NO144245B - Fremgangsmaate ved fremstilling av halogen og alkalimetallhydroxyd ved elektrolyse av en vandig alkalimetallhalogenidopploesning - Google Patents
Fremgangsmaate ved fremstilling av halogen og alkalimetallhydroxyd ved elektrolyse av en vandig alkalimetallhalogenidopploesning Download PDFInfo
- Publication number
- NO144245B NO144245B NO750327A NO750327A NO144245B NO 144245 B NO144245 B NO 144245B NO 750327 A NO750327 A NO 750327A NO 750327 A NO750327 A NO 750327A NO 144245 B NO144245 B NO 144245B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- membrane
- anode
- cathode
- electrolysis
- alkalimetal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 title claims description 12
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 title 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 title 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 68
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 28
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- -1 hydroxyl ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-N sulfonic acid Chemical compound OS(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical class C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910001902 chlorine oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N phosphonic acid group Chemical group P(O)(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/34—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
- C25B1/46—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår elektrolytisk fremstilling av alkalimetallhydroxyder og halogener, og nærmere bestemt fremstilling av halogener og alkalimetallhydroxyder i elektrolyseceller av den type hvori anvendes elektrolytisk ledende, hydraulisk ugjennomtrengbare, overfor kationer selektivt gjennomtrengbare membraner. Ifølge en spesiell utførelses-form av oppfinnelsen angår denne en forbedret fremgangsmåte ved anvendelse av elektrolyseceller med membraner for fremstilling av klor og natriumhydroxyd.
Halogener og alkalimetallhydroxyder er vanligvis blitt fremstilt ved elektrolyse av vandige alkalimetallhalogenid-oppløsninger i diafragmaceller. Slike celler har vanligvis en anode og en katode som er skilt fra hverandre med et for fluidum gjennomtrengbart diafragma, som regel bestående av asbest, slik at det fås adskilte anode- og katodeavdelinger. Under drift tilføres en konsentrert saltoppløsning til anodeavdelingen hvori halogengass utvikles ved anoden, og salt-oppløsningen vandrer derefter gjennom diafragmaet og inn i katodeavdelingen hvor alkalimetallhydroxyd dannes. Alkalimetallhydroxydet fremstilt på denne måte inneholder store mengder alkalimetallhalogenid som må fjernes ved ytterligere behandling for oppnåelse av det ønskede produkt.
Britisk patentskrift 542358 angår et bipolart elektrolyseapparat med diafragmaer av fiberformige materialer som presses mot en av elektrolyseapparatets utstikkende elektroder slik at den utstikkende elektrode vil understøtte diafragmaet. Ifølge det britiske patentskrift kan diafragmaet presses mot elektroden ved hjelp av gasstrykk, spesielt mot anoden ved å opprettholde et høyere gasstrykk i katodekammeret enn i anode-kammeret. Det kjente bipolare elektrolyseapparat er bereg-net å anvendes for fremstilling av hydrogen og oxygen, og diafragmaet består fortrinnsvis av porøs asbest.
I US patentskrift 3607687 er beskrevet en fremgangsmåte ved fremstilling av et peroxyd i en elektrolysecelle med en for væsker gjennomtrengbar anode, en katode og et diafragma som skiller anoden fra katoden. Ifølge US patentskriftet ledes celleelektrolytten gjennom cellens anodeavdeling bare over den flate av anoden som befinner seg fjernt fra diafragmaet, mens elektrolytt tillates å diffundere gjennom anoden til diafragmaet. Ved fremgangsmåten ifølge US patentskriftet kan anoden beveges slik at den vil befinne seg nær diafragmaet, hvorved den samlede elektrodeavstand reduseres og anolytt tvinges til å strømme over anodens bakside.
Det er i den senere tid blitt uviklet elektrolyseceller hvori anvendes en overfor kationutveksling selektivt gjennomtrengbar membran istedenfor det vanlige diafragma. Slike membraner er i det vesentlige ugjennomtrengbare for væske-
og gasstrømmer selv om de er elektrolytisk ledende under de i cellen anvendte arbeidsbetingelser. Under drift av cellen innføres en konsentrert saltoppløsning i anodeavdelingen hvor halogengass dannes ved anoden. Alkalimetallionene reagerer derefter med hydroxylioner utviklet ved katoden på grunn av elektrolyse av vann, under dannelse av alkalimetallhydroxydet.
