167765. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kloridionokat tartalmazó elektrolitok vizes oldatának elektrolizisére
7 167765 8 1. példa 2. példa — A mellékelt ábrán bemutatott elektrolizáló cella anódterébe folyamatosan telített nátriumkloridoldatot vezetünk be. A cellában található anód ruténiumoxiddal bevont titánszövetből, a katód acélszövetből készült. Az anódot és a katódot elválasztó szelektív diafragma hatásos felületének nagysága 2,14 inch2 (14 cm 2 ). A 10 mm vastag diafragmát a 3 282 875 lajstromszámú USA szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint állítottuk elő, anyaga tetrafluoretilén-szulfonált perfluorviniléter kopolimer, egyenértéksúlya kb. 1100. A kopolimert 16 órán keresztül vízben forralva alakítottuk át szabad savvá. A sóié bevezetését és kivezetését összekötve a sólevet az anódtérben keringetjük. A katódtérbe a művelet kezdetén 50 g/liter töménységű vizes nátriumhidroxid-oldatot viszünk. Az anódnál keletkezett klórgázt a gázelvezető csövön keresztül vezetjük el, hasonlóképpen távolítjuk el a katódtérben a katódnál keletkező hidrogént. A katódtérben a nátriumhidroxid elvezetésére túlfolyócsövet alkalmazunk. A cella üzemei hőmérséklete 90 C°, az áramsűrűség kb (1 A/inch2 diafragma) 0,15 A/cm 2 diafragma. A cella áramsűrűséget az I. táblázatban megadott időkben megnöveljük és megállapítjuk a cella feszültségét. A katolit-folyadékból 24 óránként mintát veszünk és megmérjük a folyadék nátriumhidroxid- és nátriumklorid koncentrációját. A cella üzemeltetési adatait az I. táblázatban adjuk meg. I. táblázat diafragma idő (óra) napok áramsűrűsége (A/inch2 , 1 A/inch2 = 0,15 A/cm2 ) feszültség katolit anyagtartalma NaOH NaCl g/liter 24 1 0,7 2,64 132,8 4,8 48 2 0,7 2,66 200,8 9,9 72 3 1,0 2,77 260,0 11,9 2,0 3,08 260,0 11,9 3,0 3,37 260,0 11,9 96 4 1,0 2,84 318,0 15,1 120 5 1,0 2,85 358,0 14,5 192 8 1,0 2,85 394,0 15,8 216 9 1,0 2,95 420,0 14,8 240 10 1,0 2,95 472,0 16,0 2,0 3,37 472,0 16,0 3,0 3,74 472,0 16,0 264 11 1,0 2,96 448,0 12,0 10 A közölt adatokból látható a találmány szerinti szelektív membrán kitűnő ionszelektivitása és kémiai ellenállóképessége. A membránon keresztül lejátszódó víztranszport természetesen megakadályozza, hogy az előállított nátriumhidroxid-oldat kb. 500 g/liter-nél töményebb legyen. 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Az 1. példában ismertetetthez hasonló cellát 3 napon keresztül sósavelektrolízisre alkalmazunk. A cellába anolitként 20%-os sósavoldatot, katolitként 5%-os sósavoldatot táplálunk be. Katódként ennél az eljárásnál grafitot alkalmazunk. A műveleti hőmérséklet 78 C°, a cella feszültsége 1,2 és 3 A/inch2 (0,18 és 0,45 A/cm 2 ) áramsűrűségnél 2,14, 2,34 és 2,59 V. Az anód hatékonysága 99%. A katódtermékben nem lehetett klórt, az. anódtermékben pedig hidrogént kimutatni. 15 3. példa A példában az anolit sósavkoncentrációjának az elektrolízis nátriumhidroxid-hozamára gyakorolt hatását mutatjuk be. Az anolit sósavkoncentrációját a sóoldat elektrolízise során az anolit pH-jávai jellemeztük. A vizsgálatokat az ábrán ismertetett cellában végeztük, anódként ruténiumoxiddal bevont titánhálót, katódként acélhálót alkalmaztunk. A hidrolizált tetrafluoretilén-perfluorviniléter kopolimer diafragma egyenértéksúlya kb. 1100. A 30 inch2 (195 cm2 ) hatásos felületű diafragmát vízben történt forralással alakítottuk át szabad savvá. Az anolittérbe folyamatosan 250 g/liter töménységű nártiumklorid-oldatot és annyi sósavat táplálunk be, hogy az anolit pH-ját a II. táblázatban feltüntetett értéken tartsuk. A pH-beállításokat naponta végeztük, a betáplálás jellemzőit 24 óránként változtattuk. A katolittérbe folyamatosan annyi vizet adagoltunk be, hogy az ozmózisnyomás révén a membránon áthatolt vízzel együtt a katolitfolyadék szintje állandó legyen. A katódtérben keletkezett nátriumhidroxid-oldatot túlfolyócsövön keresztül folyamatosan vezethetjük el. A nátriumhidroxid-oldatot összegyűjtjük és 16 óránként elvezetjük. Az 57 napig tartó kísérlet eredményeit a II. táblázatban adtuk meg. Megjegyezzük, hogy a mintákat hetenként 5 egymást követő napon vettük. A hét további két napján a cellák viszonylag állandó körülmények között folyamatosan üzemeltek. 4. példa A példában a szendvics-szerkezetű kopolimer membránok nátriumhidroxidhozamra gyakorolt előnyös hatását mutatjuk be. A vizsgálatokat a mellékelt ábrán bemutatott cellában végeztük, a betáplált telített nátriumklorid-oldathoz annyi sósavat adtunk, hogy az anolit pH-ja 3,0—4,5 legyen és az anódkihasználás 94%-nál nagyobb értéket érjen el. A példában alkalmazott diafragma hasznos felülete 60 inch2 (392 cm 2 ) volt, a diafragma két réteg előző példákban ismertetett, hidrolizált kopolimerből áll, amelyet keret tart össze. Az egyes diafragmák vastagsága (10 mii) 0,25 mm. A cellát a 3. példában ismertetett körülmények között 24 órán keresztül 1 A/inch2 diafragma (0,15 A/cm 2 diafