０４）および
陽極ガス排出口０句が設けられている。

一方、陰極室（２）は水銀状電解槽の底板をそのま覧転
用した実質的に平坦な表面を有する陰極板ＯＱと、該陰
極板の周縁上に設置された陰極室側壁０′Ｉ）と、前記
陽イオン交換膜（３）の下表面とにより画成されている
。陰極板０叶は陰極ブスバー０８）ト連結されている。

陰極室（２）は陰極液導入口αつおよび陰極液と陰極ガ
スとの混和液排出口−が設けられ、それぞれ陰極液導入
ヘッダー（２６）、混和液排出ヘッダーｃ２７）に接続
されている。

はぼ飽和状態の塩水は、陽極液導入口０３より陽極室（
１）に供給され、電気分解を受けて発生した塩素ガスは
陽極ガス排出口０均より取り出し、淡塩水は陽極液排出
口０４）から排出される。

必要であれば、淡塩水は一部循環して電解槽内での塩水
濃度やＰＴ（の均一化を図ることが出来る。また、図に
は示していないが、陽極液導入口０３に接続して陽極室
内のほぼ全長に亘って伸びる陽極液分散管を設け、該分
散管に適宜穿設した孔より陽極液を陽極室内に分散供給
することにより、陽極室内の陽極液を均一にすることも
できる。

陰極液は陰極液導入口Ｑｌより供給され、陰極室（２）
で発生する水素ガスとの混相流となって混和液排出口（
イ）より取り出され、水素ガスと陰極液とは分離器（２
１〕で分離される。ガスを分離した実質的にガスを含ま
ない陰極液はポンプｃ２２）により該陰極液導入口００
から陰極室（２）へ循環導入される。また複数の電解槽
の場合は、分離器（２１）及びポンプ（２２）は複数の
電解槽に対して１個でもよいし各電解槽電番こ設けても
良い。

また陰極液の流れを複数の電解槽に対して直列にして混
和液排出口（ホ）より取り出された混和流は、水素ガス
と陰極液とに分離した後、陰極液を再び他の電解槽に供
給してもよい。こうすることにより、多数の電解槽を使
用する場合、循環陰極液の総量を減少することができる
。これにより、設備費の低減、陰極液循環動力費の低減
等多くの利点が得られる。

更に、一つの電解槽において陰極液の流れを陰極室内に
設けた間仕切りによりＵターンさせることも可能である
。Ｕターンさせる回数には制限はなく、陰極液は陰極室
内でＵターンさせても良いし、一度電解槽外へ抜き出し
た後Ｕターンさせてもよい。陰極液をＵターンさせる場
合、Ｕターン個所で気液分離を行なうことも可能である
が、気液分離を行なわずそのままＵターンさせてもよい
。こうすることにより、電解槽ｌ槽当たりの陰極液循環
量を減少させることができ、前述の如きメリットが得ら
れる。

又、陰極液をＵターンさせる為、陰極液及び陰極液と水
素ガスの混和流の導入・排出口を電解槽の同一長辺側に
設ける場合、陽極室側壁のフランジ部に対峙する陰極板
の周縁部及び陽極室側壁のフランジ部に設けたボルト孔
を利用した導入・排出口を各々陰極板の周縁部側を導入
口、陽極室側壁の７ランジ部側を排出口或いはその逆と
することにより、導入・排出口附近の配管が錯綜せず整
然と施工でき、実用上好適である。

電流は陽極ブスバー（８）より供給され、陰極室（２）
の底板ＯＱを通り、陰極ブスバーＯＱより取り出される
。

陽極室（１）では式、 ｃ４□−→１／２Ｃ１２ なる反応が起こり、陽極室（１）のナトリウムイオンは
陽イオン交換膜（３）を通って陰極室（２）に達する。

一方、陰極室（２）では式、 Ｈ２Ｏ−サー−１／２Ｈ２＋　ＯＲ− なる反応が生起し、水素ガスを発生すると共に、陽極室
（１）より陽イオン交換膜（３）を通過して移動して来
たナトリウムイオンを受けて苛性ソーダを生成する。

陽イオン交換膜を使用した電解方法としては、縦型セル
が一般的で、この場合、陰極で発生した水素ガスを素早
く陰極の背後（陽イオン交換膜と反対の方向）へ抜くこ
とによって陰極液抵抗を減少せしめんがため、通常、エ
キスバンドメタル、パンチトメタル、メタルネット等の
多孔性陰極が用いられる。