Blant fordelene som er forbundet med bruk av en membrancelle, kan nevnes at det i denne er mulig å fremstille forholdsvis rent alkalirnetallhydroxyd i høy konsentrasjon, at det er mulig å fremstille mer halogen pr. enhetsstørrelse,
og at cellen kan drives ved høy strømtetthet. Arbeidspara-meterne for membranceller er sterkt forskjellige fra arbeids-parameterne for diafragmaceller. Det er derfor et behov for driftsmetoder for membranceller som muliggjør en realisering av de teoretisk oppnåelige økonomiske og tekniske fordeler.
Fra norsk utlegningsskrift 138665 er det kjent å utføre elektrolyse i en elektrolysecelle hvor en membran skal være festet direkte på anodens overflate. På grunn av at membranen ifølge det norske patentskrift er festet til anodeoverflaten, hindres avgivelse av produktgass fra anodeflaten idet denne avgivelse tvinges til "baksiden" av anoden. Dessuten kan på grunn av at membranen ifølge det norske patentskrift er fast plassert på anodeoverflaten, membranens stilling ikke reguleres uten fullstendig å demontere elektrolyse-cellen .
Det har nu vist seg at elektrolyseceller med anoder og katoder i avdelinger som er skilt fra hverandre med en elektrolytisk ledende, hydraulisk ugjennomtrengbar, overfor kationer selektivt gjennomtrengbar membran, kan forbedres betraktelig ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte ved fremstilling av halogen og alkalimetallhydroxyd ved elektrolyse av en vandig alkalimetallhalogenidoppløsning i en elektrolysecelle med en anode og katode som er skilt fra hverandre med en elektrolytisk ledende, hydraulisk ugjennomtrengbar membran som er selektivt gjennomtrengbar for kationer, og fremgangsmåten er særpreget ved at elektrolysen utføres mens membranen holdes i en stilling som er nærmere anoden enn katoden, ved å regulere de relative væskenivåer i anodeavdelingen og katodeavdelingen slik at et netto positivt trykk påføres mot membranens katodeside.
Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at for en gitt anode-katodeavstand vil en reduksjon av anode-membranavstanden føre til en betydelig nedsettelse av cellens arbeidsspenning. Når cellen anvendes ved ifølge oppfinnelsen å opprettholde
et netto positivt trykk på membranens katodeside, vil den noe fleksible membran forskyves nærmere mot anoden. Dette netto positive trykk mot membranens katodeside opprettes ifølge oppfinnelsen ved å regulere de realtive væskenivåer for anolytten og katolytten. Avhengig av anolyttens (saltoppløs-ningens) og katolyttens (alkalimetallhydroxydoppløsningens) egenvekt kan en regulering av de relative væskenivåer anvendes for å oppnå et netto positivt hydrostatisk trykk over membranens samlede overflate fra katolyttsiden slik at i det vesentlige hele membranens overflateareal vil positivt forskyves henimot anoden.
Såvel i US patentskrift 3607687 som i britisk patentskrift 542358 er som nevnt elektrolyseceller beskrevet hvori et overfor væsker gjennomtrengbart diafragma anvendes for å skille anoden fra katoden. Ifølge disse patentskrifter kan således elektrolytten fritt bevege seg gjennom diafragmaet fra den ene avdeling til den annen. Anvendelsen ifølge oppfinnelsen av en ugjennomtrengbar ionebyttemembran istedenfor et gjennomtrengbart diafragma fører til en rekke fordeler. Elektrolyseproduktene (halogen og alkalimetallhydroxyd fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen) får en langt høyere renhet enn de elektrolyseprodukter som fås i en dia-fragmacelle. Det alkalimetallhydroxyd som kan fremstilles ved den foreliggende fremgangsmåte har dessuten en langt høyere konsentrasjon, og mer halogen fremstilles pr. størr-elsesenhet av cellen ved den foreliggende fremgangsmåte. Elektrolyseceller hvori en ionebyttemembran anvendes som separator kan også drives ved en høyere elektrisk strømtett-het enn celler hvori en porøs diafragmaseparator anvendes. Som nevnt kan ifølge US patentskriftet elektrolysecellens anode beveges slik at den vil befinne seg nær diafragmaet, hvorved den samlede elektrodeavstand reduseres og anolytt tvinges til å strømme over anodens bakside. I motsetning hertil fås ifølge oppfinnelsen en forbedret prosess som kan tilskrives membranens stilling i forhold til elektrodene og ikke en variasjon av elektrodeavstanden.
