JPS6267185A - 食塩電解方法 - Google Patents
食塩電解方法Info
- Publication number
- JPS6267185A JPS6267185A JP20656085A JP20656085A JPS6267185A JP S6267185 A JPS6267185 A JP S6267185A JP 20656085 A JP20656085 A JP 20656085A JP 20656085 A JP20656085 A JP 20656085A JP S6267185 A JPS6267185 A JP S6267185A
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- JP
- Japan
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- membrane
- iodine
- film
- perfluorocation
- barium
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明はパーフルオロカチオン膜をもちいた食塩電解方
法に関するものである。
法に関するものである。
[従来の技術]
塩化ナトリウムを電解して時性ソーダと塩素を製造する
方法として、フッ素樹脂陽イオン交換膜を隔膜とするイ
オン交換膜法は、従来の水銀法、アスベスト隔膜υ、に
比して、公害防1F及び省エネルギーの観点から右利で
あり、また塩化ナトリウム含量の極めて低い高品質時性
ソーダを製造できることから、近年性[1されている。
方法として、フッ素樹脂陽イオン交換膜を隔膜とするイ
オン交換膜法は、従来の水銀法、アスベスト隔膜υ、に
比して、公害防1F及び省エネルギーの観点から右利で
あり、また塩化ナトリウム含量の極めて低い高品質時性
ソーダを製造できることから、近年性[1されている。
か−るイオン交換膜法において使用されるフッ素樹脂陽
イオン交換膜としては、スルホン酸型膜に比して、カル
ボン酸型膜が高濃度時性ソータを高い電流効率で製造可
能なために有利であるとされている。また、カルボン酸
型フッ素樹脂膜とスルホン酸型フッ素樹脂膜とを比較し
た場合、後者に比して前溝は電気抵抗が大きいという問
題点を有するということが指摘されている。
イオン交換膜としては、スルホン酸型膜に比して、カル
ボン酸型膜が高濃度時性ソータを高い電流効率で製造可
能なために有利であるとされている。また、カルボン酸
型フッ素樹脂膜とスルホン酸型フッ素樹脂膜とを比較し
た場合、後者に比して前溝は電気抵抗が大きいという問
題点を有するということが指摘されている。
これまでに、塩化ナトリウムの電解用隔膜としてのフッ
素樹脂陽イオン交換膜について、前記問題点の解消を目
的とした種々の提案がなされている。例えば、4¥開閉
50−120492号公報には、カルボン1%i基及び
スルホン酸基を共イ1するパーフルオロカーボン重合体
からなる陽イオン交!!!!膜として、カルボン酸型モ
ノマーとスルホン酸型モノマーの共重合によるもの及び
スルホン酸型フッ素樹脂膜にカルボン酸型モノマーを含
浸重合したものが記載されている。これらは、カルボン
酸基の特長に加えて高い1に気休導性をもつスルホン酸
基の′Hりにより、高い電流効率と高い電気伝導度を兼
備したものであるとされている。また、特開昭52−3
8589号公報には、カルボン酸型パーフルオロカーボ
ン重合体とスルホン酸型パーフルオロカーボン重合体と
のブレンド膜及びカルボン酸η1膜とスルホン酸型膜と
の積層膜が記載されている。これらにおいては、スルホ
ン酸η!膜における高m爪7.?慴ソーダを高い電流効
率で製造するのが困難〒あるという難点を、カルボン酸
型膜の積層あるいはカルボン酸型重合体のブレンドによ
って解消し得るものであるとされている。
素樹脂陽イオン交換膜について、前記問題点の解消を目
的とした種々の提案がなされている。例えば、4¥開閉
50−120492号公報には、カルボン1%i基及び
スルホン酸基を共イ1するパーフルオロカーボン重合体
からなる陽イオン交!!!!膜として、カルボン酸型モ
ノマーとスルホン酸型モノマーの共重合によるもの及び
スルホン酸型フッ素樹脂膜にカルボン酸型モノマーを含
浸重合したものが記載されている。これらは、カルボン
酸基の特長に加えて高い1に気休導性をもつスルホン酸
基の′Hりにより、高い電流効率と高い電気伝導度を兼
備したものであるとされている。また、特開昭52−3
8589号公報には、カルボン酸型パーフルオロカーボ
ン重合体とスルホン酸型パーフルオロカーボン重合体と
のブレンド膜及びカルボン酸η1膜とスルホン酸型膜と
の積層膜が記載されている。これらにおいては、スルホ
ン酸η!膜における高m爪7.?慴ソーダを高い電流効
率で製造するのが困難〒あるという難点を、カルボン酸
型膜の積層あるいはカルボン酸型重合体のブレンドによ
って解消し得るものであるとされている。
而して、スルホン酸型膜の電解性能の不充分さを改善す
るEI的で、これまでに種々の提案が多数なされている
0例えば、スルホン酸基を有するパーフルオロカーボン
重合体からなる膜の表面を、還元処理及び/又は酸化処
理することにより、スルホン酸基をカルボン酸基に化学
変換せしめてスルホン酸型膜の表面にカルボン酸型薄層
を形成する方法(特開昭52−24175、同52−2
4178、同52−24177)等が知られている。
るEI的で、これまでに種々の提案が多数なされている
0例えば、スルホン酸基を有するパーフルオロカーボン
重合体からなる膜の表面を、還元処理及び/又は酸化処
理することにより、スルホン酸基をカルボン酸基に化学
変換せしめてスルホン酸型膜の表面にカルボン酸型薄層
を形成する方法(特開昭52−24175、同52−2
4178、同52−24177)等が知られている。
これらのカチオン交換膜を用いて長期間にわたり電解性
能を維持せしむる為には、供給塩水中のカルシウム及び
マグネシウムをキレート樹脂を用いて除去することが重
要であることは公知である。(特開昭51−88100
.同54−754137)また、塩水中にヨウ素が存在
するとカチオン交換膜のカルボン酸層に沈着し、電解電
圧を上げ、電流効率が低下する場合があり、塩水中のヨ
ウ素を除去する方法が提案されている。(特開昭58−
182285) 一方、食塩電解用供給塩水中にはC
a、 Mgの他にバリウムも含まれている。
能を維持せしむる為には、供給塩水中のカルシウム及び
マグネシウムをキレート樹脂を用いて除去することが重
要であることは公知である。(特開昭51−88100
.同54−754137)また、塩水中にヨウ素が存在
するとカチオン交換膜のカルボン酸層に沈着し、電解電
圧を上げ、電流効率が低下する場合があり、塩水中のヨ
ウ素を除去する方法が提案されている。(特開昭58−
182285) 一方、食塩電解用供給塩水中にはC
a、 Mgの他にバリウムも含まれている。
塩水中のヨウ素は?V通ヨウ化ナトリウムの形で存在し
、海水はトータル11!分を約35,000ppm、ヨ
ウ素を0.O5ppm含み、これは濃度塩水溶液中0.
5ppmのヨウ素に相当すると云われている。
、海水はトータル11!分を約35,000ppm、ヨ
ウ素を0.O5ppm含み、これは濃度塩水溶液中0.
5ppmのヨウ素に相当すると云われている。
(Res、Discl、1983.p229.p183
duPontJ1発表文献)塩水中の極微晴のヨウ素
を、特開昭59−182285号に開示される如く、陰
イオン交換膜を用いて除去することは塩水精製費の増大
を招くのでtlfましくない。
duPontJ1発表文献)塩水中の極微晴のヨウ素
を、特開昭59−182285号に開示される如く、陰
イオン交換膜を用いて除去することは塩水精製費の増大
を招くのでtlfましくない。
[発明の解決しようとする問題点]
本発明者らは、パーフルオロカルボン酸基を陰極側に有
するパーフルオロカチオン膜をもちい、小型電槽をもち
いて塩水中のカルシウムとマグネシウムの濃度を例えば
20ppb以ドに保ちつつ電解性能を維持するのに必要
な条件について種々検討を行ない、過大なヨウ素精製費
をかけることなく所望の電解性能を達成する手段を見出
したものである。
するパーフルオロカチオン膜をもちい、小型電槽をもち
いて塩水中のカルシウムとマグネシウムの濃度を例えば
20ppb以ドに保ちつつ電解性能を維持するのに必要
な条件について種々検討を行ない、過大なヨウ素精製費
をかけることなく所望の電解性能を達成する手段を見出
したものである。
即ち、塩水中のヨウ素濃度が高い場合、膜に沈着し、電
流効率の低下を招くこと、及び、このH1’y 、lの
影響はII!水中のパリ「ジノ、製電にも大、\〈(人
(t することをルJ、出したものである。
流効率の低下を招くこと、及び、このH1’y 、lの
影響はII!水中のパリ「ジノ、製電にも大、\〈(人
(t することをルJ、出したものである。
かかる現費は゛市解エネルキーの増大を招くのr&+’
ましくない。
ましくない。
未発1!11のII的は、膜中への1つ、F及びパリウ
ノ、の沈l、を極力防ぎ、もって膜の電流効率をに朋に
維)へせL7める方法を新規じ提供することドある。
ノ、の沈l、を極力防ぎ、もって膜の電流効率をに朋に
維)へせL7める方法を新規じ提供することドある。
1問題点を解決するための1段】
本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、パーフルオロカチオン膜を用いる食塩゛市解により
30wt%以l−の−・Y性ソーダ水溶液を得るJJ法
において、供給塩水中のヨウ素及びバリウl、のfil
&を、横軸をバリウムlI&(ppm) 、 縦軸を
ヨウ素汝1N(ppm)とする第1図の点A(0,0)
、点B(0,1,0)、点C(1,0゜0.20)及び
点D(1,0、0)で囲まれる範囲のfljffとする
ことを特徴とする食塩電解ノ」υ、を要旨とするもので
ある。
り、パーフルオロカチオン膜を用いる食塩゛市解により
30wt%以l−の−・Y性ソーダ水溶液を得るJJ法
において、供給塩水中のヨウ素及びバリウl、のfil
&を、横軸をバリウムlI&(ppm) 、 縦軸を
ヨウ素汝1N(ppm)とする第1図の点A(0,0)
、点B(0,1,0)、点C(1,0゜0.20)及び
点D(1,0、0)で囲まれる範囲のfljffとする
ことを特徴とする食塩電解ノ」υ、を要旨とするもので
ある。
ここでいうパーフルオロカチオン膜とは、膜の全部又は
少なくとも陰極に女・1向する面がパーフルオロカルボ
ン酸ポリマーからなる1模を7へ味する。陰極側じパー
フルA【1カルボツ酸基をイfする膜は、高e爪へ’r
?1ソータを品゛市論、効+で取(IIできるので&
(ましい。低抵抗、高’、Ir、U効率でへ1刊ソータ
を取得し、かつ実用1.に膜強度を賦′Jする為に、陰
極側ポリマーよりイオン交換容品の大きいパーフルオロ
カルボッ酸ポリマーまたは含水+のより高いパーフル十
ロスルホン醜ポリマーを陽極側じもちいた謂ゆる]対称
構i)1を有し、lIi、ml触に1フツ素樹1n1か
らなるミクロフィブリル又は不a布等で補強することが
知られている。
少なくとも陰極に女・1向する面がパーフルオロカルボ
ン酸ポリマーからなる1模を7へ味する。陰極側じパー
フルA【1カルボツ酸基をイfする膜は、高e爪へ’r
?1ソータを品゛市論、効+で取(IIできるので&
(ましい。低抵抗、高’、Ir、U効率でへ1刊ソータ
を取得し、かつ実用1.に膜強度を賦′Jする為に、陰
極側ポリマーよりイオン交換容品の大きいパーフルオロ
カルボッ酸ポリマーまたは含水+のより高いパーフル十
ロスルホン醜ポリマーを陽極側じもちいた謂ゆる]対称
構i)1を有し、lIi、ml触に1フツ素樹1n1か
らなるミクロフィブリル又は不a布等で補強することが
知られている。
本発明において、1.記各層を構成するカルボン酸型パ
ーフルオロカルボン小合体及びスルホン酸型パーフルオ
ロカルボンΦ合体としては、]、記の特定斐ヂ1を満h
1する限り、従来より公知乃至周知のものなど特に限定
されることなく種々採用され得る。 k(適な実ki!
