SE446104B - WHEN OPERATING AN ELECTRIC LIGHT CELL WITH ANODO AND CATHODE REDUCE THE DISTANCE BETWEEN CELL ELECTROPRODES - Google Patents
WHEN OPERATING AN ELECTRIC LIGHT CELL WITH ANODO AND CATHODE REDUCE THE DISTANCE BETWEEN CELL ELECTROPRODESInfo
- Publication number
- SE446104B SE446104B SE7805927A SE7805927A SE446104B SE 446104 B SE446104 B SE 446104B SE 7805927 A SE7805927 A SE 7805927A SE 7805927 A SE7805927 A SE 7805927A SE 446104 B SE446104 B SE 446104B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- cell
- cathode
- anode
- membrane
- space
- Prior art date
Links
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
-
- 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
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
- C25B11/037—Electrodes made of particles
-
- 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
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
- C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
-
- 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
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/40—Cells or assemblies of cells comprising electrodes made of particles; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/47—Cells or assemblies of cells comprising electrodes made of particles; Assemblies of constructional parts thereof comprising static bed electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/006—Water distributors either inside a treatment tank or directing the water to several treatment tanks; Water treatment plants incorporating these distributors, with or without chemical or biological tanks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Description
7805927-6 porösa membranerna är det önskvärt att till ett minimum reducera avståndet mellan elektroderna (dvs mellanelektrod~ gapet), vilken reduktion har remarkabel verkan på drifts- spänningen och sålunda på energiverkningsgraden hos den elektrolytiska processen. 7805927-6 porous membranes it is desirable to reduce to a minimum the distance between the electrodes (i.e. the interelectrode gap), which reduction has a remarkable effect on the operating voltage and thus on the energy efficiency of the electrolytic process.
Kommersiella membraner är känsliga för strömtätheten, vilken måste bibehållas inom vissa optimala gränser för effektiv membrandrift. Strömtätheten skall vara nästan konstant över hela ytan för att undvika uppkomsten av mekaniska och elek- triska påkänningar, vilka skulle irreversibelt förstöra membranet.Commercial membranes are sensitive to current density, which must be maintained within certain optimal limits for efficient membrane operation. The current density must be nearly constant over the entire surface to avoid the occurrence of mechanical and electrical stresses that would irreversibly destroy the membrane.
I de kända membrancellerna beror optimeringen av dessa para- metrar i stor utsträckning på konstruktionstoleransgränser och på grund av storleken av elektrodytorna i de komersiella cellerna relativt de allt mindre elektrodmellanrummen (av storleksordningen några millimeter) orsakar de oundvikliga avvikelserna från den mest exakta parallellismen mellan anod- och katodytorna mer eller mindre markanta variationer av strömtätheten över membranets yta. Som resultat härav är tidigare ansträngningar att säkerställa en korrekt ström- täthet lokalt på olika ytor av membranet icke framgångsrika.In the known membrane cells, the optimization of these parameters depends largely on design tolerance limits and, due to the size of the electrode surfaces in the commercial cells relative to the increasingly smaller electrode gaps (of the order of a few millimeters), the inevitable deviations from the most exact parallelism between the anode and cathode surfaces cause more or less marked variations of the current density across the membrane surface. As a result, previous efforts to ensure a correct current density locally on different surfaces of the membrane are unsuccessful.
Enligt uppfinningen löses problemet genom att membranet, vilket är påfört anoden, pressas mot den porösa anodytan av en katodiskt polariserad, öppen, statisk bädd av elektriskt ledande, katolytresistent, poröst fyllningsmaterial, vilken bädd väsentligen utfyller mellanrummet mellan membranet och katodrummets väggar, vilka är elektriskt ledande, L avsikt att upprätthålla ett väsentligen konstant och minimalt mellanrum mellan elektroderna för att bibehålla strömtätheten i cellen väsentligen konstant, så att meka- niska och elektriska pâkänningar på membranet minimeras.According to the invention, the problem is solved by pressing the membrane, which is applied to the anode, against the porous anode surface by a cathodically polarized, open, static bed of electrically conductive, catholyte-resistant, porous filling material, which bed substantially fills the gap between the membrane and the walls of the cathode compartment, which are electrically conductive, with the intention of maintaining a substantially constant and minimal gap between the electrodes in order to maintain the current density in the cell substantially constant, so that mechanical and electrical stresses on the membrane are minimized.
Den uppfinningsenliga lösningen är både originell och effektiv genom att man verkligen pressar membranet mellan de 10 15 20 25 30 35 7805927-6 3 arbetande hålförsedda ytorna av anoden och katoden, och därmed säkrar både ett likformigt och väsentligen minimalt mellanrum för elektroderna och för likformig fördelning av strömdensiteten över membranet och för minimala ohmska förluster i elektrolyten. Vidare uppnås dessa optimala förhållanden med nästan total befrielse från konstruktions- toleranser.The inventive solution is both original and effective in that it actually presses the membrane between the working perforated surfaces of the anode and cathode, thereby ensuring both a uniform and essentially minimal gap between the electrodes and for uniform distribution of the current density across the membrane and for minimal ohmic losses in the electrolyte. Furthermore, these optimum conditions are achieved with almost total freedom from design tolerances.
