PL88719B1

PL88719B1 -

Info

Publication number: PL88719B1
Application number: PL1974169061A
Authority: PL
Priority date: 1973-02-26
Filing date: 1974-02-25
Publication date: 1976-09-30
Also published as: US3976549A; DD109986A5; CA1000652A; IT1006372B; PH12133A; SU784799A3; DE2409193A1; GB1431733A; ES423615A1; FR2218942B1; TR18094A; AU6516974A; DE2409193B2; BR7401170D0; AT328471B; US4062753A; NO139565B; IN141348B; IL44138A; NL7402414A

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektrolizer i spo¬ sób elektrolitycznego rozkladania wodnych roztwo¬ rów zwiazków chemicznych podatnych do joniza¬ cji, a zwlaszcza sposób wytwarzania chlorowców, np. chloru, jak równiez wodorotlenków metali al¬ kalicznych, np. wodorotlenku sodowego, na dro¬ dze elektrolizy.Proces elektrolizy wodnych roztworów jonizu¬ jacych zwiazków chemicznych, zwlaszcza roztwór chlorku sodowego, w elektrolizerze wyposazonym w anode i katode oddzielone porowata przepona, jest znany. W wiekszosci przypadków elektrolize- ry takie pracuja w warunkach, w których migra¬ cja jonów i czasteczek przez porowata przepone zachodzi w takim stopniu, ze ciecz katodowa ule¬ ga zanieczyszczeniu nie rozlozonym elektrolitem, a ciecz anodowa zostaje zanieczyszczona produk¬ tami reakcji materialu katodowego i materialów anodowych.W celu regulowania migracji czasteczek pod¬ czas elektrolizy, proponowano zastepowac poro¬ wata przepone w takich elektrolizerach przepona nieprzepuszczalna dla cieczy i gazów. Z opisów patentowych Stanów Zjedn. Am. nr nr 2967807 i 3390055 oraz z francuskiego opisu patentowego nr 1510265, znane sa elektrolizery zawierajace jako przepone lub przegrode, przepony wykonane z syntetycznych, organicznych zywic bedacych wymieniaczami jonowymi. Pomiedzy takimi zywi¬ cami sa kationowe wymieniacze zywiczne typu „Amberlite", sulfonowe kopolimery styrenu i dwu- winylobenzenu oraz inne. Jednakze zywice te nie daja calkowicie zadowalajacych wyników, a to z nastepujacych powodów. Zywice te nie sa trwa¬ le w roztworach silnie alkalicznych lub w stezo¬ nych roztworach kwasnych w temperaturze wyz¬ szej od okolo 75°C, dzialaja skutecznie tylko w ciagu stosunkowo krótkiego czasu, sa kosztowne, a jezeli stezenie alkalii w przestrzeni katodowej wzrasta ponad okolo 200 g/litr, wówczas spadek napiecia powodowany przez taka przepone jest bardzo duzy. Poza tym, selektywnosc i chemiczna przydatnosc taikich przepon maleje w miare wzro¬ stu stezenia cieczy katodowej, zas sprawnosc pro¬ cesu elektrolizy maleje równiez ze wzrostem ste¬ zenia w przestrzeni katodowej.Znany jest równiez sposób i urzadzenie do elek¬ trolizy jonizujacego zwiazku chemicznego, zwlasz¬ cza chlorku sodowego, za pomoca elektrolizera, w którym anoda i katoda sa rozdzielone przegro¬ da w postaci jednowarstwowej, selektywnie prze¬ puszczalnej, praktycznie nieprzepuszczalnej dla cieczy i gazów, obojetnej wzgledem elektrolitu i produktów elektrolizy, skladajacej sie glównie ze zhydrolizowanego kopolimeru czterofluoroety- lenu i sulfonowego eteru perfluorowinylowego.Elektrolizer taki moze pracowac w ciagu dluz¬ szych okresów czasu bez zniszczenia materialu przepony, a otrzymany wodorotlenek sodowy za¬ wiera tylko male ilosci chlorku sodowego., 8871988719 Stwierdzono jednak, ze wydajnosc - pradowa ta¬ kiego procesu maleje, jezeli stezenie cieczy kato¬ dowej wzrasta powyzej