:様においては、以ドのCイ)、(ロ)の構造からなる
Φ合体の使用がllfま17い。
ーフルオロカルボン小合体及びスルホン酸型パーフルオ
ロカルボンΦ合体としては、]、記の特定斐ヂ1を満h
1する限り、従来より公知乃至周知のものなど特に限定
されることなく種々採用され得る。 k(適な実ki!
:様においては、以ドのCイ)、(ロ)の構造からなる
Φ合体の使用がllfま17い。
(4) (CF2−CFX ) 、 (ロ) (
CF2−CX)−こ−で、XはF又は−CF3 、好ま
しくはFであり、Yは次のものから選ばれる。
CF2−CX)−こ−で、XはF又は−CF3 、好ま
しくはFであり、Yは次のものから選ばれる。
−C[’:F2)、A、 −〇−CCF2)XA、
(0−CF2−CFχ、A。
(0−CF2−CFχ、A。
星
−CF?−0(CF2)、A。
−0(]]シフ2−0F−11、(CF;lXA。
x、 y、 zは、ともに0−10であり、Z及びR,
は−F又は炭素数 1−10のパーフルオロアルキル基
から選ばれる。また、Aは一503M、 −CDON又
は加水分解によりこれらの基に転化しうる一5O3F。
は−F又は炭素数 1−10のパーフルオロアルキル基
から選ばれる。また、Aは一503M、 −CDON又
は加水分解によりこれらの基に転化しうる一5O3F。
−1’:N、−COF又は−COOIIであり、踵は水
素又はアルカリ金属、Rは炭素数 1−10のアルキル
基を・Iζす。
素又はアルカリ金属、Rは炭素数 1−10のアルキル
基を・Iζす。
本発明に使用する膜は、その全体の厚さ60〜350
ミクロン、&fましくは 100〜300 ミクロンの
ものが採用され、必要により、11fましくはポリテト
ラフルオロエチレンなどからなる布、網などの織布、不
織布、又は金属製のメツシュ、多孔体などで補強するこ
とができる。
ミクロン、&fましくは 100〜300 ミクロンの
ものが採用され、必要により、11fましくはポリテト
ラフルオロエチレンなどからなる布、網などの織布、不
織布、又は金属製のメツシュ、多孔体などで補強するこ
とができる。
また、特開昭53−目98811;、回54−1283
号、回54−1074794、回54−157777号
公報などド記載されているポリテトラフルオロエチレン
のフィブリル化繊維あるいは特開昭58−79110号
公報などに記載されている酸型官能)、(含イ1千ツマ
−を少聞へ屯合して変+’l したボリテ1ラフルオロ
エチレンのフィブリル化繊維をブレンドして補強しても
よく、その他紙分子ta体の配合による補強を採用して
もよい、更に、本発明の膜は、その表面を粗面化したり
あるいは金属酸化物粒子からなる電極話+′lを41し
ない多孔賀t)層をその表面に形成することなどもII
1能である。
号、回54−1074794、回54−157777号
公報などド記載されているポリテトラフルオロエチレン
のフィブリル化繊維あるいは特開昭58−79110号
公報などに記載されている酸型官能)、(含イ1千ツマ
−を少聞へ屯合して変+’l したボリテ1ラフルオロ
エチレンのフィブリル化繊維をブレンドして補強しても
よく、その他紙分子ta体の配合による補強を採用して
もよい、更に、本発明の膜は、その表面を粗面化したり
あるいは金属酸化物粒子からなる電極話+′lを41し
ない多孔賀t)層をその表面に形成することなどもII
1能である。
本発明において、L記の如き各種補強「段を採川する場
合には、これをカルボン酸膜l二体層に適用するのが9
1ましい。
合には、これをカルボン酸膜l二体層に適用するのが9
1ましい。
本発明においては、各層を製膜したりあるいはブレンド
共イf膜層における混合を行なったりする場合には、従
来より公知乃至周知の種々の方υ、にて行なわれ得る0
例えば、イオン交換基含有パーフルオロカーボン型合体
の水性ディスパージョンや有機溶液、4j機ディスパー
ジョンなどを使用して混合を湿式で行なったり、か−る
有機溶液や有機ディスパージョンなどからキャスト法な
どで製膜することなども11丁能である。勿論、トライ
ブレンド方式の採用や加熱溶融成形により製膜すること
もできる。加熱溶融成形による各層の製膜の際に、原料
重合体はその有するイオン交換基の分解を招かないよう
な適宜のイオン交換基の形態、例えばカルボン酸基のと
きは酸又はエステル型で行なうのが好ましく、またスル
ホン酸基のときは一3O3F型で行なうのが好ましい。
共イf膜層における混合を行なったりする場合には、従
来より公知乃至周知の種々の方υ、にて行なわれ得る0
例えば、イオン交換基含有パーフルオロカーボン型合体
の水性ディスパージョンや有機溶液、4j機ディスパー
ジョンなどを使用して混合を湿式で行なったり、か−る
有機溶液や有機ディスパージョンなどからキャスト法な
どで製膜することなども11丁能である。勿論、トライ
ブレンド方式の採用や加熱溶融成形により製膜すること
もできる。加熱溶融成形による各層の製膜の際に、原料
