JPS6020472B2 - 電解槽 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフィンガータイプの電解槽、特には特殊な陽極
構造により低電解電圧で操作可能な電解槽に関する。

塩化アルカリ水溶液を電解して苛性アルカリ水溶液、水
素及び塩素を得る電解槽として各種のもので提案されま
た工業的にも採用されている。

これらのうち、特に食塩水溶液の電解法として現在工業
的に実施されているのは周知の如く水銀法とアスベスト
隅膜を用いる隔腰法である。これらのうち水銀法は公害
の面から隔膜法が主流となっている。アスベスト隔膜を
用いる隔膜法は周知の如くアスベスト繊維又はアスベス
ト繊維とこれを補強するための樹脂との配合物を陰極金
網の上に堆積せしめ、この隔膜に近接して設けられた陽
極に塩化アルカリ水溶液（普通には食塩飽和水溶液）を
供給し、該水溶液が該隔膜を通して陽極側に向けて流れ
る過程で該水溶液の１部が電解され、陽極側で塩素、陰
極側で水素を発生すると同時に陰極液として食塩と苛性
アルカリの混合水溶液がとりだされる。

この混合水溶液は爾後の処理により分離、精製され苛性
アルカリ製品とされるものである。このアスベスト隅膜
を用いる隔膜法にも各種のタイプのものがあるが、本発
明はこれらの陽極及び陰極がフィンガー状の金網からな
り、これらの陽陰極が互いに入れ子式に組合わされてい
る、いわゆる複極式電解槽の改良に関するものである。

複極槽は、前述の如くフィンガー状陰極上にアスベスト
繊維又はアスベスト繊維とこれを補強するための樹脂と
の配合物を堆積せしめ、（以下このようにしてできた隔
腰をアスベスト隔膜と総称する）適当な間隔をおいて設
けられたかようなフィンガー状陰極の間隙に該陰極の先
端部の方（即ち間隙部の間隔が広い方）からフィンガー
状陽極の先端部を挿入することにより、入れ子式組合わ
せがなされる。入れ子式組合せが完了した時点では、各
電極の先端部は各々対極の付け根部に近接の状態であり
、それぞれの電極の２枚の側壁はアスベスト懐膜を介し
て対極の側壁とほぼ平行に配遺される。上託した構造に
おいて、電解電圧を低下させるためには陽極の側壁もア
スベスト隔膜と接触せしめることが、電極間距離が短く
なることから好ましいのであるが上述の如き組立て法に
おいて陽極側壁とアスベスト隅腰を接触状態におこうと
すると、折角陰極上に均一に設けられたアスベスト隔膜
が陽極の進入につれ、その側壁によりこすられ破損して
しまうことになる。

本発明者等は、上記の問題を解決しアスベスト隔膜を破
損することなく、陽極側壁をアスベスト隅膜と接触ない
し密着せしめる手段を見出したものである。

本発明は、アスベスト隔膜をその表面に被覆してなるフ
ィンガー状陰極とフィンガー状陽極を入れ子式に細合せ
てなる電解槽において、該フィンガー状陽極がその先端
部において、２枚（一対）の陽極側壁が電解の陽極室条
件で可溶なあるいは分離する樹脂又は金属線によって弾
性的に係合されるようになされたものであることを特徴
とする電解槽を要旨とするものである。本発明を図面を
もとにして説明する。

第１図は本発明の電解槽の要部を水平に切断し、上部よ
り眺めた部分断面図である。

１，１′はフィンガー状陽極の２枚（一対）の側壁であ
り、２，２′はフィンガー状陰極の２枚（一対）の側壁
である。

３は陰極上に設けられたアスベスト隔膜である。

陽極の先端部４は本来離れているべき側壁１，１′を電
解の陽極室条件に可溶な樹脂で弾性的に係合されている
。入れ子式組合せが完了した時点では第１図に示す如く
、陽極の付け根部は陰極上のアスベスト隔膜に所望の圧
迫力でもつて圧接されており、陽極の側壁はその先端に
向ってアスベスト隅膜との距離が大きくなるようにテー
バー状になっている。フィンガー状陽極をフィンガー状
陰極に入れ子式に組合せる時には該陽極は先端部が閉じ
ているため、アスベスト隔膜を何ら損うことなくセット
できる利点を有し、該先端部は電解初期の騒く短い時間
内に樹脂又は金属線が溶解又は分解するために開放され
、側壁の弾性力により側壁はアスべスト隔膜に接触ない
しは密着される。

