JPS6043495A - イオン交換膜の保護法 - Google Patents

イオン交換膜の保護法

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JPS6043495A
JPS6043495A JP58149644A JP14964483A JPS6043495A JP S6043495 A JPS6043495 A JP S6043495A JP 58149644 A JP58149644 A JP 58149644A JP 14964483 A JP14964483 A JP 14964483A JP S6043495 A JPS6043495 A JP S6043495A
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JP
Japan
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ion exchange
exchange membrane
membrane
cloth
electrolytic cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP58149644A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yamagata
山県 博
Takashi Ichimura
市村 敬司
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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  • 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】 本発明はイオン交換膜の保護法、特に既存のアスベスト
隔膜電槽にアスベストに代えてイオン交換膜を取シつけ
た際のイオン交換膜の変形を防止する方法に係る。
塩化アルカリを電解して苛性アルカリを得る方法は、公
害防止の見地から水銀法に代り隔膜法が主流どなってき
た。
隔膜法は、通常アスベスト等のr隔膜を用いる方法が現
在工業的に用いられている。
隔膜にアスベストを用いた電解槽として、例えば槽底部
に直立した多数9陽極をボルトによって固定し、表面に
アスベストを被覆せしめた多数の陰極を有する函体を、
前記陽極間に陰極が夫々入シ込むようにしてかぶせるよ
うにした単極槽が所謂ダイヤモンドジャムロック槽やツ
ーカ一槽として、又多数のフィンガー状の陰極と多数の
フィンガー状の陽極を交互に入シ込ませる様に構成した
グラノール槽に代表される複極槽が用いられている。
しかし、これらアスベスト法により得られる苛性アルカ
リは、低濃度であると共に塩化アルカリが不純物として
含まれており、通常このまま直ちに工業用薬品等の諸用
途には供し難い。
コレに対し、より高純度、高濃度の苛性アルカリが電解
によって直接得られる手段としてアスベスト隔膜に代え
てイオン交換膜を用いる手段が種々提案されている。
処で、前記の如きアスベスト電解槽が手持ちである場合
、このアスベストに代えてイオン交換膜が取りつけられ
るならば、新らたな電解槽設備は実質的に不要であり、
しかも高純度、高濃度の苛性アルカリを得ることが可能
となる。
この様な要望に応える手段として既存のアスベスト槽に
イオン交換膜を取り付ける方法が種々提案されている。
処で、イオン交換膜は一般に厚さが薄く、機械的強度も
それ程大きなものではない。この為、電極にイオン交換
膜を被覆するようにした前記大多数の提案を採用すると
、対向する電極面間に位置するイオン交換膜は、この間
にスペーサーネット等の介在物もある為、電解時、に膨
出等の変形は抑えられるものの、これ以外の電極側面に
位置・するイオン交換膜は、特に何の抑えもない為、か
なり膨出等変形し易い状態になっている。この傾向は、
どちらかの極室を加圧する等極室内に差圧全つけて操業
する場合特に著しい。
本発明者は、かかる点に鑑み、この様な状態にある膜の
変形を防止することを目的として種々研究、検討した結
果、カゴ型又はフィンガー状電極に被覆せしめられたイ
オン交換膜において、対向する対電極面以外の面に位負
するイオン交換膜にクロスを混入して電解中のイオン交
換膜の変形を防止することにより、前記目的を達成し得
ることを見出し、本発明はこれを要旨とする。
本発明において、用いられるクロスとしては12〜20
0メツシュ程度がよく、又拐質はポリプロピレン、ポリ
テトラフルオロエチレン。
テトラフルオロエチレン−へキザフルオロプロピレン共
重合体等の含弗素樹脂が好ましい。
かかるクロスの混入量はその材質や形態等により厳密に
は決められるが、一般には1 tit当り5〜90重t
(%程度が好捷しい。
混入手段としては、電極を被覆する全体の膜を製膜する
際、所要箇所にクロスが来る様に作ることも出来るが、
これは技術的にかなり雄かしい。この為、イオン交換膜
で電極を被覆した後、所要箇所だけ金、該1ikと同一
物を、例えはフロン113により溶解し、該クロスにこ