しかしながら横型セル即ち、水平型電解槽の場合、比重
の小さい水素ガスを陰極の背面、即ち水平方向に延設さ
れた陰極の下へ抜くことは不可能である。

従って、本発明の水平型電解槽シこおいては、陽イオン
交換膜（３）の下面と、実質的に平坦な表面を有する陰
極板０ｔ′９表面とを撥近して配置して構成される陰極
室内に陰極液を供給し、陰極室内を満たして貫流する陰
極液と陰極ガスとの混和流を形成することによって、陽
イオン交換膜（３）の下面を電流れで充分に潤し電解反
応を円滑に進行せしめると共に、陽イオン交換膜（３）
と陰極板０・との間に生成した苛性ソーダと水素ガスと
を、生成後直ちにこの流れに巻き込んで陰極室（２）の
外へ排出する。

尚陰極室内へ供給され、その中を貫流する陰極液は水素
ガスと生成した苛性ソーダを伴なって陰極室外へ運ばれ
、分離器（２１）によって水素ガスを分離した後、再び
陰極液導入口００へ少なくとも一部を環流せしめる循環
液とすれば、苛性ソーダの濃度を適宜に増大することも
、また途中で水を以って稀釈し濃度を調整することもで
き有利である。

本発明の方法において、陽イオン交換膜の実質的に電解
に係わっている面を陽極に押し付けるようにし乍ら電解
することにより、△Ｐの変動による膜の振動を一層効果
的に防止することができる。

陽イオン交換膜を陽極に押しつける方法としては、従来
公知の方法を用いることが出来る。

例えば陰極室に循環供給している陰極液の出口にバルブ
を設け、該パルプを絞ることにより陽イオン交換膜の陰
極側全面に圧力をかけることが出来る。また、陰極で発
生する水素ガスに圧力をかけることによっても達成する
ことが出来る。更にまた、陽極ガスの吸引圧を大きくし
、陽イオン交換膜を陽極側に引きつけることによっても
達成することが出来る。

陰極室の陰極液出口近傍の陽イオン交換膜の陰極側にが
かる正圧、すなわち膜面での陽極側と陰極側との圧力差
は、陽イオン交換膜にかかる圧変動より大きいことが必
要である。通常の電解条件、即ち５　Ａ／ｄゴ〜８　Ｑ
　Ａ／（１ｍ″の電流密度、陰極室の液循環方向の長さ
が１ｍ〜１５ｍにおいて、発生する圧変動は約５ないし
約１，０００−２７− ｍｍ　Ｈ２Ｏである。したがって、陽イオン交換膜番こ
負荷するため番こ必要な圧力差は、少なくとも約５朋Ｈ
２０以］二約１０　ｍ　ｌ−Ｉ２０以下の範囲で、好ま
しくは１．　□　ｒｔｒｙｔｒ　Ｈ２Ｏ〜２　ｍ　Ｈ２
Ｏである。約１０ｍＨ２Ｏを越える圧力差を負荷するこ
とは、必要以上に強い力で膜を陽極に押しつけることに
なり、陽極による膜の損傷の惧れが生じる。

更にまた、陰極室内の陰極液入口附近で、陰極ガスを全
く含まないか、仮に含んだとしても僅かな状態での陰極
液の線速度（以下、これを「初期線速度］と言う）を約
８備／秒以上にすると、陰極ガスを陽イオン交換膜下面
及び陰極面上にほとんど滞留させないで陰極液と共に排
出させ得ることができる。更に電解摺電圧の面から見る
と初期線速度を約２０Ｃ１ｎＡ沙以−ヒにすると陰極ガ
ス気泡の膜下面及び電極表面への付着が実質的になくな
り、それ以上初期線速度を増しても陰極ガスの気泡の付
着による電圧の変化はなくなり、電槽電圧は概々平衡に
保つことができる。

−　２８− 以上の説明はいずれも陰極板の周縁部から陰極液の導入
及び混和液の排出を行なう場合について述べたが、陽極
室側壁のフランジ部から陰極液の導入及び混相液の排出
を行なう場合も同様である。第１０図及び第１１図にこ
の場合の側面断面図及び苛性遮蔽板近傍部の要部拡大断
面図を示した。又、図示していないが、陰極板の周縁部
の陰極板側から陰極液を導入し、陽極室側壁のフランジ
部側へ混相液を排出する方法或いはその逆の組合せも勿
論採用し得る。

