JPS6038973B2 - Method for regenerating fluorine-based cation exchange membrane - Google Patents

Method for regenerating fluorine-based cation exchange membrane

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JPS6038973B2
JPS6038973B2 JP53044860A JP4486078A JPS6038973B2 JP S6038973 B2 JPS6038973 B2 JP S6038973B2 JP 53044860 A JP53044860 A JP 53044860A JP 4486078 A JP4486078 A JP 4486078A JP S6038973 B2 JPS6038973 B2 JP S6038973B2
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JP
Japan
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membrane
carboxylic acid
exchange membrane
ion exchange
fluorine
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哲朗 太田
浩次 宮内
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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    • B01D65/02Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D2321/16Use of chemical agents
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、食塩水電解用隔膜として用いられるフッ素系
腸イオン交換膜の再生方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for regenerating a fluorinated intestinal ion exchange membrane used as a diaphragm for saline electrolysis.

詳しくは、フッ素系陽イオン交換膜によって陽極室と陰
極室に分割された電解槽で陽極室の食塩水を電解し、陰
極室から苛性ソーダ水溶液を製造するに際して、食塩水
中に含まれる徴量のカルシウム、マグネシウム等の不純
物によって汚染され電解性能が低下したカルボン酸基を
有するフッ素系陽イオン交換膜の再生方法に関するもの
である。
Specifically, when the saline solution in the anode chamber is electrolyzed in an electrolytic cell divided into an anode chamber and a cathode chamber by a fluorine-based cation exchange membrane, and a caustic soda aqueous solution is produced from the cathode chamber, the amount of calcium contained in the saline solution is , relates to a method for regenerating a fluorine-based cation exchange membrane having carboxylic acid groups whose electrolytic performance has been degraded due to contamination with impurities such as magnesium.

食塩水を電解して苛性ソーダを製造する工業的方法とし
て従来までの水銀法やァスベスト隔膜法に対して、近年
イオン交換膜法が注目されている。
In recent years, the ion exchange membrane method has attracted attention as an industrial method for producing caustic soda by electrolyzing salt water, compared to the conventional mercury method and asbestos diaphragm method.

イオン交換膜としては、電解時の苛酷な条件に耐えるべ
く耐熱性、耐薬品性に優れたフッ素系腸イオン交換膜が
一般に用いられている。しかしながら、このようなイオ
ン交換膜法において原料である食塩水中のカルシウム、
マグネシウム等の不純物によって穣時的に該膜は汚染さ
れ、電解電圧が上昇し、場合によっては電流効率も低下
するという電解性能の低下がみられる。
As the ion exchange membrane, a fluorine-based ion exchange membrane is generally used because it has excellent heat resistance and chemical resistance so as to withstand the harsh conditions during electrolysis. However, in this ion exchange membrane method, calcium in the raw material saline solution,
The membrane is contaminated by impurities such as magnesium during fermentation, resulting in an increase in electrolytic voltage and, in some cases, a decrease in electrolytic performance, such as a decrease in current efficiency.

このことは、電力原単位の増大を招き工業的に極めて不
利なことである。このように電解性能の低下したフッ素
系陽イオン交換膜の再生方法として従来提案されている
のは、例えば特開昭51−67292号に記載されてい
るようにm食塩水を酸性化し、かつ苛性ソーダ水溶液を
稀釈し、電流密度を減少して電解を行ない、イオン交換
膜を洗浄するに十分な時間にわたって上記の状態を維持
する方法、■汚染されたイオン交換膜を電解槽内の食塩
水のpHより約1.5〜3.5低いpHを持つ酸の中に
浸潰して汚染物を除去し、次いで該イオン交換膜を電解
槽に再装着する方法等をあげることができる。
This is extremely disadvantageous industrially as it increases the power consumption rate. Conventionally proposed methods for regenerating fluorine-based cation exchange membranes with degraded electrolytic performance include acidifying m-saline solution and using caustic soda, for example, as described in JP-A-51-67292. A method of diluting an aqueous solution, performing electrolysis by reducing the current density, and maintaining the above conditions for a sufficient period of time to clean the ion exchange membrane. Examples include a method of removing contaminants by immersing the ion exchange membrane in an acid having a pH lower by about 1.5 to 3.5, and then reinstalling the ion exchange membrane in the electrolytic cell.

しかしながら、これら従来の方法をカルボン酸基を有す
るフッ素系陽イオン交換膜に適用し、再生したところ、
電解電圧の低下や電流効率の回復等の電解性能回復の効
果は、ほとんどみられず、場合によっては、再生前の電
解電圧より高くなったり、かえって電流効率が低下した
りする現象がみられた。
However, when these conventional methods were applied to fluorine-based cation exchange membranes having carboxylic acid groups and regenerated,
There were almost no effects of electrolysis performance recovery, such as a reduction in electrolysis voltage or recovery of current efficiency, and in some cases, phenomena were observed where the electrolysis voltage became higher than before regeneration or current efficiency decreased on the contrary. .

