SE434927B - Katjonbytarmembran och anvendning av detsamma for elektrolys av en vattenlosning av en alkalimetallklorid - Google Patents

Description

7907990-1 När ett sådant katjonbytarmembran användes som membran genom- släppes elektrolyten väsentligen icke genom membranet utan endast alkalimetalljoner genomsläppes selektivt,varigenom kon- taminering av en alkalimetallklorid i en alkalimetallhydroxid kan förhindras för erhållande av en produkt som har tillfreds- ställande renhet; Strömutbytet har_emellertid icke varit tillfredsställande när det konventionella katjonbytarmembranet av en fluorerad poly- 'mer användes. Det har angetts att man kan erhålla utmärkta elektriska egenskaper för ökningen av strömutbytet vid elektro- lys och anmärkningsvärda reduktioner av elektrolytisk spänning av en alkalimetallklorid genom användning av ett katjonbytar- membran av en fluorerad polymer av karboxylsyratyp som har -COOM (M betecknar en väteatom eller en alkalimetallatom) som jonbytargrupp.

När sådan katjonbytarmembran av fluorerad polymer av karboxyl- syratyp användes för elektrolys av en vattenlösning av en alkalimetallklorid är de elektrolytiska egenskaperna utmärkta men veckhildning förorsakas lätt i membranet under elektro- lysen. Den gas som bildas vid elektrolysen hejdas vid delarna av veckbildningen och ökar cellspänningen. här membranet an- vändes under en lång tid förorsakas försämring av membranväv- naden. Membranet bringas i kontakt med nättypselektroden genom veckbildningen så att ibland en skada av membranet för- orsakas.

Oenhetligt flöde av elektrolyten förorsakas i elektrodkammarna av veckbildningen. I sådana fall erhålles sompnflflem att kon- centrationen av alkalimetallklorid partiellt reduceras och strömningsmotståndet för lösningen ökas och strömutbytet minskas.

Uppfinningen avser övervinnande av olikayxobhan som förorsakas av uppkomsten av veckbildningen i katjonbytarmembranet av fluorerad_polymer av karboxylsyratyp. 790799Û~1 3 Ett ändamål enligt föreliggande uppfinning är att tillhanda- hålla ett katjonbytarmembran av fluorerad polymer av karboxyl- syratyp i vilket uppkomsten av veckbildning förhindras under elektrolysen av en alkalimetallklorid.

Ett annat ändamål enligt föreliggande uppfinning är att över- vinna de besvär som förorsakas genom uppkomsten av veckbild~ ning under elektrolysen av en alkalimetallklorid och att för- hindra reduktionenav elektrolytiska-egenskaper som förorsakas 'av uppkomsten av veckbildning.

Föregående ändamål och andra ändamål enligt föreliggande uppfinning uppnås genom tillhandahållande av ett katjonbytar- membran av en fluorerad polymer som användes för elektrolys av en alkalimetallklorid genom behandling av ett katjonbytara membran som har jonbytargrupper -COOM (vari M är väte, en alkalisk jordartsmetall eller en alkalimetall) eller grupper som är omvandlingsbara till nämnda -COOM-grupp genom hydrolys och har en jonbytarkapacitet (AR) av 0,5 - 2,0 meq/g torr polymer i hydrolyserad form i ett vattenhaltigt medium av en bas eller ett salt vid en koncentration av l-20 viktprocent vid en temperatur av 0-60°C efter hydrolys eller vid tidpunkten för hydrolys, varvid nämnda membran uppvisar en viktökningsprocent (¿§WR) inom ett område i figur l (logarit- misk skala på ordinatan) som bïggânsas av fyra linjer enligt 1 följande funktion: AWR = _l,6e R som övre lin-je; AWR = 0,8elf7AR somn undre linje; AR = 0,5 som den vänstra linjen och AR = 2,0 som den högra linjen.

Viktökningsprocenten baseras på vikten av torrt membran som 'har jonbytargrupper av Na-eller K-typ.

I den bifogade ritningen visar Figur l(A) ett föredraget område för sambandet mellan jonbytar- 7907990-1 4 ' kapacitet (AR) och en viktökningsprocent (ÅXWR) efter behand- iling enligt föreliggande uppfinning.

'Figur l(B) ett optimalt område för sambandet mellan (AR) och I \ (AWR) .

Ordinatan beskrives i ett logområde.