okolo 100 gAitr. Z tego tez wzgledu rozwiazanie takie nie jest w pelni korzystne.Celem wynalazku jest elektrolizer i sposób pro¬ wadzenia procesu elektrolizy umozliwajacy unik¬ niecie wad znanych sposobów oddzielania zada¬ nych produktów podczas elektrolitycznego rozkla¬ du zwiazków chemicznych w elektrolizerach wy¬ posazonych w przegrode lub przepone. Proces we¬ dlug wynalazku umozliwia calkowite unikniecie lub istotne zmniejszenie migracji czasteczek oraz niepozadanej migracji jonów przez przepone, ale równoczesnie pozwala; na sprawne przenoszenie pradu elektrycznego za pomoca ruchu pozadanych jonów. Dzieki temu, zgodnie z wynalazkiem uzy¬ skuje sie produkty o wysokiej czystosci i z wy¬ soka wydajnoscia, * bez strat pradu elektrycznego i zmniejszania wydajnosci na skutek migracji jo¬ nów i/lub czasteczek. Przepona stosowana w urza¬ dzeniu wedlug wynalazku moze pracowac przy wysokiej wydajnosci pradowej w ciagu dluzszych okresów czasu bez zniszczenia.Elektrolizer wedlug wynalazku zawiera pomie¬ dzy elektrodami przegrode lub przepone sklada¬ jaca sie z conajmniej dwóch warstw selektywnie przepuszczalnego tworzywa przeponowego, przy czym przepona" ta jest praktycznie biorac nieprze¬ puszczalna dla cieczy i gazów, jest obojetna w stosunku do elektrolitu i produktów elektrolizy i sklada sie glównie ze zhydrolizowanego kopo¬ limeru czterofluoroetylenu i sulfonowego eteru perfluorowinylowegó O wzorze FSOiCPjCFjOCF (CF3)CFjOCF = CF2. Kopolimer ten ma ciezar czasteczkowy okolo 900—1600, korzystnie 1100— 14*0.* Kopolimery tego typu, zgodnie z opisem paten¬ towym St. Zjednoczonych Am. nr 3282875 wytwa¬ rza sie na drodze kopolimeryzacji eteru perfluo- rowinylowego o wyzej podanym wzorze z cztero- fluoroetylenem, w temperaturze -ponizej okolo 110°C, w cieklym srodowisku wodnym. Korzystnie" przy wartosci pH nizszej niz 8, w obecnosci ini¬ cjatora wolnych rodników takiego jak nadsiar¬ czan amonowy i nastepnie hydrolize fluorowych grup acylowych, otrzymujac znanymi sposobami wolny kwas lub sól.Przegroda sklada sie z conajmniej dwóch warstw selektywnie przepuszczalnej przepony na¬ lozonych na siebie lub przedzielonych porowa¬ tym tworzywem.Przegrody korzystnie wytwarza sie w postaci wielu warstw cienkich blon, ewentualnie nalozo¬ nych na tkaninie teflonowej lub z wlókien szkla¬ nych. Grubosc warstw na nosniku moze byc róz¬ na i . wynosi np. 0,13—0,38 mm. Przegroda moze miec dowolny ksztalt. Kopolimer otrzymuje sie przewaznie w postaci fluorku sulfonylu. W tej ^mekwasowej postaci polimer ten jest stosunkowo miekki i gietki, moze byc laczony na zakladke lub na styk, dajac zlacza o takiej samej wytrzy¬ malosci jak przepona. Korzystnie jest formowac ten polimer w stanie niekwasowym i po nadaniu przeponie zadanej postaci hydrolizuje sie grupy fluorosulfonylowe, uwalniajac grupy kwasu sul¬ fonowego lub sulfonianu sodowego. Hydrolize pro¬ wadzi sie we wrzacej wodzie ;lub we wrzacych roztworach alkalicznych.We wrzacej wodzie proces trwa okolo 16 godzin, przy czym przepona pecznieje o okolo 28#/o, przy czym jest to specznienie izotropowe, wynoszace okolo 9°/t w kazdym kierunku. Pod wplywem so¬ lanki specznienie maleje okolo 22#A, dzieki czemu przepona zostaje bardziej naciagnieta* Ten pro¬ ces obróbki mozna prowadzic poza efektrolize- rem lub w elektrolizerze, gdy przegroda jest umieszczona we wlasciwym