Det föredragna utförandet av cellen enligt uppfinningen inne- fattar en katodbehållare av stål eller annat ledande material, som är resistent mot korrosion i katolytomgivningen och som är tillsluten vid överänden med en platta eller ett lock av titan eller annan anodiskt oxidfilmbildande metall, som är passiverbar under anodiska polarisationsförhållanden och som har minst en men företrädesvis en serie av rörformiga anoder svetsade i hål i titantäckplattan, vilka sträcker sig över nästan hela djupet av behållaren med väggarna av de rörformiga anoderna (med undantag av överdelen av anod- väggarna nära svetsarna vid titanplattan) perforerade för att vara permeabla för vätskor och gaser.The preferred embodiment of the cell according to the invention comprises a cathode container of steel or other conductive material, which is resistant to corrosion in the catholyte environment and which is closed at the top with a plate or lid of titanium or other anodic oxide film-forming metal, which is passivable under anodic polarization conditions and which has at least one but preferably a series of tubular anodes welded into holes in the titanium cover plate, which extend over almost the entire depth of the container with the walls of the tubular anodes (except for the upper part of the anode walls near the welds to the titanium plate) perforated to be permeable to liquids and gases.
Anoderna är dimensionsstabila och i typfallet är de av titan eller annan anodiskt oxidfilmbildande metall belagd på åtminstone en del av aktiva ytan med en elektriskt ledande, elektrokatalytisk avsättning av material resistent mot de anodiska förhållandena och icke passifiverbart, företrädes- vis en avsättning av ädelmetaller såsom platina, palladium, rodium, rutenium och iridium eller oxider eller blandade oxider av dessa. Underändarna av de rörformiga anoderna är tillslutna genom proppar av inert material, företrädes- vis plastmaterial försett med koaxiella, gängade hål. fie permeabla väggarna hos de rörformiga anoderna är helt täckta utanpå av membranerna för att begränsa anodrummet inuti de rörformiga anoderna.The anodes are dimensionally stable and typically are made of titanium or other anodic oxide film forming metal coated on at least a portion of the active surface with an electrically conductive, electrocatalytic deposit of material resistant to the anodic conditions and non-passivable, preferably a deposit of noble metals such as platinum, palladium, rhodium, ruthenium and iridium or oxides or mixed oxides thereof. The lower ends of the tubular anodes are closed by plugs of inert material, preferably plastic material provided with coaxial, threaded holes. The four permeable walls of the tubular anodes are completely covered on the outside by the membranes to limit the anode space inside the tubular anodes.
Underänden av behållaren är tillsluten av en platta före- trädesvis av inert plastmaterial och är försedd med organ l0 15 20 25 30 35 7805927-6 4 för att mata saltlösning eller annan anolyt till det inre av de olika rörformiga anoderna i typfallet med hjälp av inlopp av plastmaterial, vars flänsar bildar en tätning mot bottenplattan av behållaren. Anolyten matas genom rörformiga - förbindningsorgan iskruvade i de gängade hålen hos till- slutningspropparna för de rörformiga anoderna.The lower end of the container is closed by a plate preferably of inert plastic material and is provided with means l0 15 20 25 30 35 7805927-6 4 for feeding brine or other anolyte to the interior of the various tubular anodes typically by means of inlets of plastic material, the flanges of which form a seal against the bottom plate of the container. The anolyte is fed through tubular connecting means screwed into the threaded holes of the closing plugs of the tubular anodes.
Behållaren är försedd med ett utlopp i överdelen för ut- lopp av katodgas, med en avgivningsöppning i underdelen för avgivning av katolyten och med ett inloppsrör för återcir- kulation av utspädd katolyt eller vatten till katodrummet.The container is provided with an outlet in the upper part for the outlet of cathode gas, with a discharge opening in the lower part for the discharge of the catholyte and with an inlet pipe for the recirculation of diluted catholyte or water to the cathode compartment.
Anoderna, som är svetsade.vid behâllarlocket, kommunicerar genom hålen i locket med en kammare ovanför behållaren, där anodgasen skiljes från elektrolyten, undslipper från ett utlopp och strömmar till ett gasutvinningssystem och elektrolyten återcirkuleras till ett återmättningssystem före införandet i cellen.The anodes, which are welded to the container lid, communicate through holes in the lid with a chamber above the container, where the anode gas is separated from the electrolyte, escapes from an outlet and flows to a gas recovery system, and the electrolyte is recirculated to a re-saturation system before introduction into the cell.
Katoden i cellen består av en porös statisk bädd av löst ledande katodmaterial i form utav flisor, pärlor, kulor, cylindrar, Raschig-ringar, metallull eller andra partiklar, med vilka behållaren är helt fylld till en höjd svarande mot åtminstone höjden för de permeabla väggarna hos de rör- formiga anoderna, som är täckta av membranerna. Fyllningen av katodmaterial är i kontakt med innerväggarna av behålla- ren och med ytterytorna av membranerna på de olika rörformiga anoderna och trycker mot membranerna. Det ledande katod- fyllmaterialet kan vara grafit, bly, järn, nickel, kobolt, vanadin, molybden, zink eller legeringar därav, föreningar mellan metaller, hydridiseringsföreningar, karbidiserings- föreningar och nitridiseringsföreningar av metaller eller andra material, som har god konduktivitet och god motstånds- kraft mot katodförhållandena.The cathode of the cell consists of a porous static bed of loose conductive cathode material in the form of chips, beads, spheres, cylinders, Raschig rings, metal wool or other particles, with which the container is completely filled to a height corresponding to at least the height of the permeable walls of the tubular anodes, which are covered by the membranes. The filling of cathode material is in contact with the inner walls of the container and with the outer surfaces of the membranes of the various tubular anodes and presses against the membranes. The conductive cathode filling material may be graphite, lead, iron, nickel, cobalt, vanadium, molybdenum, zinc or alloys thereof, compounds between metals, hydriding compounds, carbidizing compounds and nitriding compounds of metals or other materials, which have good conductivity and good resistance to cathodic conditions.