重合体はその有するイオン交換基の分解を招かないよう
な適宜のイオン交換基の形態、例えばカルボン酸基のと
きは酸又はエステル型で行なうのが好ましく、またスル
ホン酸基のときは一3O3F型で行なうのが好ましい。
さらには、原料重合体を予め加熱溶融成形してベレット
化し、それを押出成形やプレス成形などにより製膜する
こともできる。
化し、それを押出成形やプレス成形などにより製膜する
こともできる。
本発明に使用する複層型膜は、通常は、カルボン酸膜に
体層、スルホン酸膜表面層、カルボン酸膜表面層、及び
必要に応じ共存膜層やカルボン酸膜中間層を、夫々別々
に所定のフィルム状に製膜し、これら各層を積層・体化
することによって製造され得る。各層を積層一体化する
方法としては、を板ブレス、ロールプレス等が挙げられ
る。積層プレス温度は60〜280℃、圧力は平板プレ
スで0.1〜100 kg/cm’、ロールプレスで0
.1〜100 kg/crn’にて行なわれる。
体層、スルホン酸膜表面層、カルボン酸膜表面層、及び
必要に応じ共存膜層やカルボン酸膜中間層を、夫々別々
に所定のフィルム状に製膜し、これら各層を積層・体化
することによって製造され得る。各層を積層一体化する
方法としては、を板ブレス、ロールプレス等が挙げられ
る。積層プレス温度は60〜280℃、圧力は平板プレ
スで0.1〜100 kg/cm’、ロールプレスで0
.1〜100 kg/crn’にて行なわれる。
本発明に使用する複層型膜は、各種の電解において広範
囲に使用されるが、かかるぬには。
囲に使用されるが、かかるぬには。
いずれの形式の電極も使用される0例えば、多孔板、網
又はエキスパンデッドメタルなどの空隙性電極が使用さ
、れる、空隙性電極としては長径 1.0〜10s■、
短PIO,5〜lO履■、線径0.1〜1.3鳳鵬、開
孔率30〜90%のエキスパンデッドメタルが例示され
る。また、複数の板状電極を使川することもできるが、
空隙度の違う複数枚の電極を使用して空隙度の小さいも
のを膜に近い側に使用するのが好ましい。
又はエキスパンデッドメタルなどの空隙性電極が使用さ
、れる、空隙性電極としては長径 1.0〜10s■、
短PIO,5〜lO履■、線径0.1〜1.3鳳鵬、開
孔率30〜90%のエキスパンデッドメタルが例示され
る。また、複数の板状電極を使川することもできるが、
空隙度の違う複数枚の電極を使用して空隙度の小さいも
のを膜に近い側に使用するのが好ましい。
陽極材質としては、通常白金族金属、その導電性酸化物
又はその導電性還元酸化物等が使用され、一方陰極とし
ては白金族金属、その導電性酸化物又は鉄族金属等が使
用される。なお。
又はその導電性還元酸化物等が使用され、一方陰極とし
ては白金族金属、その導電性酸化物又は鉄族金属等が使
用される。なお。
白金族金属としては白金、ロジウム、ルテニウム、パラ
ジウム、イリジウムが例示され、また鉄族金属としては
、鉄、コバルト、ニッケル、ラネーニッケル、安定化ラ
ネーニッケル、ステンレス、アルカリエツチングステン
レス(特公昭54−19229号公報)、ラネーニッケ
ルメッキ陰極(特開昭54−112785号公報)、ロ
ダンニッケルメッキ陰極(特開昭53−115678号
公報等)が例示される。
ジウム、イリジウムが例示され、また鉄族金属としては
、鉄、コバルト、ニッケル、ラネーニッケル、安定化ラ
ネーニッケル、ステンレス、アルカリエツチングステン
レス(特公昭54−19229号公報)、ラネーニッケ
ルメッキ陰極(特開昭54−112785号公報)、ロ
ダンニッケルメッキ陰極(特開昭53−115678号
公報等)が例示される。
空隙性の電極を使用する場合は、該電極は上記陽極又は
陰極を形成する物質それ自体からこれを形成することが
できる。しかし、白金族金属又はその導性酸化物等を使
用するときには通常チタンやタンタルなどの弁金属のエ
キスパンデッドメタルの表面にこれらの物質を被覆せし
めて形成するのが好ましい。
陰極を形成する物質それ自体からこれを形成することが
できる。しかし、白金族金属又はその導性酸化物等を使
用するときには通常チタンやタンタルなどの弁金属のエ
キスパンデッドメタルの表面にこれらの物質を被覆せし
めて形成するのが好ましい。
電極を配置する場合、電極は複層型膜に接触して配置し
ても、また適宜の間隔をおいて配置してもよい、電極は
むしろイオン交換膜面に強固に押圧するよりも、電極は
イオン交換膜面に例えば0〜2.0 kg/am″にて
好ましくは緩かに押接される。
ても、また適宜の間隔をおいて配置してもよい、電極は
むしろイオン交換膜面に強固に押圧するよりも、電極は
イオン交換膜面に例えば0〜2.0 kg/am″にて
好ましくは緩かに押接される。
本発明に使用する電解槽は、単極型でも複極型でもよい
、また電解槽を構成する材料は、例えば塩化アルカリ水
溶液の電解の場合には陽極室の場合には、塩化アルカリ
水溶液及び塩素に耐性があるもの、例えば弁金属、チタ
ンが使用され、陰極室の場合には水酸化アルカリ及び水