Det vil forstås at det ofte var vanlig praksis å opprettholde en betydelig forskjell mellom anolyttens og katolyttens væskenivåer ved drift av diafragmaceller. Dette ble gjort for å tvinge alkalimetallhalogenidoppløsningen til å perkulere gjennom det for fluidum gjennomtrengbare diafragma og for å fremme en sirkulering av elektrolytt gjennom cellen. Dessuten hadde et trykk mot diafragmaets anolyttside den virkning at en tilbakemigrering av hydroxylioner fra katolytten til anolytten ble minsket. I membranceller var det ikke ventet at driftsmessige fordeler ville fås ved å regulere de relative nivåer for elektrolytten da membranene er hydraulisk ugjennomtrengbare, og typiske arbeidstrykk kan påvises å ha en ubetydelig innvirkning på strømmen av hydratiserte kationer gjennom membranen. Dessuten var det vanlig praksis ved drift av diafragmaceller å anbringe diafragmaet direkte på katoden eller forholdsvis nær katoden for å oppnå en mest mulig effektiv drift. Det var derfor å vente ut fra den kjente praksis ved bruk av diafragmaceller at det for en membrancelle ville være fordelaktig å opprettholde i det vesentlige et likt trykk mot begge sider av en membran anordnet forholdsvis nær katoden.
Sammenlignet med den elektrolyseprosess som er beskrevet i norsk patentskrift 138665 hvor membranen er festet direkte på anodens overflate, byr den foreliggende fremgangsmåte på en rekke fordeler. Ved den foreliggende fremgangsmåte kan membranens stilling reguleres kontinuerlig efter behov. Membranen er ikke permanent festet i én stilling, og dens stilling kan reguleres ved forholdsregler som tas utenfor cellen. Det er derfor ikke nødvendig å demontere cellen for å forandre membranens stilling. Dessuten vil ifølge den foreliggende fremgangsmåte avgivelsen av halogengass fra anodens overflate ikke hindres på grunn av en permanent festet membran.
Det har ifølge oppfinnelsen vist seg spesielt fordelaktig å utføre elektrolysen med membranen plasert direkte på anodens overflate.
Den foreliggende fremgangsmåte kan generelt anvendes i forbindelse med membranceller for elektrolyse av vandige oppløsninger av alkalimetallhalogenider, som natriumklorid og kaliumklorid. Slike elektrolyseceller omfatter typisk to avdelinger som er skilt fra hverandre ved hjelp av membranen, idet en avdeling inneholder anoden og den annen katoden. Begge avdelinger er forsynt med egnede gassutløp og med innløp og utløp for oppløsningen. Elektrodene og den mellom disse an-bragte membran er anordnet i det vesentlige vertikalt for å lette avgivelsen og oppsamlingen av gass. Membranen holdes på plass ved hjelp av festeanordninger rundt dens omkrets.
Ved elektrolyse av en alkalimetallhalogenidoppløsning, f.eks. en vandig alkalimetallkloridoppløsning, tilføres denne i en på forhånd bestemt mengde bg med en på forhånd bestemt konsentrasjon til anodeavdelingen. Når elektrolyse-strøm ledes mellom de motstående elektroder, utvikles klor-gass ved anoden og stiger opp gjennom oppløsningen og oppsamles. Samtidig transporteres natriumioner selektivt gjennom ione-byttemembranen og inn i katodeavdelingen. Til å begynne med fylles katodeavdelingen med vann eller en vandig hydroxydopp-løsning. I katodeavdelingen reagerer natriumionene med hydroxylioner utviklet vÆd katoden ved elektrolyse av vann,
og hydrogengass blir også utviklet. Til slutt fjernes den ut-magrede saltoppløsning fra anodeavdelingen, og en natrium-hydroxydoppløsning med høy renhet strømmer ut av katodeavdelingen .
Typiske arbeidsparametre, som ikke er av avgjørende betydning for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte, omfatter en konsentrasjon i den tilførte saltoppløsning på 100-325 g natriumklorid pr. 1, en anodestrømtetthet på 15,5-77,5 A/dm 2, en arbeidstemperatur på 65-105°C og en tilførselsmengde for saltoppløsningen på 0,05-2 ml/A-min.
