JPS60187688A - 高純度なアルカリ金属水酸化物の製法 - Google Patents

高純度なアルカリ金属水酸化物の製法

Info

Publication number
JPS60187688A
JPS60187688A JP60003114A JP311485A JPS60187688A JP S60187688 A JPS60187688 A JP S60187688A JP 60003114 A JP60003114 A JP 60003114A JP 311485 A JP311485 A JP 311485A JP S60187688 A JPS60187688 A JP S60187688A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alkali metal
anode chamber
chamber
anolyte
membrane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP60003114A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6135277B2 (ja
Inventor
Takashi Yamada
山田 傑
Yoshiyuki Tsuchida
義之 土田
Yasushi Samejima
鮫島 靖志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP60003114A priority Critical patent/JPS60187688A/ja
Publication of JPS60187688A publication Critical patent/JPS60187688A/ja
Publication of JPS6135277B2 publication Critical patent/JPS6135277B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/34Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
    • C25B1/46Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

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】 本発明は高純度なアルカリ金属水酸化物の製法に関する
。詳しくは、略垂直に張設された陽イオン交換膜により
陽極室と陰極室とに分離された所謂竪型電解槽で、アル
カリ金属ハロゲン化物水溶液を電解して、高純度なアル
カリ金属水酸化物を製造する方法に関する。
本発明の目的は、アルカリ金属ハロゲン化物濃度の低い
高純度なアルカリ金属水酸化物を得ることにある。
従来より、アルカリ金属ハロゲイ化物水溶液を電解して
アルカリ金属水酸化物をIMる方法として、水銀法と隔
膜法とがある。近年水銀Gこよる環境汚染問題を契機と
して後者が注目されているが、それぞれの方法によって
製造されたアルカリ金属水酸化物の性状には大きな差異
が認められ、不純物Ijl ’FtpAt 221 ノ
田す啼フ IJ= II・11 書・ 号ム・・ −解
して苛性ソーダを得る場合を例にとれば、50%苛性ソ
ーダ水溶液中で、水銀法では塩化ナトリウム含量が数p
pm〜数十ppmであるのに対し、隔膜法では塩化ナト
リウム含量が約110000ppもある。
隔膜法で得られる苛性ソーダ中の塩化ナトリウムを除去
する方法として、液体アンモニア抽出法、水和物法及び
複塩法等が研究され、一部実用化もされているが、いづ
れもコストアップを招き、更にはかかる方法で精製され
た苛性ソーダ中にも塩化ナトリウムが数百〜数千ppm
残存し、高純度な苛性ソーダを必要とする市場分野には
使用出来ないのが実状である。
従って、近年、隔膜法で一般に用いられるアスへスト等
の中性隔膜にかえて、陽イオン交換膜を用いる隔膜電解
法が提案されている。この陽イオン交換膜は陽極で発生
ずるハロゲンガス、陽極液中に生成する次亜ハロゲン酸
イオン等の酸化性物質により著しく劣化をうけるために
、耐酸化性を有する必要がある。このような要求に対し
て、最近、パーフルオロ化炭化水素とスルホン化パーフ
ルオロビニルエーテルの共重合体で作られた改良された
膜が開発されている。種々の実験において、かかる陽イ
オン交換膜はアルカリ金属水酸化物の製造用に耐え得る
ことがわかっている。
しかしながら、このような膜を1枚だげ略垂直に張設し
て電解を行う2室式電解法においては、得られるアルカ
リ金属水酸化物中のアルカリ金属塩化物含量は未だ数百