かくして、腸陰極ともにアスベスト隔膜に接触した電極
間距離の短い電解槽が得られる。第２図は、第１図の電
解槽が電解の開始に伴い陽極の先端部が開放された状態
を示す部分断面図である。

第２図の如き状態において陽極側壁とアスベスト隔膜の
接触状態はアスベスト隔膜自体の特性に応じて接触状態
とするか、軽い圧迫を伴う密着状態とするか選ぶことが
できる。即ち、アスベスト隔膜に配合される樹脂量に応
じて電解時のアスベスト陣膜の膨潤の度合が異なり、樹
脂量が増加するにつれてアスベスト隔膜の膨欄の度合い
が少なくなるため、樹脂量が増えるにつれて陽極側壁と
アスベスト隔膜の密着の度合いを強くするのがよい。以
上のことから、陽極隔壁先端の開放距離は次式で示され
る範囲が好ましいものとなる。

ｏ．５＜件２・〇 第３図は、フィンガー状陽極の１つをとりだし、先端部
を係合される前の外力なしで開放されている状態の断面
図を示すものである。

ここで、ａは陽極先端の２枚の側壁間の距離であって、
外力をかけずに先端が自由解放となっている時、該陽極
の中心線Ｐから側壁の先端Ｑを通るようにＰに垂直に引
いた線Ｒが陽極側壁の延長線と交わる点Ｓ，Ｓ′間の距
離をａとする。

一方、同じ陽極において２枚の陽極側壁の付け根部とは
陽極側壁の最機部Ｔ，Ｔ′（即ち、電源への導通のため
の鶏頭綾Ｕと薮銃される部分）をいい、Ｔ，Ｔ′の距離
をｂとする。ｘはアスベストと樹脂の合量に対する樹脂
の割合を重量基準で示すもので、ｘの範囲としては通常
ＯＳｘ＜５０の間に設定されることが多い。

ここで、ａ／ｂが０．５より小さいと陽極先端部におい
て陽陰極間距離がその他の部分より大きくなる傾向があ
り、逆にａ／ｂが２．０より大きいと陽極先端部におい
て腸陰極間距離がその他の部分より小さくなる煩向があ
ることから、前者の場合には電流の偏流が生じ、後者の
場合は電流の偏流と共にアスベスト隔膜の寿命が短くな
るおそれがある。本発明の電解槽は、予め上述の如く製
造することも可能であるが、現用の複極槽を簡単に改良
しても製作可能であるが、即ち、現用の複極槽の場合腸
陰極間距離が大きいことからフィンガー状陽極の先端を
切り開き、陽極の付け根部を外方へ押し開いてその部分
を陰極フィンガーの先端に近付けたのち、切り開いた陽
極フィンガーの先端を所望の開放距離をもつように押し
広げ、しかる後、その部分を電解の陽極室条件に可溶な
あるいは分解する樹脂又は金属線で弾性的に係合すれば
よい。かようにして得られた陽極フィンガーをアスベス
ト隔膜を堆積した陰極フィンガーの間に入れ子式に挿入
すればよい。陽極先端の対の間にバネを装着し、そのバ
ネ力をコントロールすることにより、隔膜への押付圧を
自在にコントロールすることもできる。ここで陽極フィ
ンガー先端部を係合する樹脂又は金属線及びその係合の
仕方は特に限定を要しない。ここでは代表的な塩化アル
カリ電解の場合に限って具体的に説明する。前述の如く
、塩化アルカリ電解の場合、陽極付近では塩素ガスが発
生する。

従って陽極フィンガー先端部を係合する樹脂又は金属線
としては塩素ガスで分解されるもの及び電気化学的に溶
解するもの、陽極付近では亜塩素酸塩が一部生成される
ことから亜塩素酸塩に溶解するもの、場合によっては塩
化アルカリ自体に溶解されるもの等から適宜選択されう
るが、本発明者等の実験によれば、木綿等のセルローズ
系、ポリエチレンテレフタレート（商品名テトロン）等
のポリエステル類、ポリ塩化ビニル（商品名テビロン）
、ポリ塩化ピニリデンの如き塩素系ポリマー、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフイ
ン類、６−ナイロン等のポリアミド、ポリビニルアルコ
ール、カルボキシメチルセルローズ等の親水性ポリマー
、鉄線、鋼線、ニッケル線及びこれらの金属の合金線な
どの金属線の各樹脂及び金属が好適に用いられうる。又
、上記樹脂又は金属を用いての係合の仕方は上記樹脂又
は金属製の繊維又はひもでいまるのが極く普通の係合の
仕方であるが上述のａノｂが小さに場合には上記樹脂製
の接着剤で接合してもよい。