Material uppvisande låg väteöverpotential, såsom järn, nickel och legeringar därav är särskilt lämpade för salt- lösningselektrolys; Exempelvis för reduktion av Feïïï till 10 15 20 25 30 35 7805927-6 FeII i sur sulfatkatolytlösning med ett anjoniskt membran och syreutveckling på anoden är däremot partikelmaterial med hög väteöverpotential, såsom bly och blylegeringar, att föredraga. Katodfyllmaterialet kan även innefatta plast, keramer eller annat inert oledande material belagt med ett skikt av de nämnda elektriskt ledande och katodiskt resis- tenta materialen.Materials having a low hydrogen overpotential, such as iron, nickel and alloys thereof, are particularly suitable for salt solution electrolysis; For example, for the reduction of Feïïï to 10 15 20 25 30 35 7805927-6 FeII in acidic sulfate catholyte solution with an anionic membrane and oxygen evolution at the anode, particulate materials with a high hydrogen overpotential, such as lead and lead alloys, are preferred. The cathode filler material may also comprise plastics, ceramics or other inert non-conductive material coated with a layer of the aforementioned electrically conductive and cathodically resistant materials.
Titanplattan eller locket, vid vilket de rörformiga anoderna är svetsade, är isolerad från katodrummet genom en isolations- packning. Den är ansluten till den positiva klämman hos strömdistributionsnätet och katodrummet är anslutet till den negativa klämman hos distributionsnätet.The titanium plate or cover, to which the tubular anodes are welded, is insulated from the cathode compartment by an insulating gasket. It is connected to the positive terminal of the power distribution network and the cathode compartment is connected to the negative terminal of the distribution network.
Massan av katodfyllningen är katodiskt polariserad och fungerar såsom katod och porositeten hos den statiska bädden av katodmaterialet medgiver snabb utveckling av katodgasen och bidrager till att katodiskt skydda innerväggarna av katodbehållaren.The mass of the cathode filling is cathodically polarized and acts as the cathode and the porosity of the static bed of cathode material allows rapid evolution of the cathode gas and contributes to cathodically protecting the inner walls of the cathode container.
Elektrodmellanrummet reduceras till litet mer än tjockleken av membranerna genom den lokala avlänkningen av de elektro- lytiska strömflödesslingorna på de geometriskt odefinierade ytorna av katodmaterialet, representerat av partiklarna i bädden direkt intill ytorna av membranerna och på de geome- triskt odefinierade ytorna av maskorna hos de permeabla väggarna hos de rörformiga anoderna, på vilka membranerna är påförda.The electrode gap is reduced to little more than the thickness of the membranes by the local deflection of the electrolytic current flow loops on the geometrically undefined surfaces of the cathode material, represented by the particles in the bed directly adjacent to the surfaces of the membranes and on the geometrically undefined surfaces of the meshes of the permeable walls of the tubular anodes, on which the membranes are applied.
Mellanrummet mellan katodfyllningsmaterialet och anoderña förblir väsentligen konstant genom hela elektrolysprocessen.The gap between the cathode filler material and the anode remains substantially constant throughout the electrolysis process.
Denna konfiguration hos cellen ger utmärkt likformighet hos strömtätheten på hela den elektrodiska arean utan plötsliga, lokaliserade skillnader, vilka skulle sträva att förstöra membranerna genom uppkomsten av mekaniska och elektriska påkänningar. 10 15 20 25 30 35 7805927-6 En annan fördel med den föredragna utföringsformen av cellen enligt uppfinningen, som innefattar ett flertal rör- formiga anoder, är dess kompakthet, eftersom förhållandet mellan utsträckning av katodytorna och volymen, som upptages av cellen, är mycket större än vid tidigare kommersiella membranceller.This configuration of the cell provides excellent uniformity of current density over the entire electrode area without sudden, localized differences which would tend to destroy the membranes by the occurrence of mechanical and electrical stresses. 10 15 20 25 30 35 7805927-6 Another advantage of the preferred embodiment of the cell according to the invention, which includes a plurality of tubular anodes, is its compactness, since the ratio between the extension of the cathode surfaces and the volume occupied by the cell is much greater than in previous commercial membrane cells.
