KR800000126B1 - 개량된 격막형 전해조 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

개량된 격막형 전해조

세계적으로 염수의 전기분해에 의하여 생산되는 대부분의 염소와 가성물질(苛性物質)은 격막형 전해조내에서 제조된다.

이러한 전해조에서는 인접한 음극과 양극은 수투과성 격막 주로 석면 섬유에 의하여 분리되어 있다.

대개의 경우, 이러한 석면 격막은 슬러리(slurry)로부터 음극에 보통은, 직조철망위에 석면섬유를 직접용착시켜 만든다. 이러한 격막 피복된 음극은 인접한 양극에서 일정한 간격으로 분리되어 사용되며 후자의 양극은 대체로 치수안정성 양극, 이를테면 전기전도성이 좋고 전기촉매 반응에 활성적인 피막을 갖는 티타니움판이나 전신금속망(Expanded metal)이고 때로는 백금족 금속을 소지체로 한다.

이러한 전해조의 상업적인 중요성으로 인하여 그의 성능을 개량시킬 수 있는 장치와 특히 현존하는 전해조 구조의 최소한 일부를 개량된 조작에 적응시킬 수 있는 장치가 절실히 요구되고 있다.

상기한 개량된 조작의 한 방안은 미합중국 특허 3674676호의 "팽창성" 또는 "치수조절가능" 전극을 사용하는 것이다. 이러한 전극은 양극을 "수축된 형태"로 전해조 내의 제조설치를 용이하게 하므로 조립문제가 간소화 된다. 조립되면 치수 조절은 양극 조립체의 전기 보존성을 방해함이 없이 전기분해 활성적인 양극을 격막 피복된 음극쪽으로 이동하게 함으로써 이루어진다. 이러한 전극간의 간격의 감소는 저항성 염수 용액을 통해 이동되는 전류의 통로를 감소시키기 때문에 전해질의 동작 전압이 강하되게 한다. 그러나 격막조 내의 이러한 치수 조절 가능양극의 사용은 소기의 전압을 감소시키지만 통상적인 전해조에 사용하면 전해 과정의 전류 효율을 저하 시키는 결점을 갖고 있음이 밝혀졌다. 따라서 전류효율의 감소없이 전압 강하의 잇점을 최대로 활용할 수 있는 장치가 요구되고 있다.

따라서 본 발명의 주목적은 염소와 가성물질의 제조에 사용되는 개량된 격막형 전해조를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 현존하는 전해조의 대다수의 부품을 그대로 사용함으로서 주요 경비를 감소시킬 수 있는 개량된 격막형 전해조를 제공하는 것이다. 본 발명은 수투과성 격막에 의해서 양극 격실과 음극격실로 분리된 알카리 금속 염화물 수용액의 전해에 사용되는 전해조에 있어서 양극으로서 치수조절가능 전극을 사용하고 격막으로서 치수 안정성, 열가소성 변형 고분자, 석면 격막을 조합사용함을 특징으르 하고 있다.

이러한 전해조는 장기간 동안 저전압과 고전류 효율에서 작동하며 필요에 따라 조립과 보수가 용이하다. 기존 격막조의 음극 조립체 전체와 덮개를 그대로 사용할 수 있으며 다만 변형이 필요한 것은 금속 양극이다.

알카리금속 할로겐화물 수용액, 특히 식염과 염화카리의 전해용의 모든 격막조는 본 발명의 격막과 양극의 결합에 의하여 개량 시킬수 있다. 그러므로, 쌍극 전해조와 같은 새로운 형식의 전해조도 양극, 음극 또는 이들 양자의 전극을 치수 조절가능 전극으로 대치 함으로서 즉, 전극중의 하나 또는 양자를 인접한 전해조 유니트를 분리하는 칸막이로부터 인접한 전극쪽으로 이동시키고 그 사이에 격막을 설치함으로써 개량시킬 수가 있다.

본 발명은 현존하는 단극 전극 격막조의 개량에 더욱 효과적이다. 본 발명에서는 음극 조립체 또는 "캔(can) 및 덮개는 변형되지 않는다. 흑연과 함께 쓰인 종전의 황동/납/콘크리트/아스팔트 복합 소지체를 대체하기 위하여 전해조내에 금속 양극을 적절히 장치할 수 있는 양극기저(Base)가 요구될 것이다.

"치수조절가능 양극" 또는 "전극"이란 술어는 활성 전극 표면을 전해조의 조립체상의 격막 피복된 음극쪽으로 더욱 근접시킬수 있는 전극을 말한다. 일반적으로, 이러한 전극은 소기의 이동을 가능하게 하면서 전기적 보존성을 갖게하는 장치에 의해 라이저(riser)나 다른 전기전도체에 연결된 활성 양극단 또는 "훼이스(Face)"로 구성되어 있다. 양극 훼이스는 적어도 부분적으로는 전기전도성이 있고 전기 촉매적으로 활성적인 물질로 피복된 연속적 또는 다공성 금속판이다. 종래에 공지된 이러한 종류의 각종 양극을 사용할 수도 있다.