以下、本発明の実施例、比較例を挙げて更に詳細に説明
する。

実施例１ 陽イオン交換膜として「ナフィオン９０１（Ｄｕ　Ｐｏ
ｎｔ社製）」を長さ１１ｍ×幅１．８ｍの寸法を有する
水銀性電解槽の底板の表面にＮｉ溶射した実質的に平坦
な陰極板上に略水平に張設した。上記陰極板上に幅方向
に高さ２．５間、幅７朋の軟質ゴムからなる間仕切り凸
部を３５ｔＭピッチで設け、該凸部の表面が膜と接触す
るように構成した。陰極液導入口及び混和液排出口は上
記間仕切りの各々に分校状に設けた。苛性遮蔽板として
はＳ　［Ｊ　Ｓ板を採用りえ。

陽極としてチタン製エキスパンデッドメタル表面にＲｕ
Ｏ２、’１３−０２　　をコーティングした水銀電解槽
用ＤＳＥを用い、陽極板の表面が膜と接するように配設
した。木実施例で使用した電解槽及び陰極液循環系統は
間仕切り凸部を除けば概ね第４図、第５図及び第９図に
示し友ものと同一である。

陽極室は淡塩水を一部循環し、抜き出し淡塩水濃度を３
．５Ｎとし、陰極室は初期線速度を５０Ｃｍ／ＢｅＱと
し、苛性濃度が３２％になるように陰極液を循環し、８
５°Ｃで電解した。

電流密度８０　Ａ／ｄＷ／　で電圧は安定して３．１２
■を示し、電流効率は９６％、苛性中の食塩含有量は８
５　ｐｐｍ１５０％ＮａＯＨであった。１力月間連続運
転を実施したが、△Ｐの上昇も食塩の析出も認められず
、また膜の振動や損傷も見られなかった。