の溶液を含浸せしめ、これを所要箇所に溶着せしめる等
適宜な手段で一体化ぜしめるのが好ましい。
この場合溶液の濃度はJ〜30重景%程度を採用するの
が好ましい。
本発明に用いられるイオン交換膜としては、例えばカル
ボキシル基、スルホン酸基、燐酸基。
フェノール性水酸基等の陽イオン交換基を含有する重合
体から成り、かかる重合体としては、含弗素重合体を採
用するのが特に好ましい。イオン交換基含有の含弗素重
合体としては、例えばテトラフルオロエチレン、クロロ
トリフルオロエチレン等のビニルモノマー、!:スルホ
ン酸1カルボン酸、燐酸基等のイオン交換基に転化し得
る反応性基を有するパーフルオロのビニルモノマーとス
ルホン酸、カルボン酸、燐酸基等のイオン交換基ktA
するパーフルオロのビニルモノマーとの共重合体が好適
に使用される。
又、トリフルオロスチレンの膜状重合体ニスルホン酸基
等のイオン交換基を導入したものやスチレンジビニルベ
ンセ/ニスルホ7酸Mf:導入したもの等も使用できる
そして、これらのうち夫々以下のヒ)、(ロ)の重合単
位を形成し得る単量体を用いる場合には、比較的高い電
流効率で高純度の苛性アルカリを得ることができるので
特に好ましい。
C() 4cy2 C”j−+ (ロ) (OFz O
X)ここで又は弗素、塩素、水素又は−0F3であシ、
X′はX又はCFs(OF2)I、1であり、mは1〜
5であシ、Yは次のものから選ばれる。
−P−A、−00F12啓(P、Q、R汁AここでPは
(CF2片(OXX%(CF2片 であり、Qは(OF
2−0−C!XX駐であり、Rは−(cxx’−o−c
y23− であり、(P、Q、、R)はθ P + Q + Rの少なくとも一つを任意の順序で配
列することを表わす。x 、 x’は上記と同じであり
、n−0〜1、a、b、c、d、eはO〜6である。
Aは−Cool、又は−ON 、 −00F 、’−0
0OR、−000M。
−0ONR2R3等の加水分解若しくは中和によシ、−
(300Hに転換し得る官能基を表わす。R1は炭素数
1〜10のアルキル基、Mはアルカリ金属又は第四級ア
ンモニウム基であり、R2+ R3は水素又は炭素数1
〜10のアルキル 上記Yの好捷しい代表例としては、人が弗カを有する炭
素と結合された構造を有する例えば次の如きものが挙げ
られる。
一〇−CF2(OF−〇−OF2檜咲OF2− 0 −
 OF抽A! + 7 + zは共に1〜10であり、
Z,Rfは一F 又は炭素数1〜10のパーフルオロア
ルキル基から選ばれた基であり、Aは上記と同様である
そして、これら共重合体から成る乾燥樹脂12当りのi
M膜内カルボン酸基濃度05〜2.0ミリ当量である含
弗素陽フイオン交挾膜を用いる場合には、例えば苛性ソ
ーダの濃度が40φ以上であっても、その電流効率は9
0%以上にも達する。そして、上記乾燥樹脂1f当りの
膜内カルボン酸基濃度が1,1〜1.8ミJ当量の場合
には、前述の如き高濃度の苛性ソーダを高電流効率で長
期にわたシ安定して得ることができるので特に好ましい
。そして、かかるイオン交換容量を達成するには、上記
(イ)及び(口)の重合単位から成る共重合体の場合、
好捷しくは(口)の重合単位が1〜40モルチ、特に3
〜25モル係であるのが適当である。
本発明に用いられる好ましいイオン交換膜は、上記の様
な弗素化オレフィン単お体とカルボン酸基若しくはカル
ボン酸基に転換しうる官能基を有する重合能ある単量体
との共重合体によって得られる非架橋性の共重合体から
’l’i’7成されるが、その分子量は、好ましくは約
10万〜200万、特に15万〜100万が適当である
。又、かかる共重合体を製造するには前記各単量体の一
種以上を用い、さらに第三の単量体を共重合すること(
tζより得られる膜を改質することもできる。
例えは、OF2 = OFO Rf( Rfは炭素数1
〜10のパーフルオロアルキル基)を併用することによ
り得られる膜に可撓性を付与したり、或はCF2=OF
 CF=CF2 、CF2=OFO(C!F2)H.<
C!モ゛二CF2 等のジビニルモノマーを併用するこ
とにより、得られる共重合体全架橋せしめ、膜に機緘的
強度を付与することもできる。弗累化オレフィン単世体
とカルボン酸基若しくは該基に転換し得る官能JAk有
する重合能ある単量体、さらには第三の単量体との共重
合は、既知の任意の手段で行なわれる。即ち、必要に応
じ、例えはハロゲン化炭化水素等の溶媒を用い、触媒重
合,熱重合,放射線重合等により重合し得る。又、得ら
れた共重合体からイオン交換膜に製膜する手段も特に制
限はなく、例えばプレス成形,ロール成形,押出し成形
,溶液流延法,デイスノくージョン成形,粉末成形等適
宜公知の手段を採用し得る。
かくして得られる膜は、その厚さが20〜500μ、好
ましくは50〜400μにせしめるのが適当である。
又、共重合体の製膜工程に相前後し、好ましくは製IJ
後に共重合体がカルボン酸基そのものでd,なく、該基
に転換し得る官能基の場合には、それに応じた適宜な処
理により、これらの官能基がカルボン酸基に転換される
。例えば、−ON。
−OOF 、 −COOR, 、 −COOM, −0
ONR2R3(M, R, − R3は上記と同様)の