〜数千ppmにも達し、高純度を必要とする市場分野で
の使用に耐えないとされている。最近、この問題を解決
する方法としては、略垂直に張設した陽イオン交換膜と
中性隔膜とをそれぞれ1枚以上用いる多室式電解法が研
究され、提案されている。この方法iよれば、水銀法と
同等の低アルカリ金属塩化物含有の高純度なアルカリ金
属水酸化物を製造し得ることが知られている。しかしな
がら、この多室式電解法は下記の如き幾多の欠陥が指摘
出来、工業的に極めて不利な方法といわざるを得ない。
■膜を2枚以上用いるために、必然的に摺電圧の上昇を
招き、エネルギーコストが大【11にアップする。
■電解槽構造が複雑化し、設備コストが過大となる。
■電解槽操作が煩雑化し、運転性が悪化する。
本発明者等は、上記従来方法の欠点を克服すべく、略垂
直に張設した陽イオン交換膜を用いる隔膜電解法につき
鋭意研究を重ねた結果、一般に公知な耐酸化性陽イオン
交換膜を用いた隔膜電解法で、アルカリ金属ハロゲン化
物濃度の非常に低い高純度なアルカリ金属水酸化物を工
業的に極めて有利に製造出来る方法を見出した。
即ち、本発明は略垂直に張設された陽イオン交換膜によ
り陽極室と陰極室とに分離された竪型電解槽で、アルカ
リ金属ハロゲン化物水溶液を電解してアルカリ金属水酸
化物を製造する方法において、陽極室内の陽極液の上野
流速を0.5cm/sec以上に保ら、且つ陽極液の出
口を上方向に設は陽極室で発生ずるハロゲンガスが陽極
液と分離する陽極室内に形成させないで電解を行なうこ
とを特徴とするアルカリ金属ハロゲン化物濃度の低い高
純度なアルカリ金属水酸化物の製法を内容とするもので
ある。
本発明者等は、略垂直に張設した陽イオン交換膜を用い
るアルカリ金属ハロゲン化物水涜液の電解によって得ら
れるアルカリ金属水酸化物中のアルカリ金属ハロゲン化
物の混入原因につき、詳細に研究した結果、主たる原因
は、陽極室の上部に形成されるハロゲンガスよりなる気
相部が陽イオン交換膜と接している場合にハロゲンガス
が膜を通って陰極室に拡散し、そのハロゲンガスと陰極
室で生成されるアルカリ金属水酸化物とが直ちに反応し
て、アルカリ金属ハロゲン化物を生成するためであるこ
とをつきとめた。陽イオン交換膜の片側がハロゲンガス
に直接露出した場合、膜の反対側にハロゲンガスが容易
に拡散することは、下記の実験事実より理解出来る。
第1図に示す如く、内容積112 (10c+nX 1
0イー・アイ・デュポン・デ・ニモアース・アンド・カ
ンパニー製パーフルオロスルホン酸膜(商品名“ナフィ
オンXR315”)(図中記号2)をはさめこんで、3
′及び4′の2つの室を成形させ、室3′に20%苛性
ソーダを一杯に充填し、室4′に塩素ガスを密圧で1.
2ρ/hrを3時間通気し、その間に20%苛性ソーダ
中に増加した塩化ナトリウムを測定した所、735 p
pmであった。
次に、第2図に示す如く、膜2′が水平になる如くし、
王室3′に20%苛性ソーダを一杯に充填し、上室4′
に半容量の蒸留水を充填し、この水層の上部に塩素ガス
を常圧で1.2ff/hrを3時間通気し、その間に2
0%苛性ソーダ中に増加した塩化すトリウムを測定した
所、27ppmであった。従って、陽極室内の気液分離
により形成されるハロゲンガス相中に陽イオン交換膜が
露出することがないように電解することが、アルカリ金
属ハロゲン化物を殆んど含まない高純度なアルカリ金属
水酸化物を得ることを可能にする要点である。
従来から種々発表されている陽イオン交換膜を隔膜とす
る竪型電解槽は、気液分離に関し、二つの型に大別出来
る。一つの型は、電解槽内の上部で気液分離を行わせる
ものであり、他の型は電解槽外の別槽で気液分離を行わ
セるものである。前者は、膜の装着の容易さから膜の上
端は電解槽の上面に付属するフランジ等に装着されるた
め、陽極液上部に形成されるハロゲンガス相に陽イオン
交換膜の上部が露出しているのが一般である。後者にお
いても、ガス中の液ミストを出来るだり少なくすること
と膜面の上部を出来るだけ有9)sに使うことを目的と
して行われており、陽極室内の陽極液の上部にハロゲン
ガス相が形成しないような特別な工夫がなされていない
ので、陽極室内の陽極液の上部にハロゲンガス相が形成
されることは避けられず、ハロゲンガス相に陽イオン交
換膜の上部が露出されることには変りがない。
従って、上記従来方法により略垂直に張設された陽イオ
ン交換膜を隔膜として電解を行う場合は、陽極室で発生
するハロゲンガスが膜を通って陰極室に拡散しアルカリ
金属水酸化物中にアルカリ金属ハロゲン化物が含有され
る結果となる。
本発明は、略垂直に張設された陽イオン交換膜を陽極液
の上部に形成されるハロゲンガスからなる気相部中に露
出させないために、陽極室内の陽極液の上昇流速を0.