比較例１ 苛性遮蔽板を使用しない点を除いて、実施例１と同様の
条件で電解を行なった。

運転開始後１０日で△Ｐの上昇が見られ、電解槽を解体
したところ導入口及び排出口の上部の膜の陽極室側に食
塩が析出し、導入口が閉塞されていた。

叙上の通り、本発明によれば水銀性電解槽を容易に陽イ
オン交換膜性電解槽に転換でき、電解槽のみならずブス
バー、整流器、淡塩水処理槽、塩水系設備等殆ど全ての
現存設備をスクラップ化することなく転用できる。また
、本発明は食塩析出に因るトラブルを防止し、更に△Ｐ
やＧ／Ｌを減少させ陰極液の脈流を抑え、摺電圧を低く
且つ一定に保ち膜の損傷を防止する等数多くの利点を有
し、頗る有用性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は水平型電解槽の一例を示す一部切欠き正面図、
第２図は食塩析出の様子を示す概略図、第３図は本発明
の電解槽の一実施態様を示す一部切欠き正面図、第４図
は本発明の電解槽の他の実施態様を示す一部切欠き正面
図、第５図は同側面断面図、第６図（３）は水銀電解槽
の底板を示す斜視図、同（ト）は電解槽組立の概要を示
す概略図、第７（２）（Ａ）は陰極液導入口（排出口）
近傍部の陰極板を削り込んだ場合の要部拡大断面図、同
■は陰極板上に凹凸形状のパツキンを載置した状態を示
す概略図、第８図は苛性遮蔽板近傍部の要部拡大断面図
、第９図は陰極液循環系統を示す概略図、第１０図は陽
極室側壁のフランジ部から陰極液の導入・排出を行なう
場合の側面断面（２）、第１１図は第１０口における要
部拡大断面口である。 １・・・陽極室　　　　　　２・・・陰極室３・・・陽
イオン交換膜　　４・・・蓋体５・・・陽極室側壁　　
　　５ａ・・フランジ６・・・陽極導電棒　　　　７・
・・陽極懸垂装置８・・・陽極ブスバー　　　９・・・
陽極導電棒カバー１０・・・孔　　　　　　　　１１・
・・シート１２・・・陽極板　　　　　１３・・・陽極
液導入口１４・・・陽極液排出口　　１５・・・陽極ガ
ス排出口Ｉ６・・・陰極板　　　　　１７・・・陰極室
側壁１８・・・陰極ブスバー　　１９・・・陰極液導入
口２０・・・陰極混相液排出口２１・・・分離器２２・
・・ポンプ　　　　　２３・・・パツキン２５・・・苛
性遮蔽板　　　２６・・・陰極液導入ヘッダー２７・・
・陰極混相液排出ヘッダー 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社 第７図（Ａ） 特開昭５９−１８２９８３　（１２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　実質的に水平に張設された陽イオン交換膜の上部
   に陽極室を、下部に陰極室をそれぞれ備えてなる水平型
   電解槽を用い、陽極室側壁の７ランジ部から又は該陽極
   室側壁のフランジに対峙する陰極板の周縁部から該陰極
   板の水平面に対して略垂直方向に陰極液を導入し、該陰
   極板の他の周縁部から又は陽極室側壁のフランジ部から
   陰極液と陰極ガスとの混相流を同じく略垂直方向に排出
   することを特徴とする電解方法。 ２、　陽極室側壁の７ランジに対峙する陽イオン交換膜
   の接液・非通電部分に陽極液電解質の析出を阻止し乍ら
   電解を行なう特許請求の範囲第１項記載の電解方法。 ３、　実質的に水平に張設された陽イオン交換膜の上部
   に陽極室を、下部に陰極室をそれぞれ備えてなる水平型
   電解槽を用い、陽極室側壁のフランジ部から又は該陽極
   室側壁のフランジに対峙する陰極板の周縁部から該陰極
   板の水平面に対して略垂直方向に陰極液を導入し、該導
   入口と同一側の陰極板の周縁部又は陽極室側壁の７ラン
   ジ部から陰極液と陰極ガスとの混和流を略垂直方向に排
   出することを特徴とする電解方法。 ４、　陽極室側壁のフランジに対峙する陽イオン交換膜
   の接液・非通電部分に陽極液電解質の析出を阻止し乍ら
   電解を行なう特許請求の範囲第３項記載の電解方法。 ５、実質的に水平に張設された陽イオン交換膜により上
   部の陽極室と下部の陰極室とに区画され、前記陽極室は
   実質的に水平な陽極板を有し、蓋体と該陽極板を囲むよ
   うに周設された陽極室側壁と該陽イオン交換膜の上面と
   により包囲形成され、且つ陽極液の導入口及び排出日並
   に陽極ガス排出口とを具備してなり、前記陰極室は陰極
   板と該陰極板を囲むように周設された陰極室側壁と該陽
   イオン交換膜の下面とにより包囲形成され、且つ陰極液
   導入口及び陰極液と陰極ガスとの混相液の排出口を、該
   陰極液が前記陰極板の水平面に対し略垂直方向に導入さ
   れ且つ該混和液が同様に略垂直方向に排出されるように
   、陽極室側壁フランジ部に又は該陽極室フランジに対峙
   する陰極板の周縁部に夫々設けてなる電解槽。 ６、陽イオン交換膜と陰極室側壁との間に、陽極室側壁
   のフランジと略同じか又はや（陰極室内側に突き出た苛
   性遮蔽板を介装してなる特許請求の範囲第５項記載の電
   解槽。 ７、　陰極板がガス・液卵透過性電極である特許請求の
   範囲第５項又は第６項記載の電解槽。 ８、　陰極板が水銀性電解槽から転用した底板からなる
   特許請求の範囲第５項又は第６項記載の電解槽。 ９、　陰極液導入口及び／又は混和液排出口が底板に及
   び／又は陽極室側壁のフランジ部に予め穿設されている
   ボルト孔を利用する特許請求の範囲第７項又は第８項記
   載の電解槽。 １０、底板からなる陰極板の周縁部上に、内側が凹凸形
   状のパツキン兼陰極室側壁を、該凹部をボルト孔を利用
   した陰極液導入口及び／又は混和液排出口の部分に配置
   せしめ、且つ該凸部を組立て用ボルト孔の部分に配置せ
   しめてなる特許請求の範囲第９項記載の電解槽。 １１、陰極液導入口及び混和液排出口を陰極板の対向す
   る長辺側にそれぞれ設けてなる特許請求の範囲第５項又
   は第６項記載の電解槽。 １２、陰極液導入口及び混和液排出口を電解槽の同一の
   長辺側の陽極室側壁の７ランジに対峙する陰極板の周縁
   部に、又は陽極室側壁のフランジに設けてなる特許請求
   の範囲第５項又は第６項記載の電解槽。　　　゛