場合には、酸又はアルカリのアルコール溶液により加水
分解又は中和せしめてカルボン酸基に転換し、又官能基
が二重結合の場合には一CO′F2と反応せしめてカル
ボン酸基に転換される。さらに、本発明に用いられる陽
イオン交換膜は、必要に応じ、製膜時にポリエチレン、
ポリプロピレン等のオレフィンの重合体、好ましくはポ
リテトラフルオロエチレン。
エチレンとテトラフルオロエチレンとの共重合体等の含
弗素重合体を混合して成形することもでき、或はこれら
の重合体から外る布、網等の織物、不織布又は多孔質フ
ィルム等を支持体としたり、金属製の線や網、多孔体を
支持体として用いて膜を補強することも可能である。又
、電解に供せられる塩化アルカリとしては、塩化ナトリ
ウムが一般的であるが、その他、塩化カリウム、塩化リ
チウム等のアルカリ金属の塩化物である。次に本発明を
実施例により説明する。
ダイヤモンドジャムロック社製アスベスト隔膜法電解槽
DS−45型に、アスベストに代え、ポリテトラフルオ
ロエチレンとaB’2=(?o(OF2)3coooI
(3の共重合体から成るイオン交換容量1.45 me
q /y乾燥樹脂を有する厚さ220μの陽イオン交換
膜を下記方法によシ取シ付けた。
先づ前記膜を、夫々のカゴ型陽極が夫々に入る様、巾5
 cm 、長さ9 Q cm 、高さ781−mの大き
さを有する一端が開放された袋状に成形し、この内部に
陽極を入れ、電極が有する固定ボルトを該袋内からその
底部を貫通せしめた。そして電極底面に位置する膜面に
は、20メツシユのポリプロピレンクロスにイオン交換
容量が1.8meq/?乾燥樹脂の、前記イオン交換膜
と同種の樹脂をフロン113に溶解した樹脂が5重量%
含まれた溶液190りを一面にほぼ均一に含浸せしめた
ものを溶着せしめて補強した。かくしてこの電極は電解
槽底板から4cPn浮かされた状態で前記ボルトによシ
固定された。
かくして袋状膜の開放端は、陽極の上方に位置している
。次いで陰極フィンガー間に陽極を嵌め込む為の空隙を
有している陰極面を挿入し、袋状膜で覆われた陽極を陰
極フィンガー間に嵌め込み、陰極間上端部にFEP製陰
・陽極液隔離板を挿入し、これに袋状膜の開放端を熱融
着せしめた後、FRP製の塩水保持用蓋をかぶせて電解
槽を組み立てた。
この電格の陰極室に25重重量の苛性ソーダ水溶液金、
陽極室にNacl 300 V /lの水溶液を導入し
て夫々液温を90℃に昇温し、次いで陽極室には90℃
に保持した3009/lの食塩水に、10重促1%のH
cl k 0.61 /時の割合で添加し、この食塩水
を8501+/時で導入し、16時間かけて膜を加水分
解した。膜の加水分解終了と共に塩水中へのHc1添加
を止め、陰極室に水”k851/時の割合で導入しつつ
、60KAを通電して電解を行なった処、定常状態に達
した時点で陰極室1+aOH濃度35重量係において摺
電圧3.56V、陰極液中のnaclfA度は1ケ月間
連続運転の後でも50重1% NaoHIll度換算で
13 ppmでちった。
尚比較の為、陽極底面に来るイオン交換膜の補強を行な
わず、その他は上記実施例と同様にして電解を行なった
処、4日間の連続運転で503fffi% tiaon
濃度換算で65ppmと陰極液中の食塩濃度が増大しは
じめた。この為、電Mを止め、朕を調べた処、陽極底部
の膜にピンホールが生じていた。
尚、実施例、比較例共陽極室よシ陰極室の方を水中圧で
15(1g+H20高くして操朶した結果である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カゴ型又はフィンガー状電極に被覆せしめられた
    イオン交換膜において、対向する対電極面以外の面に位
    置するイオン交換膜に、クロスを混入して電解中のイオ
    ン交換膜の変形を防止するようにしたイオン交換膜の保
    護法。
  2. (2) クロスは、ポリプロピレン、ポリテトラフルオ
    ロエチレン、テトラフルオロエチレンーヘキザフルオロ
    プロピレン等の含弗素樹脂である請求の範囲(1)の方
    法。
  3. (3) カゴ型又はフィンガー状電極は既存のアスベス
    ト隔膜電解槽の電極である請求の範囲(1)の方法。
JP58149644A 1983-08-18 1983-08-18 イオン交換膜の保護法 Pending JPS6043495A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01223216A (ja) * 1988-03-01 1989-09-06 Chiyoda Corp 擁壁の構築方法
JPH01223217A (ja) * 1988-03-01 1989-09-06 Chiyoda Corp 擁壁の構築方法

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JPH01223216A (ja) * 1988-03-01 1989-09-06 Chiyoda Corp 擁壁の構築方法
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