例えば、食塩水中の不純物によって汚染され、電解性能
が低下したフッ素系腸イオン交換膜の膜断面のカルシウ
ム分布状態をX線マイクロアナライザーによって測定し
たところ、カルボン酸基を有するフッ素系共重合体の層
とスルホン酸基を有するフッ素系共重合体の層との2層
よりなるイオン交換膜において、スルホン酸基を有する
層にはカルシウムの沈着量は少なくかつ沈着層の厚みも
薄いのに対し、カルボン酸基を有する層には多量のカル
シウムが沈着しており、かつ沈着層も厚い。
For example, an X-ray microanalyzer was used to measure the state of calcium distribution in the membrane cross section of a fluorinated intestinal ion exchange membrane that had been contaminated with impurities in saline and had decreased electrolytic performance. In an ion exchange membrane consisting of two layers, ie, a layer of a fluorine-based copolymer having a sulfonic acid group, and a layer of a fluorine-based copolymer having a sulfonic acid group, the amount of calcium deposited in the layer having a sulfonic acid group is small and the thickness of the deposited layer is thin. A large amount of calcium is deposited in the layer having acid groups, and the deposited layer is also thick.

更にこの膜を従釆の方法で再生した後、再びX線マイク
ロアナラィザ−によって膜の断面のカルシウム沈着状態
を調べたところ、スルホン酸基を有する層においては十
分に除去されているのに対しカルボン酸基を有する層に
おいては除去が不十分であった。このようにカルボン酸
基を有するフッ素系陽イオン交換膜は、カルシウム等の
不純物によって汚染され易く、かつ膜内部への汚染が激
しいため不純物の除去も困難であること、またこのよう
な汚染を受けた膜を従来の方法で再生し、再び食塩水の
電解に使用し、その後電解槽よりはずし該膜の表面及び
断面の観察を行なったところ膜内のカルボン酸基を有す
る層とスルホン酸基を有する層との間で剥離がいたると
ころに生じていること等が判明した。
After regenerating this membrane using the conventional method, we again examined the state of calcium deposition on the cross section of the membrane using an X-ray microanalyzer, and found that although the layer containing sulfonic acid groups had been sufficiently removed. On the other hand, removal of the layer containing carboxylic acid groups was insufficient. As described above, fluorine-based cation exchange membranes having carboxylic acid groups are easily contaminated by impurities such as calcium, and it is difficult to remove impurities due to severe contamination inside the membrane. The membrane was regenerated using a conventional method, used again for electrolysis of saline water, and then removed from the electrolytic bath to observe the surface and cross section of the membrane. It was found that peeling occurred everywhere between the layers.

このようなことから、カルボン酸基を有するフッ素系陽
イオン交換膜は優れた電解性能を有しているものの、該
膜が食塩水中の不純物によって汚染され、電解電圧の上
昇や電流効率の低下等の電解性能の低下を招いた場合に
従来の技術では十分に再生されない。
For this reason, although fluorine-based cation exchange membranes with carboxylic acid groups have excellent electrolytic performance, the membranes are contaminated by impurities in the saline solution, causing problems such as an increase in electrolytic voltage and a decrease in current efficiency. If the electrolytic performance of the electrolyte deteriorates, conventional techniques cannot sufficiently regenerate it.

このことはカルボン酸基を有するフッ素系腸イオン交換
膜を長期にわたって使用する上で重大な問題でありこの
ような腰の再生方法の開発が求められていた。そこで本
発明者らは、このようなカルボン酸基を有するフッ素系
陽イオン交換膜に沈着した不純物を除去し、該膜の電解
性能を回復させる再生方法を鋭意検討した結果、該膜を
酸性溶液に浸潰し(以下これを酸処理工程と呼ぶ)つい
でアルカリ性溶液に浸債する(以下これをアルカリ処理
工程と呼ぶ)ことを特徴とする方法を見出した。
This is a serious problem in the long-term use of fluorinated intestinal ion exchange membranes having carboxylic acid groups, and there has been a demand for the development of such a method for regenerating the waist. Therefore, the present inventors have intensively investigated a regeneration method that removes the impurities deposited on the fluorine-based cation exchange membrane having such carboxylic acid groups and restores the electrolytic performance of the membrane. We have discovered a method characterized by immersing the material in an alkaline solution (hereinafter referred to as the alkali treatment step) and then immersing it in an alkaline solution (hereinafter referred to as the alkali treatment step).

本発明の方法は、食塩水中の不純物によって該膜が汚染
され電解性能が低下した時に用いられるが、カルシウム
、マグネシウム等の多価金属ィオンおよび/またはその
塩による汚染の場合に特に有用である。ここで酸処理工
程及びアルカリ処理工程は、本発明において、いずれも
必要欠くべからざる工程である。
The method of the present invention is used when the membrane is contaminated by impurities in the saline solution and the electrolytic performance is reduced, and is particularly useful in the case of contamination by polyvalent metal ions such as calcium and magnesium and/or their salts. Both the acid treatment step and the alkali treatment step are indispensable steps in the present invention.