Et hvilket som helst hydraulisk ugjennomtrengbart, overfor kationer selektivt ionebyttemembranmateriale er generelt egnet for anvendelse ved den foreliggende fremgangsmåte. Av økonomiske og praktiske grunner anvendes disse materialer i form av forholdsvis tynne flater med en tykkelse på f.eks. 0,0762 - 0,5080 mm, og de er alltid noe fleksible. Disse membranmaterialer består vanligvis av et polymergrunnmateri-ale som er kjemisk og mekanisk motstandsdyktig overfor om-givelsene i en elektrolysecelle og som har aktive kation-byttesentra, som sulfon-, fosfon- eller carboxylsyregrupper. Typiske polymergrunnmaterialer som er kjente innen teknikken, omfatter divinylbenzen/acrylsyre-copolymerer, polyethylen, divinylbenzen/polystyren-copolymerer og polyvinylfluor-carboner, som regel i sulfonert form. De foretrukne membraner har i sin struktur 15-40% gelvann da dette gelvann fremmer transporten av hydratiserte alkalimetallioner og derfor gjør membranen sterkere elektrolytisk ledende. Som et eksempel på en sterkt foretrukken membran av denne type kan nevnes den perfluorsulfonsyremembran som selges under varemerket "Nafion" og som er basert på en fullstendig fluorert vinyletherpolymer inneholdende utstikkende sulfonylgrupper, typisk i form av sulfonsyre eller sulfonat, og som har en ekvivalentvekt på 1000-2200 (g polymer pr. ekvivalent proton) og et gelvanninnhold innen det ovennevnte område. Typiske membraner er dessuten beskrevet i US patentskrifter nr. 2636851, nr. 3017338, nr. 3496077, nr. 3041317, nr.3624053, nr. 3560568, nr. 2967807 og nr. 3282875, i hollandsk til-gjengeliggjort patentsøknad nr. 72/12249 og i britisk patentskrift nr. 1184321.
Den foreliggende fremgangsmåte er for sitt tekniske frem-skritt basert på at membranen holdes nærmere anoden enn katoden. Det har i enkelte tilfeller vist seg spesielt gunstig å holde membranen i direkte kontakt med anoden. Det fås en betydelig nedsatt cellespenning under elektrolysen. Dette ønskede resultat antas å skyldes to faktorer. For det " første vil for en gitt elektrodeavstand en forskyvning av membranen henimot anoden øke den elektriske strøms bane gjennom alkalimetallhydroxydelektrolytten med en tilsvarende minskning av den elektriske strøms bane gjennom saltelektro-lytten. Jo høyere hydroxydoppløsningens elektriske led-ningsevne under normale cellearbeidsbetingelser er, desto mer vil den bidra til den minskede spenning. For det annet vil den økning av katolyttvolumet som forekommer ved for-skyvningen av membranen, føre til en nedsatt konsentrasjon av hydrogenbobler i hydroxydkatolytten. Denne nedsatte konsentrasjon vil også bidra til den minskede spenning.
Denne anbringelse av membranen nærmere anoden oppnås ifølge oppfinnelsen ved at det opprettes og opprettholdes et tilstrekkelig positivt trykk mot membranens katolyttside til at membranen vil bli fysisk forskjøvet eller bøyd henimot anoden, ved å regulere de relative væskenivåer i anodeavdelingen og katodeavdelingen. De relative væskenivåer reguleres slik at det fås et netto positivt trykk mot membranens katodeside på 0,077-1,406 kp/cm 2. Den virkelige trykkfor-skjell som er nødvendig for å oppnå dette trykk, vil i noen grad avhenge av elektrolyttoppløsningenes egenvekt og cellens utformning, men den kan lett bestemmes av en fagmann. Det nøyaktige trykk som må utøves mot membranen for å oppnå den ønskede forskyvning, vil i noen grad være avhengig av den gitte membrans fysikalske egenskaper og den gitte celles konstruksjon. Således vil membraner som kan anvendes for ut-førelse av den foreliggende fremgangsmåte, ha varierende elastisitet, tykkelse og overflateareal, og de anvendte celler kan ha forskjellige størrelser og forskjellige av-stander mellom anoden og katoden. Da et rimelig trykkover-skudd ikke er skadelig, kan det for erholdelse av det ønskede resultat anvendbare trykk i hvert tilfelle lett bestemmes.
