RU2027798C1 - Полимерно-асбестовая диафрагма, композиция для ее изготовления и способ изготовления композиции - Google Patents

Полимерно-асбестовая диафрагма, композиция для ее изготовления и способ изготовления композиции Download PDF

Info

Publication number
RU2027798C1
RU2027798C1 SU5045483A RU2027798C1 RU 2027798 C1 RU2027798 C1 RU 2027798C1 SU 5045483 A SU5045483 A SU 5045483A RU 2027798 C1 RU2027798 C1 RU 2027798C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
diaphragm
asbestos
polytetrafluoroethylene
hexafluoropropylene
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
Ф.И. Львович
В.В. Банников
Ю.И. Якушев
А.К. Пугачев
М.Д. Пукшанский
Original Assignee
Московский химический завод "Синтез"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский химический завод "Синтез" filed Critical Московский химический завод "Синтез"
Priority to SU5045483 priority Critical patent/RU2027798C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2027798C1 publication Critical patent/RU2027798C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

Полимерно-асбестовая диафрагма относится к технологии электрохимических производств и может быть использована при электролизе водных растворов электролитов, в частности в электролизерах для получения хлора, едких щелочей и водорода. Эта диафрагма включает модифицированный с помощью источника γ -излучения политетрафторэтилен в виде фибрилизованного волокнисто-войлочного материала с удельной поверхностью 10-500 м2/кг , волокна хризотилового асбеста, сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена, также поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.% : облученный политетрафаторэтилен 50 - 80 ; сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена 7 - 20; поверхностно-активное вещество 0,5 - 10; хризотиловый асбест остальное. Композиция для изготовления полимерно-асбестовой диафрагмы содержит указанный облученный политетрафторэтилен и сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом 71 - 91 и 29 - 9 мас.% соответственно. Эта композиция содержит хризолитовый асбест и поверхностно-активное вещество. Для изготовления композиции γ -облучение фторсодержащего полимера осуществляют дозой 50 - 100 кГр с последующей обработкой облученного полимера в мельнице ударно-отражательного типа до получения волокон длиной 1 - 3 мм, после чего обработанный фторсодержащий полимер смешивают с другими компонентами. Полимерно-асбестовая диафрагма обеспечивает при сравнительно небольшом количестве хризотилового асбеста снижение расхода электроэнергии при эксплуатации диафрагмы в процессе электролиза, диафрагму такого состава можно наносить на катоды с развитой поверхностью. 3 табл.