又、該膜の汚染の程度や電解条件(たとえば、製造され
る苛性ソーダ濃度、あるいはは電流密度)によっては、
酸処理工程および/またはアルカリ処理工程において1
重量%以上の水溶性有機溶剤を加えることが極めて好ま
しい。
Also, depending on the degree of contamination of the membrane and electrolytic conditions (for example, the concentration of caustic soda produced or the current density),
1 in the acid treatment step and/or alkali treatment step
It is highly preferred to add more than % by weight of a water-soluble organic solvent.

本発明の方法に適用しうる陽イオン交換膜は特に限定は
ないが、好ましいのはカルボン酸基を有するフッ素系腸
イオン交換膜で、例えば下記(1)(ロ)のような繰返
し単位を持つものである。
The cation exchange membrane that can be applied to the method of the present invention is not particularly limited, but preferred is a fluorine-based intestinal ion exchange membrane having carboxylic acid groups, for example, having repeating units as shown in (1) and (b) below. It is something.

fCF2−CX×′ナ (1) (ここでXはF,CI、またはCF3,X′はF,CI
,日、またはCF3,Rはイオン交換基を有する側鎖で
ある。
fCF2-CX×'Na (1) (Here, X is F, CI, or CF3, X' is F, CI
, day, or CF3,R is a side chain with an ion exchange group.

)更に好ましいのは、イオン交換基として、カルボン酸
基とスルホン酸基が共存しているものである。
) More preferred is one in which a carboxylic acid group and a sulfonic acid group coexist as ion exchange groups.

カルポン酸基とスルホン酸基とは混在していてもよいが
、カルボン酸基を有するフッ素系共重合体の層(以下こ
れをカルボン酸層と呼ぶ)と、カルポン酸基を有するフ
ッ素系共重合体の層(以下これをスルホン酸層と呼ぶ)
との2層からなる膜(以下これをスルホン酸/カルボン
酸型イオン交換膜と呼ぶ)が好ましい。このような膜と
して、例えば、スルホン酸層の側鎖の構造が、(nは0
〜3、n′‘ま1〜4、Mは水素、アルカリ金属または
4級アンモニウムである。
Carboxylic acid groups and sulfonic acid groups may coexist, but a layer of a fluorine-based copolymer having a carboxylic acid group (hereinafter referred to as a carboxylic acid layer) and a fluorine-based copolymer having a carboxylic acid group Coalescence layer (hereinafter referred to as sulfonic acid layer)
A membrane consisting of two layers (hereinafter referred to as a sulfonic acid/carboxylic acid type ion exchange membrane) is preferred. For such a film, for example, the structure of the side chain of the sulfonic acid layer is (n is 0
-3, n'' and 1-4, M are hydrogen, an alkali metal or quaternary ammonium.

)カルボン酸層の側鎖の構造が (mは0〜3、m′‘ま1〜3、Mは水素、アルカリ金
属または4級アンモニウムである。
) The structure of the side chain of the carboxylic acid layer is (m is 0 to 3, m'' is 1 to 3, and M is hydrogen, an alkali metal, or quaternary ammonium).

)である膜があげられる。このようなスルホン酸/カル
ボン酸型イオン交換膜の当量重量(イオン交換基1当量
を含む乾燥樹脂のグラム数)は、スルホン酸層およびカ
ルボン酸層共に900〜2000で好ましくは1000
〜1600である。
). The equivalent weight (grams of dry resin containing 1 equivalent of ion exchange group) of such a sulfonic acid/carboxylic acid type ion exchange membrane is 900 to 2000, preferably 1000 for both the sulfonic acid layer and the carboxylic acid layer.
~1600.

ここでスルホン酸層とカルボン酸層の当量重量は、同じ
でもよいし、異っていてもよい。又スルホン酸層内でも
当量重量が異っていてもよい。このようなスルホン酸/
カルボン酸型イオン交換膜は、一般に膜厚が50〜50
0ミクロンで、好ましくは100〜250ミクロンであ
る。
The equivalent weights of the sulfonic acid layer and the carboxylic acid layer may be the same or different. Furthermore, the equivalent weights may also differ within the sulfonic acid layer. Such sulfonic acids/
Carboxylic acid type ion exchange membranes generally have a film thickness of 50 to 50
0 micron, preferably 100-250 micron.

更に該イオン交換膜のスルホン酸層におけるカルボン酸
基の全交換基に対する割合は10〜10仇hol%、好
ましくは、40〜10仇hol%である。カルボン酸層
の厚みは任意に選ぶことができるが通常は1.5〜20
ミクロンが好ましい。
Further, the ratio of carboxylic acid groups in the sulfonic acid layer of the ion exchange membrane to the total exchange groups is 10 to 10 hol%, preferably 40 to 10 hol%. The thickness of the carboxylic acid layer can be selected arbitrarily, but is usually 1.5 to 20.
Microns are preferred.