<*>På grunn av at membranene er fleksible og at de er til-bøyelige til å "flyte" under de vandige betingelser som forekommer i cellen, er det en enkel metode å regulere elektro-lytthøydeforskjellen slik at det fås et positivt katolytt-trykk og den ønskede forskyvning av membranen for å regulere avstanden mellom anoden og membranen.
Eksempel
En vandig saltoppløsning med en natriumkloridkonsentra-sjon på ca. 304 g/l ble innført i anodeavdelingen av en elektrolysecelle hvori ble anvendt en flatvalset, ekspandert stålkatode, en dimensjonsstabil anode av ekspandert titan med et elektrolytisk aktivt belegg på overflaten og en membran som selges under varemerket "Nafion" som nevnt ovenfor. Membranen hadde en tykkelse på 0,178 mm, et overflateareal på 19,48 dm og et gjennomsnittlig gelvanninnhold på ca. 25%. Avstanden mellom anoden og katoden ble innstilt på 13,5 mm, og membranen ble rundt sin omkrets festet med samme avstand mellom elektrodene. Katolytten besto opprinnelig av en 36-37%-ig natriumhydroxydoppløsning. Det ble anvendt en anode-strømtetthet på 15,5 A/dm2 og en celletemperatur på 90-97°C, og saltoppløsningen ble innført i anolyttavdelingen i en mengde av 0,124 ml/A-min. Cellen ble drevet i flere dager inntil den kom i likevekt, og de følgende betingelser var da blitt opprettet:
Under denne periode ble høyden av anolytten holdt 30,5 cm over høyden av katolytten. Anolyttnivået ble derefter minsket med porsjoner på 2,54 cm slik at det hydrostatiske trykk mot membranens katolyttside gradvis økte. Da membranen ble for-skjøvet henimot anoden, forekom et jevnt fall i cellespenn-ingen. Da anolyttnivået var blitt senket til 5,08 cm over katolyttnivået, nådde spenningen et minimum på 4,02 V som tilsvarte et fall på 0,89 V (18,5%) fra den opprinnelige spenning. En ytterligere senkning av anolyttrykket hadde ingen innvirkning på spenningen, og dette antydet at det netto positive trykk mot membranens katodeside var tilstrekkelig til å forskyve membranen til den minst mulige av-
stand fra anoden.
Anolyttnivået ble derefter gradvis øket for å minske nettotrykket mot membranens katodeside. Spenningen øket med samme hastighet som den avtok med økningen av det hydrostatiske trykk.
Claims (2)
1. Fremgangsmåte ved fremstilling av halogen og alkalimetallhydroxyd ved elektrolyse av en vandig alkalimetall-halogenidoppløsning i en elektrolysecelle med en anode og katode som er skilt fra hverandre med en elektrolytisk ledende, hydraulisk ugjennomtrengbar membran som er selektivt gjennomtrengbar for kationer,
karakterisert ved at elektrolysen utføres mens membranen holdes i en stilling som er nærmere anoden enn katoden, ved å regulere de relative væskenivåer i anodeavdelingen og katodeavdelingen slik at et netto positivt trykk påføres mot membranens katodeside.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrolysen utføres med membranen plasert direkte på anodens overflate.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US43905874A | 1974-02-04 | 1974-02-04 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO750327L NO750327L (no) | 1975-08-05 |
NO144245B true NO144245B (no) | 1981-04-13 |
NO144245C NO144245C (no) | 1981-07-22 |
Family
ID=23743111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO750327A NO144245C (no) | 1974-02-04 | 1975-02-03 | Fremgangsmaate ved fremstilling av halogen og alkalimetallhydroxyd ved elektrolyse av en vandig alkalimetallhalogenidopploesning |
Country Status (19)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS50109899A (no) |
AT (1) | AT335474B (no) |