5cm/sec以上に保ち、陽極室で発生ずるハロゲン
ガスが陽極液と分離することによって生ずるハロゲンガ
スからなる気相を陽極室内で形成させないようにし、電
解槽外の別槽で気液分離を行わせるものである。陽極液
の上昇速度が0.5cm/sec未満のときは、陽極か
ら発生ずるハロゲンガスの気泡を陽極液がかかえこんだ
状態で陽極室から)ノ)出することが出来ず、陽極室上
部で一部気液分離が行われ、ハロゲンガス相が形成され
る。
本発明の理解を容易にするために、図面により説明する
本発明は塩化ナトリウムや塩化カリウムの如きアルカリ
金属塩化物水溶液を略垂直に張設された陽イオン交換膜
を隔膜として電解し、塩素ガスの如きハロゲンガスと水
酸化ナトリウムや水酸化カリウムの如きアルカリ金属水
酸化物を製造する一般的な方法に適用出来る。電解槽外
の別槽で気液分離を行わせる典型的な竪型電解槽を第3
図に示す。陽イオン交換膜1によって2分割された2室
からなり、陽極室2は陽極4を、陰極室3は陰極5を有
し、膜1は極室2及び3の外周のフランジ6により所定
の位置に装着される。アルカリ金属ハロゲン化物水溶/
&7は、電解液供給口9がら陽極室2内に供給される。
電解によって発生したハロゲンガスは電解されたアルカ
リ金属ハロゲン化物水溶液との混合物として陽極室排出
口11がら取出される。陰極室aへは水あるいはアルカ
リ金属水酸化物8が注液口1oがら供給され、電解によ
って発生した水素ガスは製品のアルカリ金属水酸化物と
の混合物として陰極室排出口12がら取出される。陽イ
オン交換膜1は公知の膜が用いられ、一般にこれらの膜
物質は、電解環境に対し物理的及び化学的に安定であり
、がっ、スルホン酸基、カルボン酸基等の活性なカチオ
ン交換基を有する重合体からなる。代表的かつ非常に良
好な性質を持つ膜はイー・アイ・デュポン・デ ニモア
ース・アンI−・カンパニー製パーフルオロスルホン酸
膜(商品名、ナフィオン)である。主要な操作条件は特
に限定されるものではないが、約50〜330 g//
!の濃度のアルカリ金属ハロゲン化物水溶液を供給し、
10〜70Δ/dn(の電流密度で、分解率10〜70
%で電解する。得られるアルカリ金属水酸化物の濃度は
10〜50%である。
」−記の如き方法によれば、陽極室で発生ずる)10ケ
ンカスが陽極液と分離することによって生ずるハロゲン
ガスからなる気相中に陽イオン交換膜を露出さセること
なく電解を行うことが出来るので、ハ[Iケンガスが膜
を通って陰極室に拡散されず、従一つで水金R法益みの
低アルカリ金属ハロゲン化物濃度の高純度なアルカリ金
属水酸化物を製造しくMる。この優れた効果の理由につ
いては、下記の如く説明出来る。
イオン交換膜は、イオン選択透過性及び成子浸透性には