Det är icke helt klarlagt varför uppkomsten av veckbildning i katjonbytarmembranet av en fluorerad polymer kan förhindras .genom behandling under nämnda specifika betingelser. Det anses sålunda att svällningen vid förbehandlingen är tillräck- lig för att förhindra ytterligare svällning under elektrolysen även om det nedsänkes i en utspädd lösning av basen eller salt som hålles vid relativt låg temperatur.

Det har emellertid ansetts att ett membran som har en hög svällbarhet förorsakar ökning av diffusion av hydroxyljoner från katodkammaren så att sämre elektrolytiska egenskaper er- hålles, såsom strömutbyte.

Det är överraskande att utmärkta elektrolytiska egenskaper er- hålles genom behandlingen enligt föreliggande uppfinning.

I överensstämmelse med föreliggande uppfinning kan katjonby- tarmembran för elektrolys vilket har utmärkta elektrolytiska och mekaniska egenskaper erhållas genom förbehandling enligt föreliggande uppfinning vid tidpunkten för hydrolysen av jon- «hytargrupperna -COOM (definierad ovan) eller senare. När för- behandlingen genomföras efter hydrolysen kan det neutrala saltet användas som nämnes nedan. Det är sålunda onödigt att tänka på alkaliskydd för det förbehandlade membranet varigenom överföringoch lagring av membranet och aggregatet av elektro- lyscellen är anmärkningsvärt lätta.

US-patentet 4 065 366 avser ett förfarande för tramställníng av en alkalimetallhydroxid genom elektrolys av en vattenlös- ning av en alkalimetallklorid i en elektrolytisk cell med en anodkammare och en katodkammare som är åtskilda med ett 79079904 fluorerat katjonbytarmembran, som är gjort av ett fluorerat sampolymerisat med karboxylsyragrupper som jonbytande grupp.

Enligt detta patent behandlas membranetinte med en vattenlös- ning under speciella betingelser som enligt föreliggande upp- finning.

\ Uppfinningen åskådliggöres närmare i det följande.

Katjonbytarmembranen av den fluorerade polymeren har funktio- _ nella grupper -COOM (vari M-är en väteatom, en alkalisk jord- artsmetall eller en alkalimetall) eller funktionella grupper som omvandlas till nämnda grupper genom hydrolysen och har jonbytarkapaciteten 0,5 - 2,0 meq/g torr polymer.

När jonbytarkapaciteten är högre eller lägre än nämnda inter- vall försämras de elektrolytiska egenskaperna ofördelaktigt.

Det är föredraget att använda en fluorerad polymer som har jonbytarkapaciteten 0,7 - 1,7 meq/g torr polymer.

En föredragen fluorerad polymer som användes för katjonbytar- membranet enligt föreliggande uppfinning har följande enheter (a) -fCFQ-cëoca- och (b) Jfcrz-clzxa- ' g Y vari X betecknar fluor, klor eller -CF3; X' betecknar X eller CF3(CF2 à ; m betecknar l - 5; och Y betecknar -çcrz-y-X-A, -owråš-A , -ço-cFZ-cmïfx, Z Jfo-cryfcraç-eo-crz-oraïn z Rf -o-ci-"ficlrr-o-crâí-çcràaç-ecrg-c>-cmïn ' z Rf 7907990-1 vari x, y resp. z betecknar l - 10 och Z och Rf betecknar resp. -F eller en Cl - C10.-perfluoralkylgruPP; A betecknar -COOM eller -CN, -COF, -COORl, -CONRZR3, CFZSOZF som kan om- vandlas till -COOM genom hydrolys, neutralisation, oxidation eller reduktion; Rl -RRB betecknar en Cl - C10 -alkylgrupp.

Polymeren som har enheterna (a) och (b) omfattar företrädesvis l - 40 molprocent, i synnerhet 3 - 25 molprocent av enheterna av (b) så att det ovan nämnda intervallet för jonbytarkapaci- _ teten för membranet erhålles.

Molekylvikten för den fluorerade polymeren för katjonbytar- membranet enligt föreliggande uppfinning är betydelsefull eftersom den påverkar de mekaniska och elektrokemiska egenska- perna för membranet. När molekylvikten genom temperaturen (TQ) visas ge en volymetrisk smältflödeshastighet av 100 m3/ sek., som definieras nedan, är det_föredraget att ha hög mole- kylvikt för att ge TQ av 130 - 350°C, i synnerhet 160 - 300QC.

Vid framställningen av de fluorerade polymererna kan fluorera- de olefinmonomerer och sammonomerer som har funktionell grupp av karboxylsyratyp sampolymeriseras.

Sampolymererna kan modifieras genom användning av två eller flera monomerer eller tillsats av en tredje monomer. Flexibi- liteten förlänas exempelvis genom kombination av CÉ2 = CFORf vari Rf betecknar en Cl - C10 -perfluoralkylgrupp. För- bättrad mekanisk hållfasthet kan exempelvis förlänas genom förnätning av polymeren genom kombination med en divinylmono- mer SåSOIII CFZ = CF “ CF = CFZ, CFZ = CFO (CF2 CF = CF2.

Sampolymerisationen av den fluorerade olefinen med sammonome- ren som har den funktionella gruppen av karboxylsyratyp eller den tredje monomeren kan genomföras medelst lämpliga konven- ltionella metoder.. '7907990-*1 Sampolymerisationen kan genomföras medelst en katalytisk polymerisation, en termisk polymerísation eller en strålninge- ~ inducerad polymerisation genom användning av ett lösningsmedel såsom halogenerade kolväten, om nödvändigt.

Katjonbytarmembranet av den fluorerade polymeren kan framstäl- las medelst detkonventionella förfarandet för framställning av ett membran, såsom en press~formningsmetod, en vals-formnings- metod, en strängsprutningsmetod, en lösningsutspridningsmetod, .en dispersionsformningsmetod och en pulverformningsmetod för erhållande av en tjocklek av 20 - 600/u, företrädesvis 50 - 400 p.

Vid framställning av membranet är det föredraget att det fram- ställes av endast den fluorerade polymer som beskrivits.

Membranet kan emellertid framställas så att dess ena sida som vetter mot katoden är framställd av nämnda fluorerade polymer.

Förbehandlingen av den fluorerade polymeren enligt föreliggan- de uppfinning kan genomföras före, under eller efter fabrika- tionen av den fluorerade polymeren, företrädesvis efter fabri- kationen till membran.

Förbehandling kan genomföras för den fluorerade polymeren som har grupperna -COOML När den fluorerade polymeren santmm fink- tionella grupper som är omvandlingsbara till -COOM, såsom -CN, -COF, -COOR eller -COONRZRB (Rl -_R3 definieras som tidigare) användes kan förbehandlingen enligt föreliggande uppfinning 'och hydrolysen genomföras samtidigt.

I föreliggande uppfinning är det nödvändigt att ge viktöknings~ procenten (¿§WR) till nämnda område genom förbehandlingen. 7907990-1 Enligt vad vi funnit kan nämnda_område av viktökningsprocent vara funktion av jonbytarkapaciteten (AR). Såsom visas (A) i figur l är området ¿lWR = l,6el'7A O,8el'7AR som undre linje; AR = 0,5 som den vänstra linjen och R som övre linje; AWR = AR = 2,0 som den högrå linjen¿ När viktökningsprocenten (¿jWR)~är högre som förorsakar över- driven svällning reduceras de elektrolytiska egenskaperna, i synnerhet strömutbytet, medan när¿NWR är lägre så att mindre ' svällning föreligger uppnås ändamålet enligt föreliggande upp- finning icke.

Med hänsyn till de mekaniska och de elektrolytiska egenska- perna för membranet är det fördraget att ange området ¿3WR = l,5el'7AR som övre linje; ¿\WR = 0,9el'5AR som undre linje; AR = 0,9 som den vänstra linjen och AR = 1,7 som den högra linjen, som visas_ (B) i figur l. Det är i synnerhet föredraget att ge området.ÅWR = l,0el'7AR som undre linje, AWR = l,5el'7AR som övre linje, AR =_O,9 som den vänstra linjen och AR = 1,7 som den högra linjen när det gäller elektrolys av en vattenlösning av natriumklorid;'och att ange området .QWR = 0,9el'7AR som undre linje; AWR = l,2el'7A = 0,9 som den vänstra linjen och AR à 1,7 som den högra linjen R som övre linje; AR ifråga om elektrolys av kaliumklorid.

Förbehandlingen för tillhandahållande av ¿§WR i nämnda område kan genomföras genom val av mediet, koncentrationen och tempe- raturen. När hydrolysen av grupperna som är omvandlingsbara till -COOM och förbehandlingen enligt föreliggande uppfinning genomföres samtidigt väljes det medium som har funktionen för hydrolysen. Sådana medier innefattar vattenlösning av en alkalimetallhydroxid eller alkalisk jordartsmetallhydroxid, i synnerhet vattenlöšningen av den alkalimetallhydroxid vars alkalimetall är-densamma som alkalimetallkloriden för elektro- lysen. 7907990-*1 När å andra sidan hydrolysen och förbehandlingen enligt före- liggande uppfinning genomföres separat behöver icke mediet ha funktionen för hydrolys. Mediet kan vara vattenlösning av neutrala salter av alkalimetall eller alkalisk jordartsmetall, såsom halogenider, exempelvis klorid, bromid och jodid; sulfa- ter och fosfater samt en alkalimetallhydroxid och en alkalisk jordartsmetallhydroxid.

När vattenlösningen av neutralt salt användes som medium är _handhavandet av membranet lätt i jämförelse med användningen av vattenlösningen av alkalimetallhydroxid eftersom ett alka- liskydd icke erfordras¿ Koncentrationen av mediet och temperaturen vid förbehandlingen är betydelsefulla faktorer.

Koncentrationen av mediet är relativt låg, vanligtvis inom om- rådet l ~ 20 viktprocent, i synnerhet 4 - 15 viktprocent.

Temperaturen för förbehandlingen är relativt låg inom ett om- råde o - 6o°c, företrädesvis s - 4o°c. friaen för förbehand- lingen väljes så att ett lämpligt ZÄWR erhålles och ligger vanligtvis inom ett område av l minut till 100 timmar, före- trädesvis l0 minuter till 48 timmar.

Koncentrationen, temperaturen och tiden för förbehandlingen har besläktade samband och väljes så att AVIR i nämnda område erhålles.

När koncentrationen av mediet är hög förorsakas_i allmänhet icke överdriven svällning av förbehandlingen ens vid hög tem- -peratur. När sålunda koncentrationen är hög kan temperaturen och tiden för förbehandlingen vara hög och lång. När å andra sidan koncentrationen är låg förorsakas överdriven svällning av förbehandlingen vid hög temperatur. Temperaturen och tiden för förbehandlingen är sålunda låg och kort. ?9av99n-1 '10 Förbehandlingen enligt föreliggande uppfinning kan genomföras vid atmosfärstryck och kan om så är nödvändigt försiggå under ett reducerat tryck eller ett förhöjt tryck upp till 20 kp/cmz.

Förbehandlingen kan genomföras efter installation av membranet i elektrolyscellen omuså önskas.

Katjonbytarmembranet av den fluorerade polymeren kan framstäl- las genom blandning av en polymer av olefin, såsom polyeten, polypropen, företrädesvis polytetrafluoreten eller en fluore- rad sampolymer av eten och tetrafluoreten till den fluorerade polymeren av karboxylsyratyn vid steget för framställning av membranet. Det är även möjligt att förstärka katjonbytarmemb- ranet genom införlivande av en vävnad i membranet, såsom en duk och ett nät; ett ovävt tyg; en fibrill eller en porös film som är framställd av nämnda polymer. Vikten för den blandade polymeren och förstärkningsmaterialet är icke "invalued" för bestämning av jonbytarkapaciteten och viktökningsprocenten.

Förfarandet för framställning av en alkalimetallhydroxid genom elektrolys av en vattenlösning av en alkalimetallklorid kan vara de konventionella förfarandena, exempelvis genomföres elektrolysen vid en cellspänning av 2,3 - 5,5 volt och en strömtäthet av 5 - 100 A/dm2 med en vattenlösning av en alka- limetallklorid. Den anod som användes vid elektrolysen kan vara grafit eller en antikorrosiv elektrod som har dimensio- nell stabilitet vilken är framställd av ett titansubstrat belagt med en platinagruppmetall eller en oxid av en platina- gruppmetall. Elektrolytcellsystemet kan vara av unipolär eller multipolär typ.

När det är fråga om elektrolyscell av tvåkammartyp framställd genom avskiljning av en anod och en katod med katjonbytarmemb- ranet för framställning av en anodkammare och en katodkammare och inmatning av en vattenlösning av en alkalimetallklorid i anodkammaren och elektrolys av den för erhållande av en vat- tenlösning av en alkalimetallhydroxid från-katodkammaren är 7907990-1 ll " det möjligt att framställa natriumhydroxid som har en hög kon- centration större än 40 % vid högt strömutbyte av större än 90 % genom elektrolys av en vattenlösning av natriumklorid som är högre än zn-ixeci vid 40 - 120°c, företrädesvis 70 - 100%, vid en strömtäthet av 5 - 50 A/dmz.

Uppfinningen åskådliggöres närmare medelst följande exempel.

Jonbytarkapaciteten för ett katjonbytarmembran bestämdes enligt följande.

I 10 ml 0,3N Na0H-metanollösning doppades lg av ett tillverkat membran av metylestertyp vid 60°C i 16 timmar för fullbordan av hydrolysen. Den kvarvarande mängden NaOH i lösningen bestämdes genom återtitrering med lN HCl.

Ett l g prov av sampolymeren strängsprutas genom ett munstycke som har en diameter av l mm ochen]ängiav2 mm under ett förut- bestämt tryck av 30 kp/cmz vid en förutbestämd temperatur.

Den volymetriska smältflödeshastigheten visas av den mängd polymer som strömmat fram i enheten mm3/sek.

Viktökningsprocenten bestämdes på följande sätt. Ett membran togs upp ur ett medium och mediet som vidhäftade till membra- net ströks av och vikten (Wl) för membranet bestämdes. Memb- ranet tvättades med vatten och torkades vid l30°C i 8 timmar under reducerat tryck och vikten (W2) för membranet bestämdes.

Viktökningsprocenten (ÅÄWR) beräknas medelst följande formel.

Vikten av den blandade polymeren och förstärkningsmaterialet substraheras från varje vikt.

Alva = *ê-'vqíš x 100 7907990-1 l2 Exempel l _Tetrafluoreten och CF = CFO(CFï+šCOOQH3 sampolymeriserades 2 med en katalysator av azobisisobutyronitril i triklortrifluor- etan under ett tryck av l7,5 atm för framställning av fluore- rad sampolymer som hade en jonbytarkapacitet av 1,46 meq/g polymer och TQ 23000. Den resulterande fluorerade polymeren press-formades för framställning av en film med en tjocklek av 300 p. ' ;Membranet hydrolyserades i 25 % vattenlösning av natriumhydro- xid vid 90°C i 16 timmar och därefter förbehandladcs membranet ytterligare med varje vattenlösning,av natriumhydrokid vid olika koncentrationer under de betingelser som visas i tabell l.

Varje elektrolys av en vattenlösning av natriumklorid genom-. fördes genom användning av de resulterande membranen i exempel l - l till l - 3 och jämförelse l under följande betingelser.

De elektrolytiska egenskaperna bestämdes och veckbildningen i membranet efter elektrolysen observerades i 50 dygn. Resulta- ten redovisas i tabell l.

Elektrolyscell av tvåkammartyp framstälhks genom-avskiljning av en anolyt och en katolyt med katjonbytarmembranet och an- vändning av en anod av titan belagd med ruteniumoxid och en katod framställd av rostfritt stål med ett mellanrum mellan- elektroderna av 0,5 cm och en effektiv-yta av 25 cmz. Elektro- lysen av natriumklorid genomfördes under följande betingelser.

Anodkammaren var fylld med SN-NaCl vattenlösning och katodkam- maren var fylld med 25 % NaOH vattenlösning. Elektrolysen 7907990-'1 13 .genomfördes genom inmatning av 5N NaCl vattenlösning med en hastighet av 180 cm3/timme in i en anodkammare och inmatning av vatten in i en katodkammare så att som resultat erhölls ungefär 35 % NaOH vattenlösning med en strömtäthet av 20 A/cmz vid 9o°c. \ Vattenlösningen av natriumkloriden överströmmade från anodkam- maren och strömutbytet bestämdes av darmängd NaOH som fram- ställdes genom elektrolysen.

Tabell l ___ Betingelse ¿3¶G Egenskaper Nr. Konc. Tenqi ”Tid Strömutbyte Veck- (%) (°C) (h ) (%) (%) bildning Eörsökl-1 13.8 60 16 13.2 95 Obetyålig " 1-2 13.8 '40 16 12.5 95 " " 1-3 7.4 40 16 f16.3 95 Ingen Jämn- Ä _ sveck- relse 1 25 90 16 8.8 95 biláning Exemgel 2 Sampolymeren framställd av samma monomerer som i exempel l an- vändes för framställning av membran av fluorerade polymerer som hade olika jonbytarkapacitet och olika TQ.

I överensstämmelse med förfarandet i exempel l med undantag av variation av betingelserna genomfördes hydrolysen och förbe- handlingen av varje membran samtidigt och varje resulterande membran testades i elektrolyscellen i exempel 1. Resultaten redovisas i tabell 2. 7907996-1, 14 Tabell 2 .. _ kknnbran ' Betingelser r Egenskaper ! Jon- i ' _ f_-f_'“ fi_~_____~ Nr bytar-'u T \ _- AWR 7 Ström- Veck- ' kapa- f* Konc. Iernpn Tid utbyte bild- “tet I<°c>d (<1) <°c> (<6) um “lng fÉ?§Ök 1.22 zoo 11.2 66 16 9.6 97 ingen Fšfšök 1.36 230 9.2 so . 16 .12.1 96 Ingen Éšfšök 1.43 230 _7.4_ 40 16 15.0 1 95 ' ïngen _ \_ï:f:öW 1.56 zoo 7.4 49 16 ' 16;s ss Ingen Exemgel 3 Den fluorerade polymeren med jonbytarkapaciteten och TQ i exempel l blandades med 27 viktprocent fint pulver av polytet- rafluoreten (en sekundär partikeldiameter av 480 p och en spe- '.Cífik verksam yta av 9;0 m2) och framställes därefter till membranet i överensstämmelse med exempel l. Hydrolys av metylestergrupper genomfördes i_25 % vattenlösning av NaOH vid _90°C i 16 timmar." Förbehandlingen qenomfördes med varje vat- tenlösning av NaOH vid den koncentration och de hetingelser som visas i tabell 3.

I överensstämmelse med förfarandet i exempel l med undantag av att man använde varje katjonbytarmembran genomfördes elektro- lysen och egenskaperna bestämdes. Resultaten redovisas i tabell 3. 6 79079-90-1 15 Tabell 3 Berinqelser_ s Egenskaper Nr, Konc.é Tenqm Tid ' \NR Strömutbytešveck- (m § <°c> (h) (fm _ m» bildning För- _ “__ :sök 3-l 13.3 25 16 hr. 10.9 95 Obetydlig 1 " 3-2 7.4 25 1611:-. 14.2 _94 Ingen “ 3-3 3.8 25 16 hr. 15.9 I 95 , Ingen " 3-4 3.8 25 1 hr. 15.5 95 Ingen _ 3-5 3.8 25 10min. 15.1 94 Ingen " 3-6 3.8 15 1 hr. 15. 3 95 Ingen 3-7 3. 8 5 1 hr, 15. 1 95 Ingen Exempel 4 Den fluorerade polymeren med jonbytarkapacitet och TQ i exem- pel l överlagades och pressades på en vävnad framställd av polytetrafluoreten (50 mesh : 100 denier) vid l95°C under 30 kp/cm i 5 minuter med en pressmaskin. Därefter genomför- des i överenssïämmelse med förfarandet i exempel 3,med undan- 'tag av att man använde de medier och de befiingelser som visas i tabell 4, förbehandlingen och elektrolysen och bestämningen av egenskaperna. Resultaren redovisas i tabell 4. 7907990-1 16 Tabell 4: N E Medium Betingelse 7 IZÄVÉR ' Egenskap r'§ Konc. Ternp, Tid 7 Strömut¿ Veck- ä ' X <°c> bYte bildning För- , _ _ Sškl Nacl 10. s 25 _ 1 14. 4 95 Ingen äran _ 1 , ' . 4_2 §NaCH _ 5.6 25 1 15.7 95 Ingen Försöå ' _ ¿_3 ïNaBr e 9.9 25 1 15.1 95 Ingen Rñsök - 4 4 ¿Nel _ _l4.4 25 1 15.5 95 Ingen _. | ' Rfisö 4_5 NÉZSO4 3.6 25 1 15.1 95 Ingen Eörsö 4_6 Na3PC%: 14.2 25 1 15.5 95 Ingen "Exemgel 5 Den fluorerade polymeren med jonbytarkapaciteten och TQ iQ exempel l användes för framställning till membran. Hydrolysen av metylestergrupperna genomfördes i 19 % vattenlösning av KOH vid 90°C i 16 timmar. Därefter genomfördes förbehandlingen i 3 % vattenlösning av KOH vid rumstemperatur i en timme. Vär- det för ÅÄWÉ var 12 %. ' Elektrolys av en vattenlöšning_av kaliumklorid (KCl) genomför- des via 9o°c i 20 A/dmz för erhållande av 35 2, Kon i so dygn.

Strömutbytet.var 97 % och icke någon veckbildning påvisades efter elektrolysen.

Claims (8)

7907990-1 in fATENTKRAV

1. l. Katjonbytarmembran framställt av en fluorerad polymer och användbart vid elektrolys av en alkalimetallklorid, k ä n n e- t e c k n a t därav, att det erhållits genom behandling av ett katjonbytarmembran som har jonbytargrupper med formeln -COOM, vari M är väte, en alkalisk jordartsmetáll-eller en alkalimetall, eller grupper som är omvandlingsbara till nämnda -COOM-grupp genom hydrolys och har en jonbytarkapacítet (AR) av 0,5-2,0 meg/g torr polymer i hydrolyserad form i ett vattenhaltigt medium av en bas eller ett salt vid en koncentration av l-20 viktprooent vid en temperatur av 0-60°C efter hydrolys eller vid tidpunkten för hydrolys, varvid nämnda membran uppvisar en viktökningsprocent(AWR) inom ett område i figur l (logaritmísk skala på ordinatan) som begränsas av fyra linjer enligt följande funktioner:¿NNR = l,6el,7A l,7A = 0,5 som den vänstra linjen och AR = 2,0 som den högra R som övre linje; AWR = 0,8e R som undre linje; AR linjen.

2. Katjonbytarmembran enligt patentkravet 1, k å n n e- t e C k n a t därav, att membranet behandlats med det vattenhaltiga mediet av en alkalimetall- eller alkalisk jordartsmetallhydroxid eller neutralt salt för erhållande av ¿¿WR i nämnda område.

3. Katjonbytarmembran enligt patentkravet 1, k ä n n e- t e c k n a t därav, att membranet behandlats med vatten- haltigt medium av en alkalimetall~ eller alkalisk jordarte- metallhydroxid för erhållande av' AWR i nämnda område vid tid- punkten för hydrolysen för omvandling av grupperna till grupper -COOM (M definieras som tidigare). 7907990-1 E?

4. -4. Katjonbytarmembran enligt något av patentkraven l-3, k ähn n e t e c k n a t därav, att förbehandlingen genomförts så att viktökningsprocenten AWR ligger i ett område som begränsas av fyra linjer enligt följande funktioner: ¿ÄWR = l,5elf7AR som övre linje; ÅAWR = 0,9el'7AR som undre linje; AR = 0,9 som den vänstra linjen och AR = l,7 som den högra linjen (logaritmisk skala på ordinatan).

5. Katjonbytarmembran enligt något av patentkraven 144, k ä n n e t e c k n a t därav, att den fluorerade polymeren för katjonbytarmembranet omfattar huvudenheter av ¿) -f cF2-cxx'*-;- och b) -æcFz-çäßæ- Y i vari X betecknar fluor, klor eller -CFš; X' betecknar X eller CF3(CF2+ñ; m betecknar l-5 och Y beteck- när ' _ A *Grava va: » z i _ -cF -cF A. , +<>-CF2 :YFW 2 . *f Z Ef _ _ >__A _ocF§-4<|:F-o-cF-2+š+cFï)§-éCF¿ 0 fïïz z Ef vari x, y resp. z är heltal av l-10; Z resp. Rf betecknar -F eller en Cl-ClO-perfluoralkylgrupö; A betecknar -COOM eller '7907990-1 w -CN, -COF, -COOR. -CONRZR3, -CFZSOZF som kan omvandlas till COOM genom hydrolys eller neutralisation, oxidation elle reduktion och RI, R2 resp. R3 är en Cl-C10-alkylgrupp.

6. Katjonbytarmembran enligt patentkravet 5, k ä n n e- t e c k n a t därav, att membranet är i huvudsak framställt av den fluorerade polymeren med enheterna a) och b).

7. Katjonbytarmembran enligt patentkravet 5, k ä-n n e ~ t e c k n a t därav, att en sida av membranet som vetter mot en katod är framställd av den fluorerade polymeren som har enheterna a) och b).

8. Användning av ett katjonbytarmembran enligt något av patentkraven l-7 för elektrolys av en vattenlösning av en alkalimetallklorid.