AU (1) | AU498383B2 (no) |
BE (1) | BE825105A (no) |
BR (1) | BR7500681A (no) |
DE (1) | DE2503652A1 (no) |
DK (1) | DK36475A (no) |
ES (1) | ES434370A1 (no) |
FI (1) | FI750284A (no) |
FR (1) | FR2259919B1 (no) |
GB (1) | GB1480538A (no) |
IL (1) | IL46555A (no) |
IT (1) | IT1029453B (no) |
LU (1) | LU71783A1 (no) |
NL (1) | NL7501249A (no) |
NO (1) | NO144245C (no) |
RO (1) | RO68030A (no) |
SE (1) | SE7501148L (no) |
ZA (1) | ZA75698B (no) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5168477A (en) * | 1974-12-10 | 1976-06-14 | Asahi Chemical Ind | Kairyosareta denkaihoho |
JPS526374A (en) * | 1975-07-07 | 1977-01-18 | Tokuyama Soda Co Ltd | Anode structure for electrolysis |
JPS534796A (en) * | 1976-07-05 | 1978-01-17 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Electrolysis of pressurized alkali halide |
US4056448A (en) * | 1976-12-17 | 1977-11-01 | Diamond Shamrock Corporation | Process for brine membrane cell operation with external caustic and nacl concentration control |
DE2811472A1 (de) * | 1977-03-19 | 1978-09-21 | Tokuyama Soda Kk | Kathoden fuer elektrolytische zellen |
USRE30864E (en) * | 1977-06-27 | 1982-02-09 | Olin Corporation | Process for electrolysis in a membrane cell employing pressure actuated uniform spacing |
IT1114820B (it) * | 1977-06-30 | 1986-01-27 | Oronzio De Nora Impianti | Cella elettrolitica monopolare a membrana |
IT1118243B (it) * | 1978-07-27 | 1986-02-24 | Elche Ltd | Cella di elettrolisi monopolare |
JPS55161081A (en) | 1979-06-01 | 1980-12-15 | Asahi Glass Co Ltd | Electrolytic cell |
GB2051870B (en) * | 1979-06-07 | 1983-04-20 | Asahi Chemical Ind | Method for electrolysis of aqueous alkali metal chloride solution |
JPS5678875U (no) * | 1979-11-14 | 1981-06-26 | ||
US4265719A (en) * | 1980-03-26 | 1981-05-05 | The Dow Chemical Company | Electrolysis of aqueous solutions of alkali-metal halides employing a flexible polymeric hydraulically-impermeable membrane disposed against a roughened surface cathode |
JPS5729586A (en) * | 1980-07-28 | 1982-02-17 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Electrolysis of alkali metal chloride |
JPS60211090A (ja) * | 1983-09-26 | 1985-10-23 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 陽イオン交換膜電解槽 |
JPS60211089A (ja) * | 1983-09-26 | 1985-10-23 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | フインガ−型陽イオン交換膜電解槽 |
DK501485A (da) * | 1984-11-05 | 1986-05-06 | Dow Chemical Co | Elektrolytcelle og fremgangsmaade til drift af samme |
GB2316091B (en) * | 1996-10-23 | 1999-06-16 | Julian Bryson | Electrolytic treatment of aqueous salt solutions |
EP1609887A1 (en) | 2004-06-22 | 2005-12-28 | CHLORINE ENGINEERS CORP., Ltd. | Ion exchange membrane electrolytic process |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS531063A (en) * | 1976-06-02 | 1978-01-07 | Hitachi Ltd | Periodic fluctuation detector of continuous pulse |
-
1975
- 1975-01-29 DE DE19752503652 patent/DE2503652A1/de not_active Withdrawn
- 1975-01-31 ES ES434370A patent/ES434370A1/es not_active Expired
- 1975-01-31 FI FI750284A patent/FI750284A/fi not_active Application Discontinuation
- 1975-02-03 NL NL7501249A patent/NL7501249A/xx not_active Application Discontinuation
- 1975-02-03 FR FR7503244A patent/FR2259919B1/fr not_active Expired
- 1975-02-03 NO NO750327A patent/NO144245C/no unknown
- 1975-02-03 RO RO7581332A patent/RO68030A/ro unknown
- 1975-02-03 SE SE7501148A patent/SE7501148L/xx unknown
- 1975-02-03 GB GB4585/75A patent/GB1480538A/en not_active Expired
- 1975-02-03 JP JP50014217A patent/JPS50109899A/ja active Pending