また、イオン交換膜の機械強度を増すためにポリテトラ
フルオロヱチレン網などの補強材で裏打ちすることもで
きる。本発明の方法を実施できるスルホン酸/カルボン
酸型イオン交換膜の最適例としては、スルホン酸基を有
する側鎖または側鎖の一部が−OCF2CF2S03M
(Mは水素、アルカリ金属または4級アンモニウム)で
あり、カルボン酸基を有する側鎖または側鎖の一部が、
一OCF2C02M(Mは上記に同じ)のイオン交換膜
である。
Additionally, to increase the mechanical strength of the ion exchange membrane, it can be lined with a reinforcing material such as a polytetrafluoroethylene network. An optimal example of a sulfonic acid/carboxylic acid type ion exchange membrane that can carry out the method of the present invention is one in which the side chain or a part of the side chain having a sulfonic acid group is -OCF2CF2S03M.
(M is hydrogen, alkali metal or quaternary ammonium), and the side chain or part of the side chain having a carboxylic acid group is
-OCF2C02M (M is the same as above) ion exchange membrane.

このようなイオン交換膜の製造方法としては、例えば、
特開昭52−24176号および、特開昭52−241
77号に記載されているように、スルホン酸基の一部を
カルボン酸基にかえることによってスルホン酸/カルボ
ン酸型イオン交換膜を得る方法をあげることができる。
As a method for manufacturing such an ion exchange membrane, for example,
JP-A-52-24176 and JP-A-52-241
As described in No. 77, there is a method of obtaining a sulfonic acid/carboxylic acid type ion exchange membrane by changing some of the sulfonic acid groups to carboxylic acid groups.

このようにして製造されたカルボン酸基を有するフッ素
系陽イオン交換膜は食塩水電解用隔膜として使用され、
優れた電解性能を示すが、原料である食塩水中に含まれ
る微量のカルシウム、マグネシウム等の不純物によって
、徐々にその電解性能が低下してくる。このように電解
性能が低下した該汚染膜は本発明の方法によって再生さ
れる。本発明の方法において酸処理工程で使用される酸
としては、有機酸、無機酸のいずれも使用でき、有機酸
としては、酢酸、シュウ酸、ギ酸等があげられ、無機酸
としては塩酸、硫酸、硝酸、IJン酸、フッ酸等があげ
られるが、通常は洗浄能力の強い無機酸が用いられ、塩
酸が最も好ましい。更に酸として、2種類以上の酸を同
時に用いてもよいし、塩化ナトリウム、塩化カリウム等
の中性塩を、酸と同時に加えてもよい。酸性溶液の溶媒
として水のみが用いられる場合においては使用される酸
の濃度が1規定以上が好ましく、1規定以下では不純物
の除去が不十分である。
The fluorine-based cation exchange membrane having carboxylic acid groups produced in this way is used as a diaphragm for salt water electrolysis,
Although it exhibits excellent electrolytic performance, its electrolytic performance gradually deteriorates due to trace amounts of impurities such as calcium and magnesium contained in the raw material saline solution. The contaminated membrane whose electrolytic performance has been degraded in this way is regenerated by the method of the present invention. As the acid used in the acid treatment step in the method of the present invention, both organic acids and inorganic acids can be used. Organic acids include acetic acid, oxalic acid, formic acid, etc., and inorganic acids include hydrochloric acid, sulfuric acid, etc. , nitric acid, IJ acid, hydrofluoric acid, etc., but inorganic acids with strong cleaning ability are usually used, and hydrochloric acid is most preferred. Furthermore, two or more types of acids may be used simultaneously, or a neutral salt such as sodium chloride or potassium chloride may be added at the same time as the acid. When only water is used as a solvent for the acidic solution, the concentration of the acid used is preferably 1N or more, and if it is less than 1N, the removal of impurities will be insufficient.

又処理温度は45qo以上が好ましく、45qo以下で
は不純物が十分除去できない。このようにカルボン酸基
を有するフッ素系陽イオン交換膜に沈着した不純物を除
去するには、かなり厳しい条件が要求される。
Further, the treatment temperature is preferably 45 qo or higher; impurities cannot be removed sufficiently if the treatment temperature is 45 qo or lower. In order to remove impurities deposited on a fluorine-based cation exchange membrane having carboxylic acid groups, quite severe conditions are required.

更に該膜の汚染が激しい場合においては、より高濃度の
酸に、より高温で浸潰し膜内の不純物を除去しなくては
ならない。
Furthermore, if the membrane is severely contaminated, impurities within the membrane must be removed by immersion in a higher concentration acid at a higher temperature.

しかしながら、このようにして酸処理を行なった膜は膜
内の不純物の除去が十分であるにもかかわらず膜の電気
抵抗があがるという現象を示す。従って該膜の汚染が激
しい場合には、温和な条件でしかも完全に不純物を除去
する方法が必要である。
However, a film subjected to acid treatment in this manner exhibits a phenomenon in which the electrical resistance of the film increases despite sufficient removal of impurities within the film. Therefore, if the membrane is heavily contaminated, a method is required to completely remove impurities under mild conditions.