polozeniu. Korzystnie wytwarza sie przegrode umieszczajac w. odpowied- niej ramie dwie lub wieksza liczbe warstw z prze¬ pon nie poddanych* obróbce, a nastepnie rame z przeponami umieszcza sie w elektrolizerze i pro¬ wadzi opisana wyzej hydrolize. y Przegrode mozna wytwarzac z dwóch lub wiek- szej liczby warstw wykonanych z tworzywa o se¬ lektywnej przepuszczalnosci, albo mozna stosowac na przemian takie warstwy i warstwy tworzywa porowatego, np. z tkaniny polipropylenowoazbe- stowej, tkaniny teflonowej itp. Przegroda moze wiec na 'przyklad skladac sie z dwóch warstw omówionego wyzej kopolimeru oddzielonych po¬ rowata przepona azbestowa, albo moze stanowic 4 warstwy, z których pierwsza jest azbestowa, dwie nastepne sa wykoriane z poiimeru i czwarta jest równiez azbestowa. Oczywiscie mozna stoso¬ wac inne kombinacje warstw z tworzyw porowa¬ tych i z tworzyw selektywnie przepuszczalnych.W miare wzrostu grubosci przegrody wzrasta spa¬ dek napiecia przy przechodzeniu przez -przegro- de, a wiec i zuzycie energii elektrycznej, totez zwiekszanie grubosci przegrody jestr praktycznie ograniczone i optymalna grubosc przegrody po¬ winna byc ustalona w zaleznosci od czynników ekonomicznych. 4( Zewnetrzna oslone i przykrywe elektrolizera wykonuje sie z dowolnego tworzywa nie "przewq- dzacego elektrycznosci i odpornego na dzialanie chloru, kwasu solnego i wodorotlenku metalu al¬ kalicznego oraz na dzialanie temperatury, w któ- 45 rej prowaóTzi sie proces, to jest zwykle 65—0O°C.Takimi tworzywami sa np. polichlorek winylu odporny na dzialanie podwyzszonej temperatury zywice poliestrowe oparte na kwasie szesciochlo- roendometylenoczterowodoroftalówym itp. Oczywi- 50 scie tworzywo to powinno byc dostatecznie sztyw¬ ne, aby moglo tworzyc konstrukcje samonosna.Ewentualnie mozna wykonywac oslone z tworzyw nie spelniajacych tych warunków, np. z betonu lub cementu, które nie sa odporne na dzialanie 55 kwasu solnego i chloru, po czym wewnetrzne po¬ wierzchnie oslony pokrywa sie tworzywem, które spelnia te wymagania. Poza tym, w przypadku tworzyw dostatecznie samonosnych, takich jak sztywny polichlorek winylu, korzystnie jest, 60 zwlaszcza w przypadku duzych urzadzen, stosowac czlony wzmacniajace na zewnatrz oslony, np. tasmy metalowe, w celu uzyskania dodatkowej sztywnosci.Elektrody w elektrolizerze wedlug wynalazku 65 mozna wytwarzac z dowolnego tworzywa przewo-5 88719 6 dzacego elektrycznosc, odpornego na korodujace dzialanie surowców i produktów elektrolizy, które moga stykac sie z elektrodami, mianowicie wodo¬ rotlenków metali alkalicznych, kwasu solnego i chloru.: Kaitody wykonuje sie przewaznie z gra¬ fitu, zelaza, stali itp. przy czym z wyjatkiem elektrolizy stezonych roztworów kwasu solnego najkorzystniej stosuje sie, stal. Anody metalowe wykonuje sie przewaznie z tak zwanego metalu zaworowego, takiego jak tytan, tantal lub niob ich stopy, przy czym metal zaworowy powinien stanowic co najmniej 90"% stopu.Powierzchnie metalu zaworowego mozna uak¬ tywniac powlekajac ja* jednym luib wieksza licz¬ ba metali szlachetnych, tlenków metali szlachet¬ nych lub mieszaninami takich tlenków, ewentual¬ nie z dodatkiem tlenków metalu stopowego. Jako metale szlachetne stosuje sie w tym celu ruten, rod, pallad, iryd lub platyne. Szczególnie korzyst¬ ne sa anody metalowe wykonane z tytanu i ma¬ jace na powierzchni