- 1975-02-03 BE BE152988A patent/BE825105A/xx not_active IP Right Cessation
- 1975-02-03 IL IL46555A patent/IL46555A/en unknown
- 1975-02-03 BR BR681/75A patent/BR7500681A/pt unknown
- 1975-02-03 AT AT77975*#A patent/AT335474B/de not_active IP Right Cessation
- 1975-02-03 DK DK36475*#A patent/DK36475A/da not_active Application Discontinuation
- 1975-02-03 LU LU71783A patent/LU71783A1/xx unknown
- 1975-02-03 ZA ZA00750698A patent/ZA75698B/xx unknown
- 1975-02-03 IT IT47987/75A patent/IT1029453B/it active
- 1975-02-04 AU AU77854/75A patent/AU498383B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU498383B2 (en) | 1979-03-08 |
ZA75698B (en) | 1976-03-31 |
AU7785475A (en) | 1976-08-05 |
SE7501148L (no) | 1975-08-05 |
NO750327L (no) | 1975-08-05 |
NO144245C (no) | 1981-07-22 |
DE2503652A1 (de) | 1975-08-07 |
IL46555A0 (en) | 1975-04-25 |
BR7500681A (pt) | 1975-11-11 |
BE825105A (fr) | 1975-08-04 |
NL7501249A (nl) | 1975-08-06 |
ATA77975A (de) | 1976-07-15 |
DK36475A (no) | 1975-09-29 |
IT1029453B (it) | 1979-03-10 |
FR2259919A1 (no) | 1975-08-29 |
JPS50109899A (no) | 1975-08-29 |
AT335474B (de) | 1977-03-10 |
RO68030A (ro) | 1980-04-15 |
LU71783A1 (no) | 1975-12-09 |
FR2259919B1 (no) | 1979-01-05 |
GB1480538A (en) | 1977-07-20 |
FI750284A (no) | 1975-08-05 |
IL46555A (en) | 1977-10-31 |
ES434370A1 (es) | 1977-04-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO144245B (no) | Fremgangsmaate ved fremstilling av halogen og alkalimetallhydroxyd ved elektrolyse av en vandig alkalimetallhalogenidopploesning | |
US4212714A (en) | Electrolysis of alkali metal halides in a three compartment cell with self-pressurized buffer compartment | |
US3773634A (en) | Control of an olyte-catholyte concentrations in membrane cells | |
US4025405A (en) | Electrolytic production of high purity alkali metal hydroxide | |
US4062753A (en) | Electrolysis method and apparatus | |
US4100050A (en) | Coating metal anodes to decrease consumption rates | |
US4308124A (en) | Apparatus for electrolytic production of alkali metal hypohalite | |
US4108742A (en) | Electrolysis | |
CN106801233B (zh) | 一种电解法制备高纯四丙基氢氧化铵的系统及方法 | |
CS214871B2 (en) | Method of preparation of alcalic metal carbonate in the electrolyser | |
US4105514A (en) | Process for electrolysis in a membrane cell employing pressure actuated uniform spacing | |
NO743912L (no) | ||
RU2051990C1 (ru) | Монополярный электролизер для получения хлора и щелочи | |
NO138256B (no) | Fremgangsmaate ved elektrolyse av en vandig opploesning inneholdende natrium- og/eller kaliumioner og elektrolysecelle for utfoerelse derav | |
NO163909B (no) | Bipolart elektrolyseapparat med gassdiffusjonskatode. | |
US4578159A (en) | Electrolysis of alkali metal chloride brine in catholyteless membrane cells employing an oxygen consuming cathode | |
NO159735B (no) | Elektrode egnet til bruk i en elektrolysecelle av filterpressetypen. | |
KR900001884A (ko) | 이산화염소와 수산화나트륨의 제조방법 | |
US4093531A (en) | Apparatus for concentration and purification of a cell liquor in an electrolytic cell | |
US4902397A (en) | Electrolytic cell with differential gas pressure control device | |
US4046654A (en) | Process for desalination with chlor-alkali production in a mercury diaphragm cell | |
KR20150123998A (ko) | 3격실 전해조를 이용한 차염발생장치 | |
US4062743A (en) | Electrolytic process for potassium hydroxide | |
US4919791A (en) | Controlled operation of high current density oxygen consuming cathode cells to prevent hydrogen formation | |
CA1314836C (en) | Process for the electrolysis of alkali metal chloride solutions |