そのためには、酸性溶液にさらに水溶性の有機溶剤を加
えることが好ましい。使用される有機溶剤としては、た
とえばメタノール、エタノール、イソプロパノール等の
低級アルコール類、エチレングリコール、グリセリン、
等の多価アルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルホキシド、アセトン、メチルエチルケ.トン等のケ
トン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル
類、があげられるが、メタノール、エタノール等の低級
アルコール類が最も好ましい。
For this purpose, it is preferable to further add a water-soluble organic solvent to the acidic solution. Examples of organic solvents used include lower alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol, ethylene glycol, glycerin,
Polyhydric alcohols such as dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetone, methyl ethyl chloride, etc. Examples include ketones such as methane, ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, and lower alcohols such as methanol and ethanol are most preferred.

酸性溶液中の有機溶剤の含量は1重量%以上あればよく
、好ましくはiの重量%以上である。1重量%以下では
、不純物の除去効果及び電解電圧の低下の効果が小さい
The content of the organic solvent in the acidic solution may be at least 1% by weight, preferably at least 1% by weight. If it is less than 1% by weight, the effect of removing impurities and the effect of lowering the electrolytic voltage will be small.

有機溶剤を1重量%以上含む酸性溶液の場合は酸の濃度
は、0.1規定以上あればよく処理温度も20oo以上
であればよい。
In the case of an acidic solution containing 1% by weight or more of an organic solvent, the acid concentration may be 0.1N or more and the treatment temperature may also be 20oo or more.

このようにして、ほぼ完全に不純物を除去された膜は、
次にアルカリ処理工程を行なう。
In this way, the film from which impurities are almost completely removed is
Next, an alkali treatment step is performed.

アルカリ処理工程ではアルカリ性溶液に浸債することに
よって達成される。
The alkaline treatment step is accomplished by immersion in an alkaline solution.

使用されるアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化アンモニウム等があげられるが、通
常は水酸化ナトリウムが用いられる。
Examples of the alkali used include sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, etc., but sodium hydroxide is usually used.

又この場合、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アン
モニウム等の中性塩をアルカリと同時に用いてもよい。
In this case, a neutral salt such as sodium chloride, potassium chloride, ammonium chloride, etc. may be used simultaneously with the alkali.

溶媒として水のみが用いられる場合の処理条件としては
アルカリの濃度は、0.1規定以上で、処理温度は45
00以上の範囲であればよい。しかしながら、25重量
%以上の高濃度の苛性ソーダを製造するような電解条件
で該再生膜を使用する場合においては、溶媒に水のみを
用いたアルカリ性溶液に浸債するだけでは電解性能の回
復が不十分であることがわかった。このような場合、ア
ルカリ性溶液にさらに水溶性の有機溶剤を加えることが
好ましい。
When only water is used as a solvent, the treatment conditions are that the concentration of alkali is 0.1N or more, and the treatment temperature is 45
It may be in the range of 00 or more. However, when using the regenerated membrane under electrolytic conditions such as producing caustic soda with a high concentration of 25% by weight or more, the electrolytic performance cannot be recovered by simply immersing it in an alkaline solution using only water as the solvent. It turned out to be enough. In such a case, it is preferable to further add a water-soluble organic solvent to the alkaline solution.

使用される有機溶剤としては、メタノール、エタノール
、イソプロ/ゞノ一ル、エチレングリコ−ル、グリセリ
ン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ア
セトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等が用いられるが、メタノール、エタノール、
ジメチルスルホキシドが特に好ましい。
Examples of organic solvents used include methanol, ethanol, isopro/benol, ethylene glycol, glycerin, dimethyl sulfoxide, dimethyl formamide, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, dioxane, etc.
Particularly preferred is dimethyl sulfoxide.

アルカリ性溶液中の有機溶剤の含量は1重量%以上であ
ればよく、好ましくは1の重量%以上である。
The content of the organic solvent in the alkaline solution may be at least 1% by weight, preferably at least 1% by weight.

有機溶剤を1重量%以上含むアルカリ性水溶液に使用さ
れるアルカリの濃度は0.01規定以上あればよく処理
温度も2000以上であればよい。
The concentration of the alkali used in the alkaline aqueous solution containing 1% by weight or more of an organic solvent may be 0.01N or more, and the treatment temperature may also be 2000 or more.

又処理時間は、特に限定されないが通常3時間以上が好
ましい。酸処理工程およびアルカリ処理工程のいずれに
おいても処理時間中液の雛拝を行なうことは均一に膜を
処理するうえで好ましい。
Although the treatment time is not particularly limited, it is usually preferably 3 hours or more. In both the acid treatment step and the alkali treatment step, it is preferable to drain the liquid during the treatment time in order to uniformly treat the membrane.