又、アスベスト隅膜を陰極上に堆積せしめる方法は常法
によればよく、例えばアスベスト繊維単味の場合はアス
ベスト繊維を水中に懸濁させたスラリーを陰極フィンガ
ーの内部から減圧吸引させつつその外部にアスベスト繊
維を堆積させればよく、またアスベスト繊維と樹脂との
配合物の場合には、アスベスト繊維と樹脂を均一に混合
した配合物を所定の厚みの層になるように陰極上に被覆
し、乾操ないし加熱により処理すればよい。

実施例即存の複極型試験電槽の陽極フィンガーの先端を
切り開き、以下のように加工した。

第３図によりこれを説明すると、該試験槽の陽極フィン
ガーは付け根部の中Ｖ−Ｖ′が２７側フィンガーの長さ
が２０比吻、紙面に垂直な方向の高さが６０仇舷である
。

本実施例の試験槽の場合陽陰極を入れ子式に組み合わせ
た状態で陽陰極間距離が１１職となっており、陰極上に
は厚さ約３．仇ゆでアスベスト隔膜が堆積されている。
かような陽極の先端部を切り開き、使用するアスベスト
隔膜の組成に応じて第１表に示すＴ−Ｔ′間距離になる
ように先づ付け根部を拡中し、次いで先端部を押し開き
先端部の間隔Ｓ−Ｓ′間距離を第１表に示すようにした
。

次いで、先端部Ｑが一致するように該先端部を弾性的に
押し縮め第１表及び第２表に示す樹脂製糸及び金属製糸
で係合した。一方、陰極フィンガー上には第１表に併記
する組成のアスベスト隔膜を所定の厚み、常法により被
覆した。次に上述の陽極フィンガーを陰極フィンガー間
に入れ子式に絹合せた。

この状態では陽極フィンガーの舷中した付け根部分Ｔ，
Ｔ′のみがアスベスト隔膜を軽く圧迫するのみで、陽極
フィンガーの両側壁部はアスベスト隔膜とは全く接触す
ることなく、従って陽極フィンガーを挿入する際にもア
スベスト隔膜を破損することは全くなかった。かくして
組みあげられた本発明の電解槽の陽極側に飽和食塩水溶
液ないいま飽和塩化カリ水溶液を導入し常法により電解
操業を行った。電解条件は以下の通りである。

電流密度 ２０Ａ／ｄで 電解塩度 ９５００電解の開始に
伴い、陽極先端部の樹脂製糸が切れ、陽極の２枚の側壁
はアスベスト隔膜を押しつけるように陰極側壁と並行に
なり、極間距離も短くなる。

この状態になる迄の時間を第１表に併記した。船 船 塵 ｄ。

海溝 丑く じ Ｑ 税 入 ｇ ）り ト柵 Ｈ鰹辱 り型蝉 入陣蜜 ）健偽 ふ岬ｌ ＨＳわ 三巡ｌ 港べそ 国こＫ 辱ｇ６３ 総理稔員 三鍵米山 ＊少＊＊ なお、本実施例のうちの代表的な１例につき、電解開始
直後からの電解電圧の経時変化を第４図に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は腸陰極をセットした直後の本発明電解槽の断面
説明図である。 第２図は電解開始後陽極先端部が開放された状態の本発
明電解槽の断面説明図である。第３図は本発明電解槽の
陽極を示す。第４図は実施例１、５、１８（比較例）に
ついて電解電圧と電解時間の関係を示すグラフである。
菱ノ四 茅Ｚ斑 髪３１幻 券４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アスベスト又はアスベストと樹脂の混合物をその表
   面に被覆してなるフインガー状陰極とフインガー状陽極
   を入れ子式に組合せてなる電解槽において、該フインガ
   ー状陽極がその先端部において２枚の陽極側壁が電解の
   陽極室条件で可溶なあるいは分解する樹脂又は金属線に
   よつて弾性的に係合されるようになされたものであるこ
   とを特徴とする電解槽。 ２ 弾性的に係合される前の２枚の陽極側壁の各先端部
   間の距離ａが、２枚の該陽極側壁の付け根部における間
   隔をｂとし、アスベストに配合される樹脂の割合をｘ重
   量％とした時、０．５＜ａ／ｂ＜２．０ （但し０≦ｘ＜５０） である特許請求の範囲第１項の電解槽。 ３ 電解槽が塩化アルカリ水溶液を電解して苛性アルカ
   リ、水素、塩素を得るためのものである特許請求の範囲
   第１項又は第２の電解槽。