Description

Изобретение относится к технологии электрохимических производств и может быть использовано в технологии получения хлора, едких щелочей и водорода.
В настоящее время в промышленной практике наибольшее распространение получила асбополимерная диафрагма, в основном состоящая из волокон хризотилового асбеста (90-92%) и фторсодержащего полимера в виде порошка или волокон.
Такую диафрагму обычно изготавливают непосредственно нанесением под вакуумом из суспензии, содержащей асбест и фторсодержащий полимер, на катод электролизера, выполненный из перфорированного листа или сетки. Катод вместе с нанесенным покрытием сушат при 120оС, а затем подвергают термообработке при 300оС в течение нескольких часов, при этом пластичная масса фторсодержащего полимера расплавляется и образует равномерную композицию с асбестовыми волокнами. Несмотря на преимущества асбополимерных диафрагм перед используемыми ранее асбестовыми (меньшая набухаемость, увеличение срока службы, возможность повышения рабочих плотностей тока и др.), они также не лишены недостатков. Прежде всего, это высокое содержание асбестовых волокон, обладающих канцерогенными свойствами и достаточно высокий расход электроэнергии в процессе электролиза, а также ограниченные возможности по регенерации диафрагмы из-за неизбежного разрушения асбеста продуктами электролиза.
Известна также полимерно-асбестовая диафрагма для электролиза водных растворов электролитов, в частности для электролиза раствора хлорида натрия. Диафрагма включает полученный с помощью источника γ-излучения фторполимерный материал (политетрафторэтилен) в виде порошка, волокна из хризотилового асбеста и поверхностно-активное вещество. Оптимальное содержание облученного фторполимерного материала в диафрагме составляет 15-25%, остальное преимущественно асбестовые волокна.
Для изготовления диафрагмы используют отходы политетрафторэтилена, которые подвергают механическому измельчению с получением стружки. Последнюю облучают с помощью источника γ-излучения с дозой 300 кГр. Облученную стружку обрабатывают в мельнице ударно-отражательного типа с получением порошка фторполимера. На основе этого порошка готовят пасту из смеси хризотилового асбеста и щелочи с добавкой неионогенного ПАВ, которую наносят на катодную поверхность электролизера, а затем сушат при температуре около 100оС и подвергают термообработке при 380оС. Такая диафрагма может быть использована в течение длительного времени (300-700 суток) при плотности тока 2 кА/м2.
Недостатками этой диафрагмы являются наличие в ее составе значительных количеств асбестового волокна, обладающего канцерогенными свойствами, а также достаточно высокое рабочее напряжение на электролизере (3,41-3,49 В) при осуществлении электролиза раствора хлорида металла и повышенный расход электроэнергии в процессе электролиза.
Известный способ изготовления такой диафрагмы из пасты, а не суспензии не позволяет нанести диафрагму на катоды сложной конфигурации, обычно применяемые в диафрагменных электролизерах, например гребенчатой формы.
Задачей предложенного изобретения является разработка состава диафрагмы с меньшим содержанием такого канцерогенного вещества, каким является асбест, а также придание диафрагме свойств, которые обеспечивали бы уменьшение расхода электроэнергии при эксплуатации диафрагмы, обеспечение возможности нанесения диафрагмы на катод развитой поверхности, например гребенчатой формы.
Для этого в известной полимерно-асбестовой диафрагме для электролиза водных растворов электролитов, содержащей модифицированный γ-излучением политетрафторэтилен, волокна асбеста и поверхностно-активное вещество, в качестве модифицированного политетрафторэтилена используют волокнисто-войлочный материал с удельной поверхностью 10-500 м2/кг. Диафрагма дополнительно содержит порошкообразный сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Облученный фторсодержащий полимер 50-80
Сополимер политетрафтор- этилена и гексафторпропилена 7-20
Поверхностно-активное вещество 0,5-10 Хризотиловый асбест Остальное
Предлагаемую диафрагму целесообразно изготавливать из предварительно приготовленной композиции, содержащей подвергнутый γ-облучению фторсодержащий полимер, в частности политетрафторэтилен, в виде волокнисто-войлочного материала с удельной поверхностью 10-500 м2/кг и сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена при следующем содержании компонентов, мас.%:
Облученный политетрафтор- этилен 71-91 Сополимер тетрафторэти-
лена и гексафторпропилена 9-29
Композиция для изготовления диафрагмы может дополнительно содержать поверхностно-активное вещество и/или хризотиловый асбест в количестве 0,5-14,5 и 9-29% от массы композиции соответственно.
В способе изготовления такой композиции, включающем γ-облучение измельченного фторсодержащего полимера с последующей его обработкой в мельнице ударно-отражательного типа, γ-облучение фторсодержащего полимера осуществляют дозой 50-100 кГр, а обработку в указанной мельнице - до получения волокон длиной 1-3 мм, после чего облученный фторсодержащий полимер смешивают с сополимером тетрафторэтилена и гексафторпропилена, и/или волокнами хризотилового асбеста, и/или поверхностно-активным веществом.