優れているが、ガス不透過性に対しては必ずしも十分で
はない。従って、ハロゲンガス相中に膜が露出している
と、ハロゲンガスは膜を通って陽極室から陰極室に浸透
、拡散する。陰極室にはアルカリ金属水酸化物が存在す
るので、ハロゲンガスはこれと瞬時に反応し、アルカリ
金属ハロゲン化物とアルカリ金属次亜ハロゲン酸とを生
成する。
例えば、C12+2NaOII −INaCl +Na
Cl0 +ll2ONaClOは陰極で直ちにNaCl
に還元される。
NaCl0 + )120 + 2e−+NaCl +
 2011即ら、陰極室に拡散してきたC12ガスは、
苛性ソーダ中にNaC1として固定される結果となる。
依って、略垂直に張設された膜を通してのハロゲンガス
の浸透、拡散を防ぐために、前記した如く、膜の存在す
る陽極室内に気液分離面を形成させないようにして電I
Wすれば、アルカリ金属水酸化物中のアルカリ金属ハロ
ゲン化物の濃度が顕著に減少する。
尚、本発明方法は陽極室側に一略垂直に張設したフッ素
樹脂系中性多孔質膜又は陽イオン交換膜を用いる多室式
竪型電解槽にも適用出来、陽極室から膜間室へのハロゲ
ンガスの浸透、拡散を防止し得るので、膜間室液の純度
向上及び陰極室側のイオン交換膜の耐酸化性保護に対し
多大な効力を持つものであることはいうまでもない。
以下に、本発明を実施例及び比較例に基づいて説明する
実施例1〜3.比較例1〜2 第3図に示す構造の耐熱塩化ビニール(L4脂製電解槽
(有効膜面積20cmX20cm)におい°ζ、陽極に
Tl02−RuO2よりなる不溶性電極、陰極にメツシ
ュ状鉄製電極を使用して、飽和食塩水を電解した。電解
隔膜はフッ素樹脂系の陽イメン交換膜゛ナフィオンXR
315”を使用した。電解条件は供給食塩水濃度305
 g/β、供給食塩水P H3、食塩水分解率15%、
電流密度50A/dm、電解温度80℃とし、更に、電
解槽外の気液分離を行わせる別槽との間に陽極液を循環
させることにより、陽極室内の陽極液の上昇流速を0.
2.0゜4’、 0.5. 0.6. 0.8cm/s
eeに変化させた。上記条件で電解を行った結果を第1
表に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、塩素ガスの拡散状況を調べるため
に用いた試験装置の概略断面図。第3図は別槽で気液分
離する竪型電解槽を示す断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、略垂直に張設された陽イオン交換膜により陽極室と
    陰極室とに分離された竪型電解槽で、アルカリ金属ハロ
    ゲン化物水溶液を電解してアルカリ金属水酸化物を製造
    する方法において、陽極室内の陽極液の上昇流速を0.