특히 우수한 양극 훼이스는 백금족 금속 산화물이나 이와 단련된 물질로 피복된 티타니움 전신 금속망인데 이들은, 가스는 방출시키고 전해액은 순환하게 할 수 있다.

라이저 또는 다른 전도체는 전해조 기저나 전해조의 외부 접점으로부터 전류를 양극 훼이스에 전달하는 역할을 한다.

편리상, 이들은 기저에 걸쳐 뻗어있는 동심(銅芯) 티타니움과 같은 금속봉의 형상을 취한다. 그리고 양극 훼이스는 "가요성" 티타니움판과 같은 가동성, 전도성 연결 장치에 의하여 이들 전도체에 연결되어 있다. 본 발명의 양극으로 유용한 치수 조절가능 전극은 공지되어 있다.

치수 안정성, 변형 고분자 석면 격막은 치수 조절가능 양극과 조합 되어 있다. 격막의 치수 안정성 이라 함은 전해질 수용액 내에 내팽윤성 및 내약품성 및 내마모성을 의미한다. 이러한 특성은 종래의 석면섬유(대개 온석면)를 각종의 내약품성 및 내마모성을 갖는 열가소성 고분자로 처리함으로서 달성된다. 이러한 용도로 적합한 고분가류는 폴리 (비닐 플루오라이드), 폴리 (비닐리덴플루오라이 드), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리피플루오로에틸멘 프로필렌 등과 같은 각종의 폴리플루오로카본류이다. 폴리(비닐리덴클로라이드)와 같은 염소화된 수지 및 폴라클로로트리플루오로에티렌과 폴리클로로트리플루오로에틸렌 프로필렌 공중합체류와 같은 클로로-플루오로 물질류들도 또한 유용하다.

만일 사용된 고분자가 양이온 교환능을 갖는다면 격막이 더욱 우수하여 진다. 이러한 폴리(퍼플루오로에틸렌-트리플루오로 에틸렌 설폰산)이 석면과 함께 사용된 격막형은 독일공개특허 72/12225에서 볼 수있다.

이들 중합체는 격막이나 판상형으로 석면 섬유를 예비 성형한 다음 적당한 단량체 용액으로 흡수 시킨후 중합 함으로서 석면 격막에 병합시킬 수도 있다. 이러한 방법으로, 석면 섬유상의 연속적인 중합체 피복을 얻을 수는 있지만 그의 이온 교환능을 상실하는 결점이 있다.

일반적으로 중합체는 적당한 매체에 용해시키거나 현탁시켜 그 안에 석면 격막을 침지시키거나 중합체를 석면에 이를테면 진공 침투시켜 석면과 병합 시킬수가 있다.

상기 처리 공정이 끝난 석면망은 건조 및 숙성 즉, 열가소성 중합체의 용융온도로 상승시킴으로서 냉각시 인접한 석면 섬유가 상호 결합되어 소기의 치수 안정성이 부여된다. 소기의 치수 안정성 격막을 제조하는 좋은 방법은 석면 섬유와 과립이나 섬유상의 열가소성 중합체 입자의 슬러리를 음극 스크린이나 그외의 판-형성 지지체위에 연산시킨 다음 적당히 상승된 온도에서 건조 숙성하는 방법이다. 이 방법으로 비연속적이긴 하지만 용착된 중합체 피막을 얻을수가 있다.

전술한 각 경우들의 목적은 인접한 석면섬유가 서로 결착되게 용융된 열가소성 중합체로 안정화된 석면섬유격자로 구성되는 치수 안정성 격막을 얻고 특히, 상기한 섬유격자위에 비연속적인 중합체의 피복을 제공하는데 있다. 누전을 방지하고 최대의 장점을 살리기 위하여는 치수 안정성 격막은 보통 철망 스크린으로된 음극에 직접 사용될 것이다. 이와 같은 경우에는, 격막피복된 음극 조립체를 소기의 교대적인 양극 음극 배열이 제공되도록 치수조절가능 양극의 배열위에 위치시킨다음 이것을 팽창시켜 전극간의 간격을 감소시킬 수가 있다. 이렇게 하여 만든 전해조는 종래의 조작조건으로도 전술한 장점을 내포한다.

Claims (1)

1. 본문에 상술한 바와 같이, 수투과정 격막에 의해서 양극 격실과 음극격실로 분리된 알카리 금속 염화물수용액의 전해에 사용되는 전해조에 있어서, 양극으로서 양극 훼이스와 양극 라이저(Riser) 및 전기적 연결을 위한 가동장치로 구성되는 치수 조절가능전극을 사용하고 격막으로서 중합체가 불연속적으로 피복되어 석면을 상호 결착시키는 치수 안정성 열가소성 변형 중합체 석면 격막을 조합사용함을 특징으로 하는 개량된 격막형 전해조.