powloke z mieszaniny tlen¬ ku tytanu z tlenkiem rutenu (opis patentowy Stanów Zjedn. Am. nr 3632498). Poza tym, czlon' z metalu zaworowego moze byc osadzony na rdze¬ niu o lepszym przewodnictwie elektrycznym, np. na rdzeniu aluminiowym, stalowym, miedzia¬ nym itp.Zamiast oddzielnych anod i katod, to jest elektrod jednobiegunowych, mozna stosowac elek¬ trody dwubiegunowe, w których jedna strona elektrody jest dodatnia, a druga ujemna. Aczkol¬ wiek elektroda dwubiegunowa moze miec sklad jednolity, to jednak korzystnie jest, jezeli jej strona katodowa jest wykonana ze stali, a strona anodowa z metalu zaworowego, takiego jak ty¬ tan, pokrytego jednym lub kilkoma metalami szlachetnymi, ich tlenkami itp., jak opisano wyzej.Elektrolityczny rozklad jonizujacych zwiazków chemicznych prowadzi sie w ten sposób, ze wod¬ ny roztwór zwiazku ulegajacego jonizacji np. wodny roztwór chlorku sodowego wprowadza sie do omówionego powyzej elektrolizera majacego przedzial anodowy i przedzial katodowy, rozdzie¬ lone przegroda skladajaca sie z co najmniej dwóch warstw homogenicznej, kationoczynnej przepony, wykonanej ze zhydrolizowanego kopo¬ limeru czterofluoroetylenu i sulfonowego eteru perfluorowinylowego o wzorze FS02CF2CF2OCF (CF3) CF2OCF = CF2, majacego ciezar czasteczko¬ wy okolo 900—1600. Elektrolize prowadzi sie przy napieciu rozkladowym na elektrodach okolo 2,3 — Volt i przy gestosci pradu 7,8 — 62 amp/dm2, przy czym z przedzialu katodowego odprowadza sie produkt zawierajacy mniej niz 1% wagowy wyjsciowego zwiazku.Instalacje do prowadzenia procesu wedlug wy¬ nalazku przedstawiono na zalaczonym rysunku schematycznie w przekroju pionowym. Sklada sie ona z elektrolizera 1 zawierajacego anode 2 i ka¬ tode 3, rozdzielonych dwuwarstwowa przegroda 4 o selektywnej przepuszczalnosci. Przegroda ta dzieli wnetrze elektrolizera na przedzial anodowy 13 i przedzial katodowy 14. Elektrolizer 1 ma w przedziale anodowym 13 wlot 5 do wprowadzania elektrolitu i wylot 6 do odprowadzania gazowego chloru. W przedziale katodowym 14 jest wlot 7 do wprowadzania wsadowej cieczy, takiej jak rozcienczony roztwór wodny wodorotlenku sodo- wego, wylot 8 do .odprowadzania cieklego wodo¬ rotlenku sodowego z przedzialu katodowego i wy¬ lot 9 do odprowadzania gazowego wodoru.Solanke wprowadza sie w sposób ciagly do przedzialu anodowego 13 przez wlot 5 i odprowa¬ dza ja przez przelew 10 do zbiornika 11, w któ¬ rym uzupelnia sie ja chlorkiem sodowym i w ra¬ zie potrzeby zakwasza. Uzupelniony elektrolit wplywa przewodem 12, przez wlot 5 do elektiroli- zera. Szczególnie korzystnie poddaje sie elektro¬ lizie roztwory chlorku sodowego o stezeniu okolo 200—320 g/litr, stosujac elektrolizer, w którym przedzial anodowy i przedzial katodowy sa roz¬ dzielone przegroda, zlozona z dwóch warstw ho¬ mogenicznej, kationoczynnej przepony z kopoli¬ meru opisanego wyzej rodzaju, praktycznie bio¬ rac nie przepuszczajacej gazów i cieczy. Do elek¬ trod umieszczonych w obu przedzialach przykla¬ da sie napiecie rozkladowe, utrzymujac stezenie wodorotlenku metalu alkalicznego w przedziale katodowym powyzej okolo 10% wagowych, a ko¬ rzystnie okolo 24—38°/o wagowych. Z przedzialu katodowego odprowadza sie jako produkt wodoro¬ tlenek metalu alkalicznego zawierajacy mniej niz okolo 1% wagowy chlorku sodowego, a chlor od¬ prowadza sie z przedzialu anodowego.Elektrolizer