På ritningsfigurerna visas anoderna såsom circkulära rör i en rektangulär behållare, som är den föredragna konstruktio- nen på grund av större likformighet hos strömtätheten och lägre kostnad. Det inses att anodrör av andra former, såsom oval, rektangulär, hexagonal och andra polygonala former, kan användas och ligger inom ramen för ordet "rör", vilket här användes, och att cellbehållaren kan vara rektangulär, cylindrisk eller ha andra former. En mindre föredragen utföringsform av uppfinningen är en cylindrisk behållare inneslutande en enda koncentrisk, cylindrisk anod. I enlig- het med denna utföringsform är dock ett antal celler nödvän- diga för att uppnå den önskade kapaciteten. Det inses även att fastän cellen beskrivits i samband med framställning av klor, den kan användas för elektrolytiska processer, som ger andra produkter.In the drawings, the anodes are shown as circular tubes in a rectangular container, which is the preferred design because of greater uniformity of current density and lower cost. It will be appreciated that anode tubes of other shapes, such as oval, rectangular, hexagonal and other polygonal shapes, may be used and are within the scope of the word "tube" as used herein, and that the cell container may be rectangular, cylindrical or of other shapes. A less preferred embodiment of the invention is a cylindrical container enclosing a single concentric cylindrical anode. In accordance with this embodiment, however, a number of cells are necessary to achieve the desired capacity. It will also be appreciated that although the cell has been described in connection with the production of chlorine, it may be used for electrolytic processes which yield other products.
På bifogade ritning, som visar den föredragna utförings- formen av uppfinningen, är fig. l en sektionsvy av en typisk utföringsform och fig. 2 är en sektionsplanvy längs linjen 1-l i fig. l med delar ovanför sektionslinjen visade med streckade linjer.In the accompanying drawing, which shows the preferred embodiment of the invention, Fig. 1 is a sectional view of a typical embodiment and Fig. 2 is a sectional plan view along the line 1-1 of Fig. 1 with parts above the section line shown in broken lines.
Såsom visas i fig. l innefattar cellen en rektangulär kato- disk behållare 1 av stål eller nickel eller legeringar därav eller av annat ledande och katalytiskt motståndskraftigt lmaterial. Ett lock 2 av titan eller annan anodiskt passiver- bar ventilmetall är bultfäst vid behållaren l och till- sluter behållaren upptill. En isolationspackning 3 är anord- I nad mellan katodbehållaren l och titanlocket 2. Rörformiga anoder 4 av titan är svetsade i hål i locket 2 och sträcker 10 15 20 25 30 35 7805927-6 sig ovanför locket såsom visas. Väggarna av de rörformiga anoderna 4 är försedda med hål eller andra perforeringar, som börjar på litet avstånd under locket 2 och sträcker sig till anodernas 4 botten. De perforerade partierna 6 av anoderna kan vara utformade av nätartad eller expanderad titanplåt svetsad vid den ogenomträngliga översektionen 5 eller utformade sammanhängande med denna. Ytan av de per- forerade partierna 6 av de rörformiga anoderna 4 är på lämpligt sätt belagd med en elektrokatalytisk avsättning, som är icke passiverbar och resistent mot de anodiska för- hållandena, i typfallet innehållande ädelmetaller eller oxider av ädelmetaller. De rörformiga anoderna är tillslutna vid överänden genom en propp eller tillslutning 7 av titan svetsad vid underänden av varje anod 4 eller företrädesvis såsom angives i fig. l av kemiskt resistent plastmaterial, t ex polyvinylklorid eller liknande, försett med ett koaxiellt gängat hål 7a.As shown in Fig. 1, the cell comprises a rectangular cathodic container 1 of steel or nickel or alloys thereof or of other conductive and catalytically resistant material. A lid 2 of titanium or other anodically passivable valve metal is bolted to the container 1 and closes the container at the top. An insulating gasket 3 is arranged between the cathode container 1 and the titanium lid 2. Tubular anodes 4 of titanium are welded into holes in the lid 2 and extend above the lid as shown. The walls of the tubular anodes 4 are provided with holes or other perforations, which begin a short distance below the lid 2 and extend to the bottom of the anodes 4. The perforated portions 6 of the anodes may be formed of mesh or expanded titanium sheet welded to the impermeable upper section 5 or formed integrally therewith. The surface of the perforated portions 6 of the tubular anodes 4 is suitably coated with an electrocatalytic deposit which is non-passivable and resistant to the anodic conditions, typically containing precious metals or oxides of precious metals. The tubular anodes are closed at the upper end by a plug or closure 7 of titanium welded to the lower end of each anode 4 or preferably as indicated in Fig. 1 of chemically resistant plastic material, e.g. polyvinyl chloride or the like, provided with a coaxial threaded hole 7a.
Det katjoniska membranet 8, företrädesvis rörformigt, är draget över anoden 4 och fäst vid den ogenomträngliga över- delen av anoderna och vid den yttre cylindriska ytan av prop- pen 7 med hjälp av band av plastmaterial 9. Denna fastsätt- ning är särskilt lätt och ger en perfekt hydraulisk tätning mellan membranerna och de perforerade sektionerna av anoderna 4, som är svår att erhålla i konventionella filterpress- celler.The cationic membrane 8, preferably tubular, is pulled over the anode 4 and attached to the impermeable top of the anodes and to the outer cylindrical surface of the plug 7 by means of strips of plastic material 9. This attachment is particularly light and provides a perfect hydraulic seal between the membranes and the perforated sections of the anodes 4, which is difficult to obtain in conventional filter press cells.