このようにして再生された膜は、再び電解槽に装着され
るが、有機溶剤を含むアルカリ性溶液に浸潰した膜は、
水あるいはアルカリ性水溶液にて洗浄し、有機溶剤を除
去することが好ましい。
The membrane regenerated in this way is loaded into the electrolytic cell again, but the membrane soaked in an alkaline solution containing an organic solvent is
It is preferable to wash with water or an alkaline aqueous solution to remove the organic solvent.

以上のように、本発明の方法によってカルボン酸基を有
するフッ素系陽イオン交換膜の電解性能は初期の状態に
回復する。本発明の方法において、酸処理工程およびア
ルカリ処理工程の作用機構は、必ずしも明らかではない
が下記のように推定される。
As described above, the electrolytic performance of a fluorine-based cation exchange membrane having carboxylic acid groups is restored to its initial state by the method of the present invention. In the method of the present invention, the mechanisms of action of the acid treatment step and the alkali treatment step are not necessarily clear, but are estimated as follows.

酸処理工程では、カルシウム、マグネシウム等の膜内に
次着した不純物を溶解させ除去する効果及び、イオン交
換基に置換した多価イオンを離脱する効果等が考えられ
る。
The acid treatment step is thought to have the effect of dissolving and removing impurities such as calcium and magnesium that have adhered to the membrane, and the effect of removing multivalent ions substituted with ion exchange groups.

更に、酸性溶液に加えられる有機溶媒は膜を膨潤させ、
不純物の溶解除去を促進させる効果が考えられる。例え
ばアルコール類を加えた場合はイオン交換基と結合して
疎水性のイオン交換基にする効果などが考えられる。又
、アルカリ処理工程においては、該膜のイオン交換基を
アルカリ塩型に完全に置換すると同時に適度の膨潤収縮
によって該膜を調整する効果などが考えられる。
Additionally, organic solvents added to acidic solutions swell the membrane;
This is thought to have the effect of promoting dissolution and removal of impurities. For example, when an alcohol is added, it may have the effect of binding to an ion exchange group and making it a hydrophobic ion exchange group. In addition, in the alkali treatment step, the effect of completely replacing the ion exchange groups of the membrane with alkali salt type and at the same time adjusting the membrane by appropriate swelling and contraction is considered.

本発明の方法は腸イオン交換膜の電解性能の低下の程度
の如何にかかわらず、任意の時期に実施できるが、通常
の食塩水電解においては、実用的な電解条件、例えば電
流密度10〜60A/dm2、で製造される苛性ソーダ
濃度2規定〜la規定の範囲において、電解電圧が0.
05V〜0.5V上昇するかおよび/または電流効率が
1〜5%低下した時に実施することが効果的である。
The method of the present invention can be carried out at any time regardless of the degree of deterioration of the electrolytic performance of the intestinal ion exchange membrane, but in normal saline electrolysis, practical electrolytic conditions, such as a current density of 10 to 60 A, can be carried out. /dm2, in the range of caustic soda concentration from 2 normal to la normal, and the electrolytic voltage is 0.
It is effective to carry out when the current efficiency increases by 0.5V to 0.5V and/or the current efficiency decreases by 1 to 5%.

このように電解中に食塩水中の不純物によって汚染され
、電解性能が低下したカルボン酸基を有するフッ素系陽
イオン交換膜は、これまで使用不能として廃棄されてい
たが、本発明の方法により初期の電解性能に回復させ、
繰返し使用することができるので、工業的に極めて有利
である。
Fluorine-based cation exchange membranes with carboxylic acid groups that were contaminated by impurities in the saline solution during electrolysis and had degraded electrolytic performance were previously discarded as unusable, but with the method of the present invention, the initial Restore electrolytic performance,
Since it can be used repeatedly, it is extremely advantageous industrially.

又本発明の再生方法は食塩電解のみならず、他のハロゲ
ン化アルカリ金属塩の電解においても適用することがで
きる。以下実施例をあげて具体的に説明するが、本発明
は、これらに限定されるものではない。
Furthermore, the regeneration method of the present invention can be applied not only to the electrolysis of common salt but also to the electrolysis of other alkali metal halides. The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例 1〜7 とCF2=CF2 の共重合体から作られたフィルムを特関昭52一241
77号に記載の方法に従って、片面を還元剤処理してス
ルホン酸/カルボン酸型イオン交換膜を得た。
Examples 1 to 7 A film made from a copolymer of CF2=CF2 was
According to the method described in No. 77, one side was treated with a reducing agent to obtain a sulfonic acid/carboxylic acid type ion exchange membrane.

この膜の当量重量は1200で膜の厚さは125ミクロ
ンであった。この膜のカルボン酸層は片面10仏でその
側鎖構造は、で、残りはスルホン酸層でその側鎖構造は
である。
The equivalent weight of this membrane was 1200 and the membrane thickness was 125 microns. The carboxylic acid layer of this film has a side chain structure of 10 on one side, and the remaining sulfonic acid layer has a side chain structure of .