素に耐性がある鉄、ステンレス又はニッケルなど使用さ
れる。
、また電解槽を構成する材料は、例えば塩化アルカリ水
溶液の電解の場合には陽極室の場合には、塩化アルカリ
水溶液及び塩素に耐性があるもの、例えば弁金属、チタ
ンが使用され、陰極室の場合には水酸化アルカリ及び水
素に耐性がある鉄、ステンレス又はニッケルなど使用さ
れる。
本発明に使用する複層型膜を使用して塩化アルカリ水溶
液の電解を行なうプロセス条件としては、既知の条件が
採用できる0例えば陽極室i、7 il &(,4L
<は2.5−5.0規定01) (7)tiJ化アルカ
リ本溶液8(j(給1〜、L極室Vは木■は稀釈水酸化
アルカリを供給し、々「ましくは80〜120°C2市
に密1fl 10−10OA/dm’−(”電解される
。かかる場合、114什、アルカリ水溶液中のカルシウ
ム及びマグネジft (、などの重金属イオンは、イオ
ン交換l模の劣化を招くので、++(及的に小さくせし
めるのが口「ましい。また、陽極における酸素の発ノ1
を極力11/j ilするために1ム酸などの酸をル化
アルカリ水溶液に添加することができる。
液の電解を行なうプロセス条件としては、既知の条件が
採用できる0例えば陽極室i、7 il &(,4L
<は2.5−5.0規定01) (7)tiJ化アルカ
リ本溶液8(j(給1〜、L極室Vは木■は稀釈水酸化
アルカリを供給し、々「ましくは80〜120°C2市
に密1fl 10−10OA/dm’−(”電解される
。かかる場合、114什、アルカリ水溶液中のカルシウ
ム及びマグネジft (、などの重金属イオンは、イオ
ン交換l模の劣化を招くので、++(及的に小さくせし
めるのが口「ましい。また、陽極における酸素の発ノ1
を極力11/j ilするために1ム酸などの酸をル化
アルカリ水溶液に添加することができる。
未発明治らは、膜の高′市流効+を長期に維持せしめる
ノj11.について検、8−1を屯ねた結果、少くとも
陰極に対向4る面にパーフルオロカルボン酸基をもちい
た食塩′1ト解により30%以I、の濃度の7+tMソ
ーダ水溶液を取1りするにあたり、塩水中のヨウ素及び
バリウムのUを特定範囲内に制御することにより、膜内
へのヨウ素及びパリウI、の沈?II+1を低ドせしめ
得、これにより膜の″電流効率の低ドを極力防11シう
ることを見出したものである。
ノj11.について検、8−1を屯ねた結果、少くとも
陰極に対向4る面にパーフルオロカルボン酸基をもちい
た食塩′1ト解により30%以I、の濃度の7+tMソ
ーダ水溶液を取1りするにあたり、塩水中のヨウ素及び
バリウムのUを特定範囲内に制御することにより、膜内
へのヨウ素及びパリウI、の沈?II+1を低ドせしめ
得、これにより膜の″電流効率の低ドを極力防11シう
ることを見出したものである。
第1図は、未発明治Aがり、ll1L、た塩水中の−I
つ末及びパリウノ、の1.1的範囲を1″めるグラフで
ある。ここで、第1図は横軸L′供給15水中のへリウ
l、 ie l^を縦軸V供給用水中のコラ末C度をと
り、本発明の目的11.n容される」つ、E及びバリウ
ムのIJを小ずものであ番)、本発明では、ヨウ素及び
パリウノ、の1,1は第1図の点A (0,0)、B(
0,1,0)、C(+、0.0.20)及びr)(+、
0.0)で囲まれる範囲内にあるζ−とが必要である。
つ末及びパリウノ、の1.1的範囲を1″めるグラフで
ある。ここで、第1図は横軸L′供給15水中のへリウ
l、 ie l^を縦軸V供給用水中のコラ末C度をと
り、本発明の目的11.n容される」つ、E及びバリウ
ムのIJを小ずものであ番)、本発明では、ヨウ素及び
パリウノ、の1,1は第1図の点A (0,0)、B(
0,1,0)、C(+、0.0.20)及びr)(+、
0.0)で囲まれる範囲内にあるζ−とが必要である。
本発明において、第1図の点A 、 II 、 C、及
びDで囲まれる範囲をよI7とする理由は、この範囲内
であれば、長期(2イ1以上)にわたり電解をm統して
も、膜内へのヨウ、E、パリウノ、の沈着II%が多く
なく、従って電流効率を大きく低トーせしめないことば
よる。
びDで囲まれる範囲をよI7とする理由は、この範囲内
であれば、長期(2イ1以上)にわたり電解をm統して
も、膜内へのヨウ、E、パリウノ、の沈着II%が多く
なく、従って電流効率を大きく低トーせしめないことば
よる。
未発111において取(すI′寺刊ンーダ膿爪が30%
以ドの場合は、ヨウ素及びバリウムが膜に沈着せずに通
過しやすくなるので本発明の効果は顕p。
以ドの場合は、ヨウ素及びバリウムが膜に沈着せずに通
過しやすくなるので本発明の効果は顕p。
でない、また、生1&、 At +1ソーダを製品ムY
+iソーダ50%まで9部縮する為のエネルギーが増加
するのでbfましくない。32〜36%と商法j&の時
性ンータをイオン膜U、で製造することは、濃縮エネル
ギーが少なくてすむので■二車的に有利である一力、ヨ
ウ素及びバリウムも膜内に沈着しやすくなるので特に本
発明の効果が顕著である。