Det katjoniska membranet 8 är företrädesvis permeabelt för katjoner och impermeabelt för den hydrodynamiska strömningen av vätska och gas. Lämpliga material för membranerna än fluoridiserade polymerer eller sampolymerer innehållande sulfongrupper. Sådana material är tillräckligt flexibla och framställes i rörform genom strängsprutning eller varmlim- ning av flata ark. Tjockleken av sådana membraner är av storleksordningen en tiondels millimeter.The cationic membrane 8 is preferably permeable to cations and impermeable to the hydrodynamic flow of liquid and gas. Suitable materials for the membranes are fluorinated polymers or copolymers containing sulfone groups. Such materials are sufficiently flexible and are produced in tubular form by extrusion or heat bonding of flat sheets. The thickness of such membranes is of the order of one tenth of a millimeter.
Behållaren l vändes l80° för att underlätta fyllning och 7805927-6 10 15 20 25 30 35 fylles med katodmaterialet 10. Behållaren tillslutes sedan med en rektangulär platta ll perforerad vid underdelen av varje anod 4 och företrädesvis av inert plastmaterial. En rektangulär saltlösningsfördelningslåda 12 även av inert plastmaterial är svetsad vid plattan ll och är tillsluten genom en tillslutningsplatta 13 utrustad med en saltlösnings- inloppsöppning 14. En packning kan vara anordnad mellan plattan ll och flänsbotten av den rektangulära behållaren l.The container 1 is turned 180° to facilitate filling and is filled with the cathode material 10. The container is then closed with a rectangular plate 11 perforated at the bottom of each anode 4 and preferably of inert plastic material. A rectangular brine distribution box 12 also of inert plastic material is welded to the plate 11 and is closed by a closing plate 13 equipped with a brine inlet opening 14. A gasket may be arranged between the plate 11 and the flanged bottom of the rectangular container 1.
Flänsarna hos plattan ll kan vara bultfästa vid bottenflänsen på behållaren l och tillslutningsplattan 13 kan vara bult- fäst vid botten av fördelningslådan 12. Saltlösningsfördel- ningsboxen är ansluten till det inre av anoderna 4 med hjälp av rörformiga förbindningsorgan 15, som är flänsförsedda vid ena änden och inskruvade i de gängade hålen 7a hos till- slutningspropparna 7. Tätningar eller packningar 15 är anordnade mellan flänsarna på förbindningsorganen 15 och salt- lösningsfördelningsboxen 12.The flanges of the plate 11 may be bolted to the bottom flange of the container 1 and the closing plate 13 may be bolted to the bottom of the distribution box 12. The brine distribution box is connected to the interior of the anodes 4 by means of tubular connecting members 15, which are flanged at one end and screwed into the threaded holes 7a of the closing plugs 7. Seals or gaskets 15 are arranged between the flanges of the connecting members 15 and the brine distribution box 12.
Katodrummet är fyllt med partikelmaterial till ungefär toppen av de permeabla sektionerna 6 av de rörformiga ano- derna 4.The cathode compartment is filled with particulate material to approximately the top of the permeable sections 6 of the tubular anodes 4.
Katodbehållaren är nära överdelen på en nivå ovanför den för den partikelartade bädden 10 försedd med ett eller flera utlopp 17 för väte och i sin undre del med åtminstone ett justerbart svanhalsutlopp 18 för avgivning av katolyten.The cathode container is provided near the top at a level above that of the particulate bed 10 with one or more outlets 17 for hydrogen and in its lower part with at least one adjustable swan neck outlet 18 for discharging the catholyte.
Ett fördelnings- eller sprutrör 24 ovanför nivån för parti- kelmaterialet 10 sträcker sig horisontellt över väsentligen hela längden av behållaren 1 och ät utrustat med en serie hål för att medgiva tillförsel av vatten eller katolyt till katodrummet för utspädning och reglering av koncentrationen av alkalimetallhydroxiden, som alstras i katodrummet.A distribution or spray tube 24 above the level of the particulate material 10 extends horizontally over substantially the entire length of the container 1 and is equipped with a series of holes to allow the supply of water or catholyte to the cathode compartment for dilution and control of the concentration of the alkali metal hydroxide generated in the cathode compartment.
Företrädesvis tillförs vatten kontinuerligt till katodrummet genom fördelningsröret 24 för att utspäda den hydroxid som bildas på katoden och upprätthålla hydroxidkoncentrationen 10 15 20 25 30 35 780-5927-6 hos katolytavloppsmediet från cellen mellan 25 och 43 vikts- procent.Preferably, water is continuously supplied to the cathode compartment through the distribution tube 24 to dilute the hydroxide formed on the cathode and maintain the hydroxide concentration of the catholyte effluent from the cell between 25 and 43 weight percent.
Var och en av de rörformiga anoderna 4 är ansluten vid överdelen till en rektangulär tank 19, som sträcker sig över hela överdelen av cellbehållaren l. Elektrolytnivån för tanken 19 upprätthålles konstant genom ett svanhalsavgivningsrör 20 för elektrolyten. Elektrolyten, som avgives från röret 20, tillföres ett återmättningssystem, innan den återföres till cellen genom elektrolytinloppet 14.Each of the tubular anodes 4 is connected at the top to a rectangular tank 19 which extends over the entire top of the cell container 1. The electrolyte level of the tank 19 is maintained constant by a swan-neck electrolyte delivery tube 20. The electrolyte delivered from the tube 20 is supplied to a re-saturation system before being returned to the cell through the electrolyte inlet 14.