該膜をNa型にイオン交換を行なった後、カルボン酸層
を陰極室に向けて電解槽に組み込み「電流密度40A/
dm2、電解温度90℃で食塩水の電解を行なった。電
解槽は、イオン交換膜を介して陽極室と陰極室とよりな
っており、陽極は、寸法安定性の金属陽極、陰極は鉄金
網である。陽極液はpH=3.5の3規定の食塩水溶液
で不*純物として、カルシウムlppm、マグネシウム
lppmを含んでいる。また陰極液の苛性ソーダの濃度
は2の重量%である。電解開始当初の電解電圧は3.8
V、電流効率は95%であったが、継続して運転中には
該膜は、塩水中の不純物によって汚染され3000時間
後には、電解電圧が4.1V、電流効率は93%になっ
た。
After ion-exchanging the membrane to Na type, the carboxylic acid layer was placed in an electrolytic cell with the carboxylic acid layer facing the cathode chamber, and the current density was 40A/
Electrolysis of saline water was carried out at dm2 and electrolysis temperature of 90°C. The electrolytic cell consists of an anode chamber and a cathode chamber via an ion exchange membrane, the anode being a dimensionally stable metal anode and the cathode being an iron wire mesh. The anolyte is a 3N saline solution with a pH of 3.5 and contains 1ppm of calcium and 1ppm of magnesium as impurities. The concentration of caustic soda in the catholyte is 2% by weight. The electrolysis voltage at the beginning of electrolysis was 3.8
V, the current efficiency was 95%, but during continuous operation, the membrane was contaminated by impurities in the salt water, and after 3000 hours, the electrolytic voltage was 4.1 V and the current efficiency was 93%. .

この汚染膜を、電解槽よりはずし、第1表に示す方法で
再生処理し、再生後の電解性能を測定した。その結果を
第1表に表わす。第 1 表比較例 1〜5 実施例1〜7で用いられたものと同じ、スルホン酸/カ
ルボン酸型イオン交換膜を実施例1〜7と同様の条件で
食塩水の電解に使用し、電解性能が低下した該汚染膜を
第2表に示す方法で再生処理し、再生後の電解性能を測
定した結果を第2表に示す。
This contaminated membrane was removed from the electrolytic cell, regenerated by the method shown in Table 1, and the electrolytic performance after regeneration was measured. The results are shown in Table 1. Table 1 Comparative Examples 1 to 5 The same sulfonic acid/carboxylic acid type ion exchange membranes used in Examples 1 to 7 were used for electrolysis of saline water under the same conditions as Examples 1 to 7. The contaminated membrane whose performance had deteriorated was regenerated by the method shown in Table 2, and the electrolytic performance after regeneration was measured. Table 2 shows the results.

この結果から、比較例4,5に見られるようにアルカリ
処理工程のないものは再生前よりも電解性能が悪くなっ
ている。
From this result, as seen in Comparative Examples 4 and 5, those without the alkali treatment step had worse electrolytic performance than before regeneration.

又、比較1,2,3に見られるように、酸処理工程ある
いはアルカリ処理工程が不十分な場合には、電解性能回
復が十分ではない。第 2 表 実施例 8〜14 実施例1〜7と同様にして得られたスルホン酸/カルボ
ン酸型イオン交換膜を実施例1〜7と同様の条件で電解
を行なった。
Further, as seen in Comparisons 1, 2, and 3, when the acid treatment step or the alkali treatment step is insufficient, the recovery of electrolytic performance is not sufficient. Table 2 Examples 8 to 14 Sulfonic acid/carboxylic acid type ion exchange membranes obtained in the same manner as in Examples 1 to 7 were subjected to electrolysis under the same conditions as in Examples 1 to 7.

ただこの場合、食塩水に含まれるカルシウムは3ppm
、マグネシウムは2.5ppmであった。電解開始当初
は電解電圧3.柵、電流効率95%であったが、継続し
て電解を行なううちに、3000時間後には、電解電圧
は4.3V、電流効率は91%まで低下した。この汚染
膜を電解槽よりはずし、第3表に示す方法で再生処理し
、再生後の電解性能を測定した。その結果を第3表に示
す。第3表 比較例 6〜10 実施例8〜14で用いられたものと同じスルホン酸/カ
ルボン酸型イオン交換膜を実施例8〜14と同様の条件
で食塩水電解に使用し、300畑時間後に電解電圧が4
.3V、電流効率が91%にまで電解性能が低下した汚
染膜を、第4表に示す方法で再生※処理し、再び電解槽
に装着して再生後の電解性能を測定した結果を第4表に
示す。
However, in this case, the calcium contained in the saline solution is 3 ppm.
, magnesium was 2.5 ppm. At the beginning of electrolysis, the electrolysis voltage was 3. The current efficiency was 95%, but after 3000 hours, the electrolysis voltage decreased to 4.3V and the current efficiency decreased to 91%. This contaminated membrane was removed from the electrolytic cell, regenerated by the method shown in Table 3, and the electrolytic performance after regeneration was measured. The results are shown in Table 3. Table 3 Comparative Examples 6 to 10 The same sulfonic acid/carboxylic acid type ion exchange membranes used in Examples 8 to 14 were used for saline water electrolysis under the same conditions as Examples 8 to 14, and 300 field hours were used. Afterwards, the electrolytic voltage is 4
.. A contaminated membrane whose electrolytic performance had decreased to 3V and a current efficiency of 91% was regenerated* using the method shown in Table 4, and the electrolytic performance after regeneration was measured by installing it in the electrolytic cell again.Table 4 shows the results. Shown below.