wedlug wynalazku ma te zalete w porównaniu z wieloma znanymi elektrolizerami, ze mozna go latwo przystosowac do elektrolizy kwasu solnego, w celu wytwarzania chloru i wo¬ doru, przy czym otrzymuje sie wodór praktycz¬ nie wolny ód chloru. Elektrolizer ten moze byc przeto korzystnie stosowany albo do elektrolizy solanki, albo kwasu solnego, przy czym wydaj¬ nosc anodowa procesu wytwarzania chloru wyno¬ si okolo 99%, a wytwarzany wodorotlenek sodo¬ wy lub wodór maja wysoka czystosc.Jezeli elektrolizie poddaje sie solanke, to ko¬ rzystnie jest wprowadzac do przedzialu anodowe¬ go solanke zakwaszona. Kwas solny dodawany do solanki zobojetnia jony hydroksylowe, które moga migrowac z katolitu do anolitu. Ilosc kwasu sto¬ sowanego do tego celu moze sie wahac w sze¬ rokich granicach, a korzystnie jest regulowac wartosc pH cieczy anodowej tak, aby wynosila okolo 1—5, a zwlaszcza 3,0—4,5. Utrzymujac taka wartosc pH cieczy anodowej zmniejsza sie ste¬ zenie jonów hydroksylowych i ogranicza wytwa¬ rzanie chloranu sodowego w cieczy anodowej. Im nizsza jest wartosc pH anolitu, tym mniej wy¬ twarza sie w nim chloranu sodowego i dzieki temu tym wieksza jest sprawnosc elektrolizera.Stosujac elektrolizer do elektrolizy kwasu sol¬ nego, do przedzialu anodowego wprowadza sie wodny roztwór kwasu solnego, korzystnie o za¬ wartosci HCL okolo 10—36%, zwlaszcza oj&elo —25% wagowych. Do przedzialu katodowego mozna wprowadzac wode, ale pozadane jest sto¬ sowac w tym celu roztwór kwasu solnego o ste¬ zeniu okolo 1—10%, korzystnie okolo 1—5% wa¬ gowych. Ciecze wprowadzane do przedzialu ano- 40 45 50 55 6088719 dowego i do przedzialu katodowego nie powinny zawierac metali alkalicznych i innych jonów za¬ nieczyszczajacych, aczkolwiek jezeli stosuje sie katode stalowa lub z innego tworzywa ulegaja¬ cego korozji, to w celu zmniejszenia korozji moz¬ na do przedzialu anodowego stosowac dodatek chlorków metali alkalicznych. Dodatki takie, np. chlorek sodowy, stosuje sie w ilosci okolo 1—2610/© wagowych cieczy anodowej.Ogólnie biorac, stosujac proces wedlug wyna¬ lazku do elektrolizy solanki lub kwasu solnego, mozna prowadzic proces w róznych temperatu¬ rach, np. od temperatury pokojowej do tempera¬ tury wrzenia elektrolitu, ale korzystnie stosuje sie temperature okolo 65—£0°C. Warunki elek¬ tryczne procesu mozna równiez zmieniac, np. na¬ piecie elektrolizera moze wynosic okolo 2x3—5 wolt, a gestosc pradu anodowego wynosi okolo 7,8—62 amp/dm2.Jezeli zgodnie z wynalazkiem elektrolizie pod¬ daje sie roztwory chlorku sodowego, stosujac w elektrolizerze opisana wyzej przegrode zlozona, praktycznie nieprzepuszczajaca- cieczy i gazów i o takiej strukturze, ze dziala jak stala sól zjo- nizowana, wówczas strukture te utrzymuje sie sztywna za pomoca naladowanej siatki ujemnych jonów lub skupien jonów ujemnych, zrównowa¬ zonych elektrycznie przez liczne jony dodatnie, które moga poruszac sie swobodnie w tej struk¬ turze i przez te strukture.Przegroda ta stanowi wiec przegrode kationo- wo czynna i jest rzecza oczywista, ze jezeli prze¬ dzial katodowy jest poczatkowo wypelniony woda lub rozcienczonym roztworem wodnym wodoro¬ tlenku sodowego, a przedzial anodowy jest wy¬ pelniony roztworem chlorku sodowego, to jony chloru beda przyciagane do anody i beda ulegac na niej rozladowaniu. Jony sodu beda przecho¬ dzily przez