Halogenen, som alstras på anoderna, avskiljes från elektro- lyten i tanken 19 och undslipper genom utloppet 21.The halogen, which is generated on the anodes, is separated from the electrolyte in the tank 19 and escapes through the outlet 21.
Plattan eller locket 2, vid vilken de rörformiga anoderna 4 är svetsade, är direkt ansluten till den positiva klämman hos det elektriska kraftmatningssystemet med hjälp av för- bindningen 22 och katodbehållaren l är ansluten till den negativa klämman med hjälp av förbindningen 23.The plate or cover 2, to which the tubular anodes 4 are welded, is directly connected to the positive terminal of the electrical power supply system by means of the connection 22 and the cathode container 1 is connected to the negative terminal by means of the connection 23.
Fig. 2 är en sektionsvy längs linjen l-1 i fig. l med ele- menten i den i samband med fig. l beskrivna cellen angivna med samma hänvisningsbeteckningar. Lokaliseringen av för- delningsröret 24 angives genom streckade linjer ovanför nivån för partiklarna av katodmaterialet 10 i katodbehâlla- ren l.Fig. 2 is a sectional view taken along line l-1 of Fig. 1 with the elements of the cell described in connection with Fig. 1 indicated by the same reference numerals. The location of the distribution tube 24 is indicated by dashed lines above the level of the particles of the cathode material 10 in the cathode container 1.
Den visade cellen innefattar sex rörformiga anoder i ett rektangulärt hölje men det inses att antalet anoder kan varieras i tvärriktningen, att flera rader av anoder kan användas, att formen hos cellen och anoderna kan vara en annan än den som visas och att andra modifikationer och ändringar kan göras inom ramen för uppfinningen.The cell shown includes six tubular anodes in a rectangular housing, but it will be appreciated that the number of anodes may be varied in the transverse direction, that multiple rows of anodes may be used, that the shape of the cell and anodes may be different from that shown, and that other modifications and changes may be made within the scope of the invention.
Utsträckningen av de cylindriska ytorna hos de rörformiga anoderna 4 är mycket stor relativt volymen av behållaren l, vilket medgiver höga produktionshastigheter i en kompakt cell 10 15 20 25 30 35 7805927-6 10 med väsentligen likformig strömtäthet genom cellen jämfört med celler, som vanligen användes kommersiellt. Vid drift matas koncentrerad saltlösning (120-3l0 g/I) exempelvis av NaCl genom inloppet l4 till fördelningsboxen 12 och stiger genom var och en av de rörformiga anoderna 4, på vilkas elektrokatalytiskt belagda ytor klor bildas. Natriumjonerna genomgår det katjoniska membranet och kombineras med hydro- xyljonerna, som avgives på katoden genom elektrolys av vattnet under bildande av natriumhydroxid. Kloren stiger genom elektrolyten, som innehålles inuti de rörformiga anoderna 4, och till tanken 19, där den skiljes från vätskan och undslipper genom utloppet 21. De stigande klorbubblorna ger en snabb strömning uppåt av elektrolyten i rören 4.The extent of the cylindrical surfaces of the tubular anodes 4 is very large relative to the volume of the container 1, which allows high production rates in a compact cell 10 15 20 25 30 35 7805927-6 10 with substantially uniform current density through the cell compared to cells commonly used commercially. In operation, concentrated brine (120-310 g/l), for example of NaCl, is fed through inlet 14 to the distribution box 12 and rises through each of the tubular anodes 4, on whose electrocatalytically coated surfaces chlorine is formed. The sodium ions pass through the cationic membrane and combine with the hydroxyl ions, which are released at the cathode by electrolysis of the water to form sodium hydroxide. The chlorine rises through the electrolyte, which is contained within the tubular anodes 4, and to the tank 19, where it is separated from the liquid and escapes through the outlet 21. The rising chlorine bubbles provide a rapid upward flow of the electrolyte in the tubes 4.
Den utlakade saltlösningen strömmar genom konstantnivå- utloppet 20 och återföres till återmättningssystemet, innan den återföres till cellen genom inloppet l4.The leached brine flows through the constant level outlet 20 and is returned to the re-saturation system before being returned to the cell through the inlet 14.
Vätet, som avgives på ytorna hos den porösa katodbädden intill membranet 8, stiger genom partikelbädden 10 och uppsamlas i det övre rummet i katodbehållaren, varifrån det undslipper genom utloppet 17. Natriumhydroxidlösningen avgives genom den justerbara svanhalsen 18. Den justerbara svan- halsen 18 bibehåller nivån hos katolyten på väsentligen samma nivå som överdelen av katodbädden 10.The hydrogen, which is released on the surfaces of the porous cathode bed adjacent to the membrane 8, rises through the particle bed 10 and is collected in the upper space of the cathode container, from where it escapes through the outlet 17. The sodium hydroxide solution is released through the adjustable swan neck 18. The adjustable swan neck 18 maintains the level of the catholyte at substantially the same level as the top of the cathode bed 10.