+iソーダ50%まで9部縮する為のエネルギーが増加
するのでbfましくない。32〜36%と商法j&の時
性ンータをイオン膜U、で製造することは、濃縮エネル
ギーが少なくてすむので■二車的に有利である一力、ヨ
ウ素及びバリウムも膜内に沈着しやすくなるので特に本
発明の効果が顕著である。
[作用1
本発明において、供給塩水中のヨウ素とバリウム濃;バ
を低ドさせることによる電流効率の維持効果は、膜に侵
入したヨウ素が沈着せずに通過すること、及び/又はヨ
ウ素の膜に侵入する速度が低く、長期電解しても電流効
率に影響する程度まで沈着しないことによるものと考え
られる。
を低ドさせることによる電流効率の維持効果は、膜に侵
入したヨウ素が沈着せずに通過すること、及び/又はヨ
ウ素の膜に侵入する速度が低く、長期電解しても電流効
率に影響する程度まで沈着しないことによるものと考え
られる。
特に塩水中にバリウムが共存する場合は、膜内にてヨウ
素とバリウムの化合物になり膜に沈着しやすくなるもの
と考えられる。
素とバリウムの化合物になり膜に沈着しやすくなるもの
と考えられる。
[実施例1
実施例1
テトラフルオロエチレンと
ン交換容早1.44腸eq/g及び1.25■eq/g
である共重合体を得た。曲名の共重合体なA、後者の共
重合体をBとする。共重合体Aを押出I&lljシ、p
/I 2QO#Lのフィルムを(!iた。該フィルム
をA−1とする、共重合体Bを押出成型し、lすさ20
終のフィルムを得た。該フィルムを8−1 とする、フ
ィルム^−1とフィルムB−1を熱ロールプレスにより
積層し、複合膜を11)た。
である共重合体を得た。曲名の共重合体なA、後者の共
重合体をBとする。共重合体Aを押出I&lljシ、p
/I 2QO#Lのフィルムを(!iた。該フィルム
をA−1とする、共重合体Bを押出成型し、lすさ20
終のフィルムを得た。該フィルムを8−1 とする、フ
ィルム^−1とフィルムB−1を熱ロールプレスにより
積層し、複合膜を11)た。
一方、粒子¥1uの酸化ジルコニウム粉末10部、メチ
ルセルロース(2%水溶液の粘1&1500センチポイ
ズ) 0.4i’ill、木19部、シクロヘキサノ
ール2部およびシクロへキサノン1部を含む混合物を混
練してペーストをI;Iた。該ペーストをメラシ数20
0、厚さ75ILのテトロン製スクリーン、そのドに厚
さ30μのスクリーンマスクを施した印刷板及びポリウ
レタンスキージを用いて、前記積層して作成したイオン
交換膜のAポリマー 200 #L側の面にスクリーン
印刷した。膜面に得られた付着層を空気中で乾燥し・方
、かくして得られた多孔質層を有する膜の他方の而に同
様にして、モ均粒径0.3#Lのβ−IR化ケイ素粒子
を付着させた。しかる後、温度!40℃、圧力30kg
/crn’の条件で各膜面の粒子層をイオン交換膜面に
圧着することにより、膜の陽極側面及び陰極側面には、
酸化ジルコニウム粒子−及び炭化ケイ素粒子が、それぞ
れ膜面1crn”当りそれぞれ1.0層g、 1.0−
g付着したイオン交換膜を作成した。
ルセルロース(2%水溶液の粘1&1500センチポイ
ズ) 0.4i’ill、木19部、シクロヘキサノ
ール2部およびシクロへキサノン1部を含む混合物を混
練してペーストをI;Iた。該ペーストをメラシ数20
0、厚さ75ILのテトロン製スクリーン、そのドに厚
さ30μのスクリーンマスクを施した印刷板及びポリウ
レタンスキージを用いて、前記積層して作成したイオン
交換膜のAポリマー 200 #L側の面にスクリーン
印刷した。膜面に得られた付着層を空気中で乾燥し・方
、かくして得られた多孔質層を有する膜の他方の而に同
様にして、モ均粒径0.3#Lのβ−IR化ケイ素粒子
を付着させた。しかる後、温度!40℃、圧力30kg
/crn’の条件で各膜面の粒子層をイオン交換膜面に
圧着することにより、膜の陽極側面及び陰極側面には、
酸化ジルコニウム粒子−及び炭化ケイ素粒子が、それぞ
れ膜面1crn”当りそれぞれ1.0層g、 1.0−
g付着したイオン交換膜を作成した。
該膜を25%^Y性ソーダ水溶液で70℃、16時間加
水分解を行ないナトリウム型のイオン交換膜とした。
水分解を行ないナトリウム型のイオン交換膜とした。
かくして得られた膜のA−1層の側に、チタンのバンチ
トメタル(短径2■、長径5 am)に酸化ルテニウム
と、酸化イリジウムと酸化チタンの固溶体を被覆した低
い塩素過電圧を有する陽極を、またB−1層側にはSO
3304製パンチトメ’) ル(m f1212重長径
5■鳳)にルテニウム入りラネーニッケル(ルテニウム
5%、ニッケル50%、アルミニウム45%)を電着し
て、低い水素−′市川を有するようにした陰極を陽極と
0.5++n離して配置し、陽極室に3008/ U
の塩化ナトリウム水溶液を、陰極室に水を供給しつつ陽
極室の塩化ナトリウム!Iffを200g/ Qに、ま
た陰極室の7+Y性ソ一ダ濃度を35重り一%に保ちつ
つ、80℃、30 A/drn’の条f1で゛電解を行