この結果から、酸処理工程で有機溶剤を用いない場合に
は、電解性能の回復がほとんどみられず、又、酸濃度が
0.01規定、あるいは有機溶剤が0.1%では電解性
能の回復は十分ではない。
From this result, when no organic solvent is used in the acid treatment process, there is almost no recovery in electrolytic performance, and when the acid concentration is 0.01N or the organic solvent is 0.1%, the electrolytic performance does not recover. is not enough.

第 4 表実施例 15〜22 実施例1〜14で得られたスルホン酸/カルボン酸型イ
オン交換膜を実施例1〜8に示される電解槽に組み込み
、電流密度40A/dm2、電解温度90℃で食塩水の
電解を行なった。
Table 4 Examples 15 to 22 The sulfonic acid/carboxylic acid type ion exchange membranes obtained in Examples 1 to 14 were incorporated into the electrolytic cells shown in Examples 1 to 8, and the current density was 40 A/dm2 and the electrolysis temperature was 90°C. Electrolysis of saline water was carried out.

この時、陽極液はpH=3.5で3規定の食塩水であり
、この液中には、カルシウムlppm、マグネシウムl
ppmが含まれている。
At this time, the anolyte is a 3N saline solution with a pH of 3.5, and this solution contains 1 ppm of calcium and 1 ppm of magnesium.
Contains ppm.

又、陰極液の苛性ソーダの濃度は40%であつた。Further, the concentration of caustic soda in the catholyte was 40%.

電解開始当初の電解電圧は、3.95V、電流効率は、
96%であったが、運転中に食塩水中の不純物によって
汚染され、300斑時間後には、電解電圧が4.3V、
電流効率が90%となった。
The electrolysis voltage at the beginning of electrolysis was 3.95V, and the current efficiency was
However, it was contaminated by impurities in the saline solution during operation, and after 300 hours, the electrolytic voltage was 4.3V.
The current efficiency was 90%.

この汚染膜を、第5表に示される方法で再生処理を行な
い。
This contaminated film was regenerated by the method shown in Table 5.

再生後の電解性能を測定した。その結果を第5表に示す
。第 5 表 比較例 11〜14 実施例15〜22で用いられたものと同じスルホン酸/
カルボン酸型イオン交換膜を、実施例15〜22と同様
の条件で食塩水の電解に使用し、300餌時間後、電解
電圧が4.3V、電流効率が90%になった該汚染膜を
、第6表に示される方法で再生処理し、再生処理後電解
性能を測定した。
The electrolytic performance after regeneration was measured. The results are shown in Table 5. Table 5 Comparative Examples 11-14 Same sulfonic acids/as used in Examples 15-22
A carboxylic acid type ion exchange membrane was used for electrolysis of saline water under the same conditions as in Examples 15 to 22, and after 300 feeding hours, the contaminated membrane had an electrolysis voltage of 4.3 V and a current efficiency of 90%. , and the electrolytic performance was measured after the regeneration treatment.

その結果を第6表に示す。この結果からアルカリ処理工
程に有機溶剤を含まない場合には電解性能の回復が極め
て不十分であることが明らかである。
The results are shown in Table 6. From this result, it is clear that recovery of electrolytic performance is extremely insufficient when no organic solvent is included in the alkali treatment step.

第 6 表Table 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 食塩の電解に使用し、食塩水中の不純物によつて汚
染され電解性能が低下した、カルボン酸基を有するフツ
素系陽イオン交換膜を再生する方法において、該膜を酸
性溶液に浸漬し、ついでアルカリ性溶液に浸漬すること
を特徴とするフツ素系陽イオン交換膜の再生方法。 2 酸性溶液が1重量%以上の水溶性有機溶剤を含む特
許請求の範囲第1項記載の方法。 3 アルカリ性溶液が1重量%以上の水溶性有機溶剤を
含む特許請求の範囲第1項又は第2項記載の方法。
[Scope of Claims] 1. A method for regenerating a fluorine-based cation exchange membrane having a carboxylic acid group, which is used for the electrolysis of common salt and whose electrolytic performance has deteriorated due to contamination with impurities in the salt water. A method for regenerating a fluorine-based cation exchange membrane, which comprises immersing it in an acidic solution and then immersing it in an alkaline solution. 2. The method according to claim 1, wherein the acidic solution contains 1% by weight or more of a water-soluble organic solvent. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the alkaline solution contains 1% by weight or more of a water-soluble organic solvent.
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