Katolyten kan föras genom ett återvinningssystem för natrium~ hydroxid beläget utanför cellen och utloppsmaterialet av utspädd natriumhydroxidlösning återinföres till katodrummet I genom fördelningsröret 24.The catholyte may be passed through a sodium hydroxide recovery system located outside the cell and the effluent of dilute sodium hydroxide solution is reintroduced to the cathode compartment I through the distribution tube 24.
Driftstemperaturen kan variera mellan 30 och l00°C och bibehålles företrädesvis vid cirka 85°C. pH för anolyten kan variera mellan l och 6 och strömtätheten kan variera mellan 1ooo och sooo A/mz.The operating temperature may vary between 30 and 100°C and is preferably maintained at about 85°C. The pH of the anolyte may vary between 1 and 6 and the current density may vary between 1000 and 5000 A/m2.
Fastän cellen enligt uppfinningen beskrivits i samband medAlthough the cell according to the invention has been described in connection with
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT25251/77A IT1114820B (en) | 1977-06-30 | 1977-06-30 | ELECTROLYTIC MONOPOLAR MEMBRANE CELL |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE7805927L SE7805927L (en) | 1978-12-31 |
| SE446104B true SE446104B (en) | 1986-08-11 |
Family
ID=11216133
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE7805927A SE446104B (en) | 1977-06-30 | 1978-05-24 | WHEN OPERATING AN ELECTRIC LIGHT CELL WITH ANODO AND CATHODE REDUCE THE DISTANCE BETWEEN CELL ELECTROPRODES |
| SE8205353A SE445471B (en) | 1977-06-30 | 1982-09-20 | SET TO CREATE CHLORINE AND SODIUM HYDROXIDE BY ELECTROLYSIS OF SODIUM CHLORIDE SOLUTION |
| SE8207131A SE445562B (en) | 1977-06-30 | 1982-12-14 | electrolysis |
Family Applications After (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE8205353A SE445471B (en) | 1977-06-30 | 1982-09-20 | SET TO CREATE CHLORINE AND SODIUM HYDROXIDE BY ELECTROLYSIS OF SODIUM CHLORIDE SOLUTION |
| SE8207131A SE445562B (en) | 1977-06-30 | 1982-12-14 | electrolysis |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (4) | JPS58756B2 (en) |
| CA (1) | CA1106312A (en) |
| DE (1) | DE2828621A1 (en) |
| GB (1) | GB2002032B (en) |
| IT (1) | IT1114820B (en) |
| NL (1) | NL179926C (en) |
| SE (3) | SE446104B (en) |
| SU (1) | SU1286109A3 (en) |
| UA (1) | UA6325A1 (en) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1114820B (en) * | 1977-06-30 | 1986-01-27 | Oronzio De Nora Impianti | ELECTROLYTIC MONOPOLAR MEMBRANE CELL |
| US4298447A (en) * | 1980-03-07 | 1981-11-03 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Cathode and cell for lowering hydrogen overvoltage in a chlor-akali cell |
| US4337127A (en) * | 1980-03-07 | 1982-06-29 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for making a cathode, and method for lowering hydrogen overvoltage in a chlor-alkali cell |
| JPS5941484A (en) * | 1982-08-30 | 1984-03-07 | Toagosei Chem Ind Co Ltd | Electrolytic tank for electrolysis of aqueous alkali chloride solution |
| JPS59164976A (en) * | 1983-03-10 | 1984-09-18 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | Measurement of tritium concentration |
| JPS6241530U (en) * | 1985-08-29 | 1987-03-12 | ||
| JPS62284095A (en) * | 1986-06-02 | 1987-12-09 | Permelec Electrode Ltd | Durable electrolytic electrode and its production |
| JPH01201225A (en) * | 1988-02-04 | 1989-08-14 | Nippon Patent Electric Kk | Floor surface grinder |
| JPH0611227U (en) * | 1992-07-15 | 1994-02-10 | 東海ゴム工業株式会社 | Metal laminated sheath cable |
| US9962404B2 (en) | 2012-09-21 | 2018-05-08 | Reoxcyn Innovation Group, Llc | Cell for electrolyzing a liquid |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1194181A (en) * | 1966-05-24 | 1970-06-10 | Nat Res Dev | Improvements relating to Electrode Arrangements for Electrochemical Cells. |
| US3674676A (en) * | 1970-02-26 | 1972-07-04 | Diamond Shamrock Corp | Expandable electrodes |
| DE2244244C3 (en) * | 1972-09-15 | 1981-07-02 | Dart Industries Inc., 90048 Los Angeles, Calif. | Electrolytic process for removing a contaminant dissolved in an aqueous spent solution and regenerative electrolytic cell which can be used for this purpose |
| GB1423369A (en) * | 1973-09-24 | 1976-02-04 | Electricity Council | Electrolytic cells |
| DE2503652A1 (en) * | 1974-02-04 | 1975-08-07 | Diamond Shamrock Corp | CELL FOR CHLORAL CALCIUM ELECTROLYSIS |
| GB1497542A (en) * | 1974-05-30 | 1978-01-12 | Parel Sa | Electrochemical apparatus |