った。有効膜面積は0.25重m’であった。511間
電解を行ない、初期電流効率が86士0.39%である
ことを確認した後、供給塩水をヨウ素及びバリウムを含
み、かつCa及びMg濃度が夫々toppb以ドである
塩水に切り科えて電解を行なった。
トメタル(短径2■、長径5 am)に酸化ルテニウム
と、酸化イリジウムと酸化チタンの固溶体を被覆した低
い塩素過電圧を有する陽極を、またB−1層側にはSO
3304製パンチトメ’) ル(m f1212重長径
5■鳳)にルテニウム入りラネーニッケル(ルテニウム
5%、ニッケル50%、アルミニウム45%)を電着し
て、低い水素−′市川を有するようにした陰極を陽極と
0.5++n離して配置し、陽極室に3008/ U
の塩化ナトリウム水溶液を、陰極室に水を供給しつつ陽
極室の塩化ナトリウム!Iffを200g/ Qに、ま
た陰極室の7+Y性ソ一ダ濃度を35重り一%に保ちつ
つ、80℃、30 A/drn’の条f1で゛電解を行
った。有効膜面積は0.25重m’であった。511間
電解を行ない、初期電流効率が86士0.39%である
ことを確認した後、供給塩水をヨウ素及びバリウムを含
み、かつCa及びMg濃度が夫々toppb以ドである
塩水に切り科えて電解を行なった。
ヨウ素及びバリウム濃度は、それぞれヨウ化ナトリウム
及び、塩化バリウムを塩水に溶解させて所望のWIfL
に調整した。電解を終rした後、膜を塩酸−酢酸混合水
溶液にて抽出し、膜内沈着物を定iしヨウ素の沈着速度
を求めた。
及び、塩化バリウムを塩水に溶解させて所望のWIfL
に調整した。電解を終rした後、膜を塩酸−酢酸混合水
溶液にて抽出し、膜内沈着物を定iしヨウ素の沈着速度
を求めた。
試験結果を第1表に示す。
なお、実施例1−1〜1−9については、′電流効率は
96± 0.3%であり、初期電流効率9B±0.3%
と変らなかった。
96± 0.3%であり、初期電流効率9B±0.3%
と変らなかった。
一方、ヨウ素及びバリウムの濃度を更に高めた塩水をも
ちいて電解試験を行ない電流効率を追跡し、電解を停止
1xし、膜内沈着物を定駄することにより膜内ヨウ素沈
着罎と電流効率の関係を求めた。
ちいて電解試験を行ない電流効率を追跡し、電解を停止
1xし、膜内沈着物を定駄することにより膜内ヨウ素沈
着罎と電流効率の関係を求めた。
試験結果を第2表に示す。
第 2 表
第2表よりヨウ素が150μg/c■2以I−沈着する
と電流効率の低下がおこることがわかる。
と電流効率の低下がおこることがわかる。
第1表の比較例1−1.1−2. l−3はヨウ素のイ
I ?’+ 神1tl か 4.5X 10 ’
μg/cm2hr、 3.8 X 10 2層g八
:m’hr、?、OX 102B/em’hrTあり、
それぞれ140、160.9011後(ごヨウ4、沈)
; 1,1.が 150ルg/c鵬?1.11番こなi
l 、市論効+の低ドか起きることがY・想される。
I ?’+ 神1tl か 4.5X 10 ’
μg/cm2hr、 3.8 X 10 2層g八
:m’hr、?、OX 102B/em’hrTあり、
それぞれ140、160.9011後(ごヨウ4、沈)
; 1,1.が 150ルg/c鵬?1.11番こなi
l 、市論効+の低ドか起きることがY・想される。
実施例2
テトラフルオロエチレンと
CF2−CFO(CF2 )3 GOOC;H3を触媒
重合せしめ、イオン交換台+411.44meq/g及
び1.25veq/g テある共重合体な得た。曲名の
J(小合体をA、後者の共重合体をBとする。 カテト
ラフルオロエチレンとCF7−GFOCFzCF (C
F3 )0(CF2)?STo Fを触媒重合せしめイ
オン交換台IJ1.l■eq/gの共重合体を(IIた
。詠小合体をCとする。共重合体Aと共重合体CQI:
1にブレンドした後熱ロール混練したものをDとする。
重合せしめ、イオン交換台+411.44meq/g及
び1.25veq/g テある共重合体な得た。曲名の
J(小合体をA、後者の共重合体をBとする。 カテト
ラフルオロエチレンとCF7−GFOCFzCF (C
F3 )0(CF2)?STo Fを触媒重合せしめイ
オン交換台IJ1.l■eq/gの共重合体を(IIた
。詠小合体をCとする。共重合体Aと共重合体CQI:
1にブレンドした後熱ロール混練したものをDとする。
押出成型V、により夫々Aより膜厚160ルのフィルム
E、Bより膜厚20μのフィル1.F、Cより膜厚20
用のフィルムG、Dより膜厚15井のフィルムHな得た
。
E、Bより膜厚20μのフィル1.F、Cより膜厚20
用のフィルムG、Dより膜厚15井のフィルムHな得た
。
次いで各フィルムをG、H,E、Fの順に改ね合せ熱ロ
ールを用い200℃で積層1.た。該積層膜を′支施例
1と回1.方法で6層の側に酸化ンル]ニウJ、ねr、
F層の側じ)ν化ケイ、もを+17+ささた。詠腔を実
施例1と回様なh法で加水分解を行ない’+tf解試験
を行なった。゛市流密爪30A/da2.陽極室11!