przegrode, podczas gdy jony chloru i chlorek sodu nie beda mogly wejsc do prze¬ dzialu katodowego przez praktycznie nieprzepusz¬ czalna przegrode.Poniewaz zas praktycznie biorac tylko jony sodu przechodza przez przegrode i sa rozlado¬ wywane na katodzie, przeto w przedziale katodo¬ wym wytwarza sie wodorotlenek sodowy prak¬ tycznie biorac nie zawierajacy soli. Podobnie tez, stosujac kationoczyiMia przegrode, wedlug wyna¬ lazku, zapobiega sie skutecznie migrowaniu jo¬ nów hydroksylowych z przedzialu katodowego do przedzialu anodowego. Prad jest przeto przeno¬ szony zasadniczo wylacznie przez jony sodowe od anody do katody i unika sie trudnosci powodo¬ wanych powrotna migracja jonów hydroksylo¬ wych, jaka zachodzi w procesach znanych Zaleta sposobu wedlug wynalazku jest maly spadek napiecia w elektrolizerze, wytwarzanie stezonych roztworów wodorotlenku sodowego nie zawierajacych praktycznie wcale soli, prowadze¬ nie procesu $rzy stosunkowo niskim napieciu w elektrolizerze, wysoka wydajnosc pradowa i wy¬ dajnosc wodorotlenku metalu alkalicznego wyzsza niz w podobnych elektrolizerach znanych, w któ¬ rych przedzial anodowy i katodowy sa przedzie- 40 45 50 55 lone selektywnie przepuszczalna przepona jedno¬ warstwowa. Poza tym, poniewaz przegrody sto¬ sowane zgodnie z wynalazkiem znosza dobrze dzialanie chloru i dzialanie alkalii w podwyzszo¬ nej temperaturze, wynoszacej okolo 80—110°C, przeto moga byc wykorzystywane w sposób ciag¬ ly w okresach czasu znacznie dluzszych niz to jest mozliwe w urzadzeniach znanych.Stwierdzono, ze podczas gdy wydajnosc alkalii przy elektrolizie solanki znanymi sposobami, przy uzyciu jednowarstwowej przegrody z tworzywa selektywnie przepuszczalnego waha sie od okolo 75°/o przy stezeniu katolitu wynoszacym okolo 150 g/1 do okolo 50% przy stezeniu wodorotlenku alkalicznego wynoszacym okolo 260 g/litr, to je¬ zeli zamiast jednowarstwowej przegrody zastosuje sie przegrode z dwóch warstw przepony o selek¬ tywnej przepuszczalnosci, wówczas wydajnosc al¬ kalii przy stezeniu katolitu 150 g/litr wynosi oko¬ lo 86°/o, a przy stezeniu okolo 390 g/litr wynosi okolo 63*Vd. Poza tym stwierdzono, ze przy sto¬ sowaniu przegrody wedlug wynalazku ta wysoka wydajnosc procesu w przeliczeniu na alkalia utrzymuje sie w ciagu znacznie dluzszego czasu niz przy stosowaniu elektrolizerów znanych.Wynalazek jest dokladniej wyjasniony w naste¬ pujacych przykladach, przy czym procenty poda¬ ne w tych przykladach, o ile aiie zaznaczono ina¬ czej, oznaczaja procenty wagowe.Przyklad I. Roztwór chlorku sodowego o stezeniu 250 g/litr, zawierajacy tyle kwasu sol¬ nego, aby utrzymac wartosc pH cieczy anodowej okolo 3,0—4,5, wprowadza sie w sposób ciagly do przedzialu anodowego elektrolizera przedstawio¬ nego na rysunku. Elektrolizer ten zawiera anode z siatki tytanowej pokrytej tlenkiem rutenu i ka¬ tode z siatki stalowej. Elektrody o uzytecznej po¬ wierzchni 387 cm2 sa rozdzielone przegroda z dwóch warstw kationoczynnej przepony se¬ lektywnie przepuszczalnej. Powierzchnia uzytecz¬ na przegrody wynosi 387 cm2, a kazda z warstw ma grubosc 0,25 mm i jest wykonana z hydroli- zowanego kopolimeru czterofluoroetylenu i sul¬ fonowego eteru perfluorowinylowego o ciezarze czasteczkowym okolo 1100. Kopolimer ten otrzy¬ muje sie sposobem podanym w opisie patento¬ wym Stanów Zjedn. Am. nr 3 282 875 i nastepnie