    5cm/sec以」−に保ち、且つ陽極液の出口を上方
    向に設は陽極室で発生するハロゲンガスが陽極液と分i
    llすることによって生ずるハロゲンガスからなる気相
    を陽極室内に形成させないで電解を行なうことを特徴と
    するアルカリ金属ハロゲン化物濃度の低い高純度なアル
    カリ金属水酸化物の製法。 2、アルカリ金属ハロゲン化物が塩化ブートリウム、ア
    ルカリ金属水酸化物が水酸化すトリウム、およびハロゲ
    ンガスが塩素ガスである特許請求の範囲第1項記載の語
    法。 3、アルカリ金属ハロケン化物が塩化カリウム、アルカ
    リ金属水酸化物が水酸化カリウム、およびハロゲンガス
    が塩素ガスである特許請求の範囲第1項記載の製法。
JP60003114A 1985-01-10 1985-01-10 高純度なアルカリ金属水酸化物の製法 Granted JPS60187688A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60003114A JPS60187688A (ja) 1985-01-10 1985-01-10 高純度なアルカリ金属水酸化物の製法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60003114A JPS60187688A (ja) 1985-01-10 1985-01-10 高純度なアルカリ金属水酸化物の製法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6195276A Division JPS5844749B2 (ja) 1976-05-27 1976-05-27 高純度なアルカリ金属水酸化物の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60187688A true JPS60187688A (ja) 1985-09-25
JPS6135277B2 JPS6135277B2 (ja) 1986-08-12

Family

ID=11548321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60003114A Granted JPS60187688A (ja) 1985-01-10 1985-01-10 高純度なアルカリ金属水酸化物の製法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60187688A (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5096472A (ja) * 1973-12-27 1975-07-31
JPS50120493A (ja) * 1974-03-09 1975-09-20
JPS5143377A (ja) * 1974-10-09 1976-04-14 Asahi Chemical Ind
JPS5168477A (en) * 1974-12-10 1976-06-14 Asahi Chemical Ind Kairyosareta denkaihoho
JPS5177586A (ja) * 1974-12-27 1976-07-05 Daiki Engineering Co
JPS51142497A (en) * 1975-06-04 1976-12-08 Asahi Chem Ind Co Ltd The electrolytic bath for sodium chloride

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5096472A (ja) * 1973-12-27 1975-07-31
JPS50120493A (ja) * 1974-03-09 1975-09-20
JPS5143377A (ja) * 1974-10-09 1976-04-14 Asahi Chemical Ind
JPS5168477A (en) * 1974-12-10 1976-06-14 Asahi Chemical Ind Kairyosareta denkaihoho
JPS5177586A (ja) * 1974-12-27 1976-07-05 Daiki Engineering Co
JPS51142497A (en) * 1975-06-04 1976-12-08 Asahi Chem Ind Co Ltd The electrolytic bath for sodium chloride

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6135277B2 (ja) 1986-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102274666B1 (ko) 중수의 전해농축 방법
US4272338A (en) Process for the treatment of anolyte brine
US4108742A (en) Electrolysis
SU1750435A3 (ru) Способ электролиза водного раствора хлорида натри
WO2010119918A1 (ja) ガス拡散電極を有する2室法イオン交換膜食塩電解槽を用いる電解方法
IL40630A (en) Electrolytic production of alkali metal hydroxide with a high degree of purity
GB1482937A (en) Electrolytic manufacture of aqueous chlorate solutions
US11629415B2 (en) Process for preparing sodium alkoxides
US5565082A (en) Brine electrolysis and electrolytic cell therefor
US4204920A (en) Electrolytic production of chlorine and caustic soda
JPS59100278A (ja) ナロ−・ギヤツプガス電極型電解槽
US4578159A (en) Electrolysis of alkali metal chloride brine in catholyteless membrane cells employing an oxygen consuming cathode
KR20010086305A (ko) 테트라메틸암모늄 히드록사이드의 합성
US4956061A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane
US4772364A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane
US20040124094A1 (en) Process for producing alkali metal chlorate
KR930001974B1 (ko) 알칼리 금속 클로레이트 또는 퍼클로레이트의 제조방법
SU878202A3 (ru) Способ электролиза водного раствора хлорида натри
JPH0471001B2 (ja)
US4280883A (en) Method of operating a solid polymer electrolyte chlor-alkali cell
CA1314836C (en) Process for the electrolysis of alkali metal chloride solutions
JPS60187688A (ja) 高純度なアルカリ金属水酸化物の製法
RU2317351C2 (ru) Способ получения хлората щелочного металла
JPS5844749B2 (ja) 高純度なアルカリ金属水酸化物の製造方法
CA1145708A (en) Electrolytic cells