168789. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés ionosan disszociáló vegyületek elektolizisére

168789 7 8 róp, mindegyik irányban körülbelül 9%-os méretváltozással jár. Ha a termék sóoldattal jut érintkezésbe, akkor a duzzadás körülbelül 22%-ra csökken, így a használatba vett membrán tömörödik. A membrán kialakítását a cellán kívül végezzük, vagy adott esetben a cellába épített diafragmán hajtjuk végre. A diafragmát előnyösen úgy állítjuk elő, hogy két vagy több előkezeletlen membrán-réteget megfelelő formában egymásra helyezünk, az így kialakított előkezeletlen, szendvics-szerkezetű diafragmát beillesztjük a cellába, majd végrehajtjuk az előkezelést. Azt találtuk, hogy a találmány szerinti eljárás nátriumhidroxid-hozamát javíthatjuk, ha két fenti anyagból készült membránt szendvics-szerűén összeillesztünk és úgy helyezzük az anód és a katód közé. A szendvicsszerkezetben a permszelektív anyagok rétegei közé porózus anyagokat, például azbesztet vagy polipropilénvagy teflon-szövetet helyezhetünk. A diafragma például két homogén fiuorozott szénhidrogén-kopolimer rétegből álló szendvics-szerkezet, egymástól porózus azbesztlemezzel elválasztott két kopolimer-rétegből álló háromréteges szerkezet, vagy azbesztlemezből, két kopolimer membrán-rétegből és egy további külső azbesztlemezből álló négyréteges szerkezet lehet. Szakember számára nyilvánvaló, hogy más permszelektív membrán — porózus anyag kombinációk is alkalmazhatók. Nyilvánvaló az is, hogy a diafragma vastagságának fokozódásával növekszik a diafragmán belüli feszültségesés, az energiafogyasztási tényező és az ezzel kapcsolatos költségnövekedések tehát határt szabnak a diafragma vastagságának. A szendvics-szerkezetű diafragma optimális vastagságát tehát úgy határozzuk meg, hogy megfelelő nátriumhidroxid-hozamot érjünk el anélkül, hogy az energiaköltségek túlzott mértékben növekednének. Az egyetlen permszelektív rétegből kialakított diafragmával ellátott sóoldat-elektrolizáló cella nátriumhidroxid-hozama 150 g/l katolit nátriumhidroxid-koncentráció esetén körülbelül 75%, míg a hozam körülbelül 260 g/l katolit nátriumhidroxid-koncentráció esetén már csak 50% körüli érték. Ezzel szemben, ha az egyrétegű diafragmát a találmány szerinti kétrétegű, szendvics-szerkezetű permszelektív diafragmával helyettesítjük, a nátriumhidroxid-hozam 150 g/l nátriumhidroxid-koncentrációnál körülbelül 86%, és 390 g/l nátriumhidroxidkoncentrációnál is még körülbelül 63%. Ennek megfelelően a találmány szerinti szendvicsszerkezetű diafragmák alkalmazásával nemcsak a nátriumhidroxid-hozam növelhető, hanem a nátriumhidroxid-hozam a katolit nátriumhidroxíd-koncentrációjának növekedésekor az ismertnél lényegesen kisebb mértékben csökken, és még igen nagy nátriumhidroxid-koncentráció esetén is elfogadható érték marad. A találmányt az oltalmi kör korlátozása nélkül az alábbi példákban részletesen ismertetjük. 1. példa A csatolt ábrán bemutatott elektrolizáló cella anódterébe folyamatosan 250 g/l koncentrációjú nátriumklorid-oldatot és körülbelül 3,0—4,5 pH-értéket biztosító mennyiségű sósavat vezetünk be. A cellában található anód ruténiumoxiddal bevont titánszövetből, a katód pedig acélszövetből készült. A 387 cm2

hatásos felületű anódot és katódot elválasztó, két permszelektív membránból készített diafragma hatásos felületének nagysága 387 cm2

. Az egyenként 10 mm vastag membrán-rétegeket a 3 282 875 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás 5 szerint állítottuk elő. A membránok anyaga hidrolizált tetrafluoretilén-szulfonált perfluorviniléter kopolimer (egyenértéksúly: körülbelül 1100). A kopolimert 16 órán keresztül vízben forralva alakítottuk át szabad savvá. A katódtérbe folyamatosan vizet vezetünk, és így a 10 diafragmán ozmózis útján áthatoló vízzel együtt a katolit szintjét állandó értéken tartjuk. A katódtérben képződő nátriumhidroxid-oldatot a túlfolyó csövön keresztül folyamatosan elvezetjük a cellából. A lúgoldatot körülbelül 16 óráig gyűjtjük össze, és körülbelül 15 8 órán át vezetjük el a csatornában. A hőmérsékletet körülbelül 60 C° és 85 C° között változtatjuk, minden egyes hőmérsékleti értéket körülbelül 24 órán át tartunk fenn. A cellát 24 napig folyamatosan üzemeltetjük, ezalatt 0,15 A/cm2

diafragma-áramsűrűséget haszná-20 lünk. A kísérlet eredményeit az 1. táblázatban közöljük. A táblázat adatai igazolják, hogy a találmány szerinti szendvics-szerkezetű diafragma alkalmazásával állandó nagy nátriumhidroxid-hozamot biztosíthatunk. A ho-25 zam körülbelül 10—15%-kal haladja meg az azonos körülmények között, azonban egyréteges diafragmával, viszonylag kis (körülbelül 150 g/l) lúgkoncentrácíónál elérhető értéket, míg az egyréteges diafragmával, nagyobb (körülbelül 300 g/l) lúgkoncentrációnál elérhető 30 hozamnál körülbelül 20—30%-kal jobb. 1. táblázat HőmérAnolit Feszültség, Katolit Átlagos NaOH NaOH Nap séklet C° pH-ja V NaCl-tartalma g/l menny. g/l hozam % 4 60 3,9 3,63 1,16 290 72,2 5 65 3,9 3,63 0,82 256 82,0 6 67 4,0 3,54 0,44 137 86,3 8 59 3,1 4,11 0,47 318 70,3 9 61 3,4 4,12 0,19 230 86,4 10 81 3,9 3,22 0,37 186 83,4 12 82 3,7 3,45 0,33 383 62,8 14 82 2,2 3,53 0,35 355 74,1 15 78 4,3 3,20 0,58 170 85,9 16 82 4,3 3,08 0,26 153 86,1 17 79 4,2 3,29 0,30 120 81,4 20 75 4,4 3,31 0,40 295 67,3 23 76 4,4 3,36 0,54 348 66,7 2. példa Hagyományos két-terű cellában vizes nátriumklorid-55 oldatot elektrolizálunk. Elektródként bipoláris elektródot használunk, amelynek katódfelülete acélból, és anódfelülete ruténiumoxiddal bevont titánlemezzel borított acélszövetből áll. Három ilyen típusú két-terű cellát foglalunk közös egységbe. Az első két cella („A" és 60 „B" cella) elektródjait egyetlen, 7 mm vastagságú permszelektív membránréteg választja el egymástól, amely hidrolizált tetrafluoretilén-szulfonált perfluorviniléter kopolimerből készült (a kopolimer egyenértéksúlya körülbelül 1100). A harmadik cellában („C" cella) az 65 elektródokat a fenti anyagból készült kétréteges dia-4