| US3969201A (en) * | 1975-01-13 | 1976-07-13 | Canadian Patents And Development Limited | Electrolytic production of alkaline peroxide solutions |
| US3984303A (en) * | 1975-07-02 | 1976-10-05 | Diamond Shamrock Corporation | Membrane electrolytic cell with concentric electrodes |
| IT1114820B (en) * | 1977-06-30 | 1986-01-27 | Oronzio De Nora Impianti | ELECTROLYTIC MONOPOLAR MEMBRANE CELL |
-
1977
- 1977-06-30 IT IT25251/77A patent/IT1114820B/en active
-
1978
- 1978-05-24 SE SE7805927A patent/SE446104B/en not_active IP Right Cessation
- 1978-06-19 JP JP53073311A patent/JPS58756B2/en not_active Expired
- 1978-06-27 GB GB7827988A patent/GB2002032B/en not_active Expired
- 1978-06-28 CA CA306,441A patent/CA1106312A/en not_active Expired
- 1978-06-29 NL NLAANVRAGE7807036,A patent/NL179926C/en not_active IP Right Cessation
- 1978-06-29 SU SU782633304A patent/SU1286109A3/en active
- 1978-06-29 DE DE19782828621 patent/DE2828621A1/en active Granted
- 1978-06-29 UA UA2633304A patent/UA6325A1/en unknown
-
1981
- 1981-12-18 JP JP56203825A patent/JPS57126984A/en active Granted
-
1982
- 1982-09-20 SE SE8205353A patent/SE445471B/en not_active IP Right Cessation
- 1982-12-14 SE SE8207131A patent/SE445562B/en not_active IP Right Cessation
-
1984
- 1984-03-29 JP JP59062083A patent/JPS6053115B2/en not_active Expired
- 1984-03-29 JP JP59062084A patent/JPS6036683A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6036683A (en) | 1985-02-25 |
| SE8205353L (en) | 1982-09-20 |
| SE7805927L (en) | 1978-12-31 |
| GB2002032B (en) | 1982-07-14 |
| JPS58756B2 (en) | 1983-01-07 |
| JPS59182984A (en) | 1984-10-17 |
| GB2002032A (en) | 1979-02-14 |
| NL7807036A (en) | 1979-01-03 |
| SE8207131L (en) | 1982-12-14 |
| NL179926B (en) | 1986-07-01 |
| DE2828621A1 (en) | 1979-01-11 |
| NL179926C (en) | 1986-12-01 |
| CA1106312A (en) | 1981-08-04 |
| DE2828621C2 (en) | 1989-11-09 |
| SE445471B (en) | 1986-06-23 |
| UA6325A1 (en) | 1994-12-29 |
| JPS6053115B2 (en) | 1985-11-22 |
| JPH0153355B2 (en) | 1989-11-14 |
| IT1114820B (en) | 1986-01-27 |
| SE445562B (en) | 1986-06-30 |
| JPS57126984A (en) | 1982-08-06 |
| SU1286109A3 (en) | 1987-01-23 |
| JPH0124867B2 (en) | 1989-05-15 |
| SE8207131D0 (en) | 1982-12-14 |
| JPS5417375A (en) | 1979-02-08 |
| SE8205353D0 (en) | 1982-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4177116A (en) | Electrolytic cell with membrane and method of operation | |
| CA1063064A (en) | Electrolyzers with bipolar electrodes | |
| US3984303A (en) | Membrane electrolytic cell with concentric electrodes | |
| USRE32077E (en) | Electrolytic cell with membrane and method of operation | |
| US5082543A (en) | Filter press electrolysis cell | |
| US4107022A (en) | Wafer electrode for an electrolytic cell | |
| US3884792A (en) | Bipolar electrodes | |
| EP0212240A1 (en) | Apparatus for the electrolysis of solutions | |
| CA1094017A (en) | Hollow bipolar electrolytic cell anode-cathode connecting device | |
| US3836448A (en) | Frames for electrolytic cells of the filter-press type | |
| GB1564818A (en) | Bipolar electrodes for electrolytic cells | |
| NL7807970A (en) | ELECTROLYTIC CELL. | |
| US3809630A (en) | Electrolysis cell with permeable valve metal anode and diaphragms on both the anode and cathode | |
| US4784735A (en) | Concentric tube membrane electrolytic cell with an internal recycle device | |
| US4584080A (en) | Bipolar electrolysis apparatus with gas diffusion cathode | |
| US3791947A (en) | Electrolytic cell assemblies and methods of chemical production | |
| JPS629674B2 (en) | ||
| US3948750A (en) | Hollow bipolar electrode | |
| SE446104B (en) | WHEN OPERATING AN ELECTRIC LIGHT CELL WITH ANODO AND CATHODE REDUCE THE DISTANCE BETWEEN CELL ELECTROPRODES | |
| EP0159138B1 (en) | Electrode and electrolytic cell | |
| US5013414A (en) | Electrode structure for an electrolytic cell and electrolytic process used therein | |
| US4790914A (en) | Electrolysis process using concentric tube membrane electrolytic cell | |
| US4108756A (en) | Bipolar electrode construction | |
| US4236989A (en) | Electrolytic cell | |
| US4329218A (en) | Vertical cathode pocket assembly for membrane-type electrolytic cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAL | Patent in force |
Ref document number: 7805927-6 Format of ref document f/p: F |
|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 7805927-6 Format of ref document f/p: F |