przeprowadza w postac wolnego kwasu przez utrzymywanie w ciagu 16 . godzin we wrzacej wodzie.Do przedzialu katodowego wprowadza sie w ciagly sposób wode, dzieki której oraz dzieki wo¬ dzie przeplywajacej przez przegrode na skutek osmozy, utrzymuje sie staly poziom cieczy kato¬ dowej. Alkaliczna ciecz wytworzona w przedzia¬ le katodowym odplywa z elektrolizera przez rure przelewowa i gromadzi sie w ciagu 16 godzin na dobe, a w ciagu 8 godzin na dobe odprowadza do scieków. Temperatura w elektrolizerze wynosi okolo 60—85°C, przy czym zmienia sie ja w spo¬ sób podany w tablicy. Elektrolize prowadzi sie w sposób ciagly w okresie 24 dni, stosujac gestosc pradu wynoszaca 15,5 amp/dm2 przegrody. Wyniki podano w tablicy.88719 Doba 1 4 6 8 9 12 14 - 15 16 17 | 23 Tempe¬ ratura °C 2 60 65 67 59 61 81 62 82 78 82 79 75 76 Wartosc pH anolitu 3 3,9 3,9 4,0 3,1 3,4 3,9 3,7 2,2 4,3 4,3 4,2 4,4 4,4 Tabl Napiecie wolt 4 | 3,63 3,63 3,54 4,11 4,12 3,22 3,45 3,53 3,20 3,08 1 3,29 3,31 3,36 ica Zawartosc NaCl w gAitr w katolicie 1^6 0,82 0,44 0,47 0,19 0,37 0,33 0,35 0,85 0,26 0,30 0,40 | 0,54 Przecietna zawartosc NaOH gAitr 6 290 256 137 318 230 186 | 383 355 170 153 120 295 l 348 Wydaj¬ nosc NaOH »/o -7 72,2 82,0 86,3 70,3 86,4 83,4 62,8 74,1 85,9 86,1 81,4 67,3 i 66,7 | Dane te wykazuja ze wydajnosc procesu wy¬ twarzania wodorotlenku sodowego sposobem we¬ dlug wynalazku jest o okolo 10—15tyo wyzsza od wydajnosci uzyskiwanej w analogicznych warun¬ kach przy uzyciu znanej przegrody jednowarstwo¬ wej i przy stosunkowo niskim stezeniu wodoro¬ tlenku sodowego, wynoszacym Okolo 150 gAitr, zas o okolo 20—30f/« wyzsze przy wysokim stezeniu alkalii, wynoszacym okolo 300 gAitr.Przyklad II. Wodny roztwór chlorku sodo¬ wego poddaje sie elektrolizie w znanym elektro- lizerze, majacym dwubiegunowa elektrode z ka¬ toda stalowa i anoda z siatki stalowej wylozonej tytanem i pokrytej tlenkiem rutenu. Trzy takie dzialy elektrolizera sa otoczone wspólna oslona.Elektrody w pierwszych dwóch dzialach A i B sa rozdzielone przegrodami o grubosci 0,18 mm, w postaci selektywnie przepuszczalnej*przepony z pod¬ danego hydrolizie kopolimeru czterofluoroetylenu i sulfonowego eteru perfluorowinylowego o cie¬ zarze czasteczkowym okolo 1100. Trzeci dzial C zawiera przegrode zlozona z 2 warstw takiej sa¬ mej przepony z kopolimeru. Uzyteczna powierz¬ chnia elektrod wynosi 387 cm2 a gestosc, pradu wynosi 15,5 amp/dm2. Na poczatku próby przez przedzialy katodowe prowadzi sie wodny roztwór wodorotlenku sodowego o stezeniu 50 gAitr, a do przedzialów anodowych wprowadza * sie roztwór wodny chlorku sodowego o stezeniu 250 gAitr, zakwaszony kwasem solnym do wartosci pH okolo 3,5. Elektrolizer pracuje w temperaturze okolo 65°C w ciagu 41/2 godziny, przy czym gromadzi sie wytworzony wodorotlenek sodowy. Po uplywie tego czasu w dziale A napiecie 3,08 wolt i ciecz katodowa zawiera w litrze 333 g NaOH, co od¬ powiada wydajnosci alkalii 49,lty». W dziale B na¬ piecie wynosi 3,25 wolt, katolit zawiera NaOH w ilosci gAitr, co odpowiada wydajnosci 59,5?/*.W dziale C napiecie wynosi 3,65 wolt, a katolit zawiera 392 g NaOH w 1 litrze, co odpowiada wy¬ dajnosci alkalii 72,2*/o.Dane te wykazuja, ze stosujac elektrode dwu¬ biegunowa z przegroda wedlug wynalazku uzys¬ kuje sie lepsza wydajnosc alkalii niz przy uzyciu znanych elektrod. 45 50 55 60 65 PL PL PL PL