Приготовление суспензии для изготовления диафрагмы, нанесение покрытия на катод электролизера, сушку и термообработку диафрагмы осуществляют известным способом.
П р и м е р 1. Фторопласт марки Ф-4Д измельчают, после чего подвергают облучению на установке γ-излучения Со60 дозой 75 кГр и обрабатывают в мельнице ударно-отражательного типа с получением волокон длиной 1-3 мм с удельной поверхностью полученного волокнисто-войлочного материала, равной 270 кг/м2.
На основе обработанного таким образом облученного фторполимера (ОФП) готовят композицию для изготовления диафрагмы, для чего смешивают 7,2 г ОФП с 1,73 г порошка сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом (СП) марки Ф-4МБ. Приготовленная композиция содержит 80,62% ОФП и 19,38% СП. В состав приготовленной композиции дополнительно вводят 2,2 г хризотилового асбеста (24,64% от массы композиции) и 0,07 г поверхностно-активного вещества (0,78% от массы композиции).
На основе приготовленной композиции готовят суспензию в водном хлоридно-щелочном растворе. Из полученной суспензии осуществляют осаждение под вакуумом диафрагмы на катод в виде стального перфорированного листа. Катод (50 см2) с нанесенной на него диафрагмой сушат при 110оС и подвергают термообработке при 300-310оС.
Изготовленная диафрагма содержит 63,7% ОФП, 15,7% СП, 20% асбеста и 0,6% ПАВ. Эту диафрагму испытывают при электролизе раствора хлорида натрия (310 г/л) при 90±3,0oС. Условия изготовления композиции, показатели электролиза и составы готового продукта приведены в табл.1 (образец 1 и 2), табл.2 (образец 1) и табл.3 (образец 1). Аналогично были изготовлены еще 11 образцов диафрагмы, однако при их изготовлении варьировались условия облучения ОФП, а также условия обработки этого полимера в мельнице ударно-отражательного типа (длина волокон и удельная поверхность ОФП). Условия приготовления композиции для изготовления диафрагмы и результаты испытаний изготовленных на их основе диафрагм приведены в табл.1 (образцы 1-13). В этой же таблице для сравнения приведены результаты испытания известных диафрагм: асбополимерной (образец 15) и диафрагмы по прототипу (образец 14).
Как видно из табл.1, предлагаемая диафрагма при содержании в ней канцерогенного асбеста 20% , длине волокон фторсодержащего полимера 1-3 мм и удельной поверхности фторсодержащего полимера 10-500 м2/кг не уступает известным, а при дозе облучения фторсодержащего полимера 50-100 кГр и удельной поверхности этого полимера 20-500 м2/кг превосходит известные диафрагмы по расходу электроэнергии в процессе электролиза.
П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 (образцы 1 и 2) были изготовлены еще 10 образцов диафрагмы, однако при этом варьировался состав композиции для изготовления диафрагмы и количество добавок (асбеста и поверхностно-активного вещества). Состав композиций и диафрагм, изготовленных на их основе, представлен в табл.2. В табл.3 приведены результаты испытаний этих диафрагм. Испытания были проведены аналогично примеру 1, а именно при электролизе раствора хлорида натрия 310 г/л NaCl, при плотности тока 2 кА/м2 и температуре 90±3оС. Как видно из результатов испытаний, при увеличении содержания облученного фторсодержащего полимера выше 80% увеличивается напряжение на электролизере до 4,4 В с одновременным увеличением расхода электроэнергии. Снижение содержания ОФП ниже 50% нецелесообразно, так как это связано с неоправданным ростом содержания асбеста в диафрагме. При содержании в диафрагме менее 0,5 мас.% ПАВ не удается изготовить диафрагму равномерную по составу, а повышение содержания ПАВ выше 10 мас.% приводит к снижению выхода по току и соответственно расхода электроэнергии.
Как видно из табл.2 и 3, композиция для изготовления диафрагмы предлагаемого состава должна содержать не более 91 и не менее 70 мас.% облученного фторсодержащего полимера, в противном случае при эксплуатации диафрагмы повышается напряжение на электролизере или диафрагма должна содержать слишком много канцерогенного асбеста. Соответственно эта композиция должна содержать не менее 9 и не более 29% сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена от массы композиции.
При добавлении к композиции менее 9% асбеста от массы композиции или поверхностно-активного вещества менее 0,5% от массы композиции при эксплуатации диафрагмы на электролизере повышается напряжение или диафрагма имеет неравномерный состав. Однако в этом случае может быть скорректирован состав диафрагмы в ходе изготовления суспензии для изготовления диафрагмы.
При увеличении содержания поверхностно-активного вещества выше 15% от массы композиции изготовленная диафрагма в ходе эксплуатации не обеспечивает достижения высокого выхода по току продукта электролиза.