化引トリウムe 11を200gIQ、陰極室のI・Y
+′lソータ濃度を35%に保ちつつ90℃で″電解を
行なった。実施例1と同様な力7ノ、でヨウ素添加゛電
解試験と膜分析を11なった。
ールを用い200℃で積層1.た。該積層膜を′支施例
1と回1.方法で6層の側に酸化ンル]ニウJ、ねr、
F層の側じ)ν化ケイ、もを+17+ささた。詠腔を実
施例1と回様なh法で加水分解を行ない’+tf解試験
を行なった。゛市流密爪30A/da2.陽極室11!
化引トリウムe 11を200gIQ、陰極室のI・Y
+′lソータ濃度を35%に保ちつつ90℃で″電解を
行なった。実施例1と同様な力7ノ、でヨウ素添加゛電
解試験と膜分析を11なった。
試験結果を第3表に車重。
ヨウ)k添加前の゛電流効率はいずれも9Eif: 0
.3%であった。
.3%であった。
なお、実施例2−1〜2−3については、゛電流効率は
96土 0.3%であり、初期電流効+96士 0.3
%と変らなかった。
96土 0.3%であり、初期電流効+96士 0.3
%と変らなかった。
一1力、第2表よりヨウ素が150ルg/cv2以l、
沈着すると電流効率の低ドがおこることがわかる。第3
表の比較例2−1.2−2はヨウ素の付着速度が9.O
X 10−2.7.5 X 102層g/cm”hr
〒あり、それぞれ70.85 II後にヨウ素沈着1−
が150ルg/cm2以1−になり、電流効率の低ドが
起きることが予想される。
沈着すると電流効率の低ドがおこることがわかる。第3
表の比較例2−1.2−2はヨウ素の付着速度が9.O
X 10−2.7.5 X 102層g/cm”hr
〒あり、それぞれ70.85 II後にヨウ素沈着1−
が150ルg/cm2以1−になり、電流効率の低ドが
起きることが予想される。
第1図は、本発明における供給1i!水中のヨウ素及び
バリウムの範囲を小すグラフである。
バリウムの範囲を小すグラフである。
Claims (6)
- (1)パーフルオロカチオン膜を用いる食塩電解により
30wt%以上の苛性ソーダ水溶液を得る方法において
、供給塩水中のヨウ素及びバリウムの濃度を、横軸をバ
リウム濃度(ppm)、縦軸をヨウ素濃度(ppm)と
する第1図の点A(0、0)、点B(0、1.0)、点
C(1.0、0.20)及び点D(1.0、0)で囲ま
れる範囲の濃度とすることを特徴とする食塩電解方法。 - (2)パーフルオロカチオン膜がイオン交換基としてカ
ルボン酸型パーフルオロカーボン重合体のみからなる特
許請求の範囲第1項の電解方法。 - (3)パーフルオロカチオン膜が、陽極に面する側のイ
オン交換容量が陰極に面する側のイオン交換容量よりも
大きなパーフルオロカーボン重合体からなる非対称膜で
ある特許請求の範囲第2項の電解方法。 - (4)パーフルオロカチオン膜が、陰極に面する側はカ
ルボン酸型パーフルオロカーボン重合体から成り、陽極
に面する側は、スルホン酸型パーフルオロカーボン重合
体からなる非対称膜である特許請求の範囲第1項の電解
方 法。 - (5)パーフルオロカチオン膜がフィブリル、織布又は
不織布等で補強された膜である特許請求の範囲第1項の
電解方法。 - (6)パーフルオロカチオン膜が、その表面が粗面化さ
れたものであるか、その表面に金属の酸化物または炭化
物粒子からなる電極活性を有しない多孔質層を形成せし
めたものである特許請求の範囲第1項の電解方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20656085A JPS6267185A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 食塩電解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20656085A JPS6267185A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 食塩電解方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6267185A true JPS6267185A (ja) | 1987-03-26 |
Family
ID=16525415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20656085A Pending JPS6267185A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 食塩電解方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6267185A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5558378A (en) * | 1978-10-21 | 1980-05-01 | Hoechst Ag | Electrolysis of alkali metal chloride |
JPS59162285A (ja) * | 1983-03-04 | 1984-09-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | イオン交換膜法による食塩の電解方法 |
-
1985
- 1985-09-20 JP JP20656085A patent/JPS6267185A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5558378A (en) * | 1978-10-21 | 1980-05-01 | Hoechst Ag | Electrolysis of alkali metal chloride |
JPS59162285A (ja) * | 1983-03-04 | 1984-09-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | イオン交換膜法による食塩の電解方法 |
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