Claims

1. Zastrzezenia patentowe 1. Elektrolizer skladajacy ,sie z oslony oraz ano¬ dy i katody rozdzielonych przegroda praktycznie biorac nie przepuszczajaca cieczy i gazów, zna¬ mienny tym, ze przegroda sklada sie z co naj¬ mniej dwóch warstw zhydrolizowanego kopoli¬ meru czterofluoroetylenu i sulfonowego eteru per¬ fluorowinylowego, o wzorze FSOjCF^CFjOCF/CF,/ /CFaOCF = CF2 majacego ciezar czasteczkowy oko¬ lo 900—1600.

2. Elektrolizer wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze poszczególne warstwy przegrody sa wykonane z kopolimeru o ciezarze czasteczkowym 1100 — —1400.

3. Elektrolizer wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera przegrode wykonana z 2 warstw po¬ limeru poddanego hydrolizie.

4. Elektrolizer wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze kazda z warstw przegrody ma*grubosc okolo 0,13—0,38 mm.

5. Elektrolizer wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera przegrode skladajaca sie z co najmniej 2 warstw polimeru, pomiedzy którymi znajduje sie porowata przepona.

6. Elektrolizer wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze zawiera przegrode z co najmniej 2 warstw po¬ limeru, pomiedzy którymi znajduje sie porowata przepona w postaci arkusza azbestu.

7. Elektrolizer wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze zawiera przegrode z 2 warstw polimeru, po¬ miedzy którymi znajduje sie porowata przepona w postaci arkusza azbestu.

8. Elektrolizer wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera anode metalowa.

9. Elektrolizer wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze zawiera anode metalowa wykonana z metalu zaworowego, którego powierzchnia jest pokryta powloka zawierajaca metal szlachetny lub tlenek szlachetnego metalu. 10. Elektrolizer wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze zawiera anode wykonana z tytanu. 11. Elektrolizer wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze zawiera anode z tytanu powleczona mie¬ szanina tlenku rutenu i tlenku tytanu.11 88719 12 12. Elektrolizer wedlug zastrz. 11, znamienny tym, ze zawiera anode wykonana z tytanu na rdzeniu aluminiowym i pokryta powloka z mieszaniny tlenku rutenu i tlenku tytanu. 13. Elektrolizer wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sklada sie z przedzialu anodowego, prze¬ dzialu katodowego rozdzielonych selektywnie prze¬ puszczalna przegroda nie przepuszczajaca prak¬ tycznie cieczy i gazów z co najmniej jedna elek¬ troda dwubiegunowa. 14. Elektrolizer wedlug zastrz. 13, znamienny tym, ze strona katodowa dwubiegunowej elektrody jest wykonana ze stali, a strona anodowa z metalu zaworowego pokrytego powloka. 15. Sposób elektrolitycznego rozkladania joni¬ zujacych zwiazków chemicznych, znamienny tym, ze wodny roztwór jonizujacy zwiazku wprowa¬ dza sie do elektrolizera majacego przedzial anc- dowy i przedzial katodowy rozdzielone przegroda skladajaca sie z co najmniej dwóch warstw homo¬ genicznej, kationoczynnej przepony, wykonanej ze zhydrolizowanego kopolimeru czterofluoroetylenu i sulfonowego eteru perfluorowinylowego o wzo¬ rze FS02CF2CFjjOCF/CF8/CF.£CF = CF2, majacego ciezar czasteczkowy okolo 900—1600, prowadzac elektrolize przy napieciu rozkladowym na elektro- 10 15 dach okolo 2,3—5 wolt i przy gestosci pradu okolo 7,8—62 amp/dm2, przy czym z przedzialu katodo¬ wego odprowadza sie produkt zawierajacy mniej niz P/o wagowy wyjsciowego ziwiazku. 16. Sposób wedlug zastrz. 15, znamienny tym, ze elektrolizie poddaje sie chlorek metalu alkalicz¬ nego i z przedzialu katodowego odprowadza sie jako produkt wodorotlenek metalu alkalicznego zawierajacy mniej niz 1% wagowy chlorku metalu alkalicznego. 17. Sposób wedlug zastrz. 16, znamienny tym, ze elektrolizie poddaje sie chlorek sodowy. 18. Sposób wedlug zastrz. 17, znamienny tym, ze elektrolizie poddaje sie roztwór chlorku sodowego o stezeniu okolo 200—320 g/litr i w przedziale ka¬ todowym utrzymuje sie stezenie wodorotlenku so¬ dowego powyzej okolo 10°/o wagowych. 19. Sposób wedlug zastrz. 18, znamienny tym, ze w przedziale katodowym utrzymuje sie stezenie wodorotlenku sodowego 24—38% wagowych. 20. Sposób wedlug zastrz. 16, znamienny tym, ze elektrolizie poddaje sie roztwór chlorku sodowe¬ go o wartosci pH okolo 1—5. 21. Sposób wedlug zastrz. 20, znamienny tym, ze elektrolizie poddaje sie roztwór chlorku sodo¬ wego o wartosci pH okolo 3,0—4,5. Drukarnia Narodowa Zaklad Nr 6, zam. 161/77 Cena zl

10.— PL PL PL PL