Claims (2)

  1. ПОЛИМЕРНО-АСБЕСТОВАЯ ДИАФРАГМА, КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ.
  2. 1. Полимерно-асбестовая диафрагма для электролиза водных растворов электролитов, включающая модифицированный с помощью γ - излучения политетрафторэтилен, волокно из хризотилового асбеста и поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, что в качестве модифицированного политетрафторэтилена используют фибрилизованный волокнисто-войлочный материал с удельной поверхностью 10 - 500 м2/кг, диафрагма дополнительно содержит сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена при следующем соотношении компонентов, мас.% :
    Модифицированный политетрафторэтилен - 50 - 80
    Сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена - 7 - 20
    Поверхностно-активное вещество - 0,5 - 10,0
    Хризотиловый асбест - Остальное
    2. Композиция для изготовления полимерно-асбестовой диафрагмы, включающая модифицированный с помощью g - излучения политетрафторэтилен, волокно из хризотилового асбеста и поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, что в качестве модифицированного политетрафторэтилена используют фибрилизованный волокнисто-войлочный материал с удельной поверхностью 10 - 500 м2/кг, композиция дополнительно содержит сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    Модифицированный политетрафторэтилен - 50 - 80
    Сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена - 7 - 20
    Поверхностно-активное вещество - 0,5 - 10,0
    Хризотиловый асбест - Остальное
    3. Способ изготовления композиции для полимерно-асбестовой диафрагмы, включающий g - облучение измельченного политетрафторэтилена с последующей обработкой в мельнице ударно-отражательного типа и смешивание политетрафторэтилена с волокнами хризотилового асбеста и поверхностно-активным веществом, отличающийся тем, что политетрафторэтилен облучают g - излучением дозой 50 - 100 кГр и обработку в мельнице ведут до получения волокон длиной 1 - 3 мм, после чего политетрафторэтилен смешивают с волокнами хризотилового асбеста и поверхностно-активным веществом и дополнительно с сополимером тетрафторэтилена и гексафторпропилена.
SU5045483 1992-04-17 1992-04-17 Полимерно-асбестовая диафрагма, композиция для ее изготовления и способ изготовления композиции RU2027798C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5045483 RU2027798C1 (ru) 1992-04-17 1992-04-17 Полимерно-асбестовая диафрагма, композиция для ее изготовления и способ изготовления композиции

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5045483 RU2027798C1 (ru) 1992-04-17 1992-04-17 Полимерно-асбестовая диафрагма, композиция для ее изготовления и способ изготовления композиции

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2027798C1 true RU2027798C1 (ru) 1995-01-27

Family

ID=21605872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5045483 RU2027798C1 (ru) 1992-04-17 1992-04-17 Полимерно-асбестовая диафрагма, композиция для ее изготовления и способ изготовления композиции

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2027798C1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Zunkwitz K., Ferse A., Handte D. und an. Die Angewandte Makromolerulare Chemie, 148, 1987, с.137-147 (2424). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4289600A (en) Microporous membrane materials
US4170540A (en) Method for forming microporous membrane materials
US4251333A (en) Electrolysis of aqueous solution of alkali metal chloride
US4065366A (en) Process for producing alkali metal hydroxide
US3694281A (en) Process for forming a diaphragm for use in an electrolytic cell
US4853101A (en) Porous separator comprising inorganic/polymer composite fiber and method of making same
SU910126A3 (ru) Способ получени асбестовой диафрагмы
JPS5815549B2 (ja) 固体重合体電解質電極
AU627916B2 (en) Diaphragm, coupling such a diaphragm with a cathode component and process for obtaining them
EP0196317A1 (en) NON-ORGANIC / POLYMERIC COMPOSITE FIBER, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND USE THEREOF, IN PARTICULAR AS A STABLE DIMENSION SEPARATOR.
DE3687818T2 (de) Verwendung eines zellbauteils in einer brennstoffzelle.
KR19990076911A (ko) 염화나트륨 용액의 전기분해에 적합한 무석면 음극 성분
RU2027798C1 (ru) Полимерно-асбестовая диафрагма, композиция для ее изготовления и способ изготовления композиции
US4547411A (en) Process for preparing ion-exchange membranes
US4089759A (en) Method for improving selectivity of membranes used in chlor-alkali cells
US3459652A (en) Paraffin-active carbon electrode
JP3276657B2 (ja) カチオン交換膜の照射
US4486277A (en) Electrolytic cation exchange membrane
FI76838C (fi) Packning foer elektrolytisk cell.
EP0850326B1 (en) Bonded non-asbestos chlor-alkali diaphragm
DE4143172C2 (de) Verfahren zum Herstellen von Chlor und Alkalihydroxid
RU2070232C1 (ru) Микропористая диафрагма для хлорщелочного электролиза, способ ее изготовления и катодный блок диафрагменного электролизера
CN114214641A (zh) 一种利用垃圾焚烧飞灰制备漂白粉浆的方法
JPH0230398B2 (ru)
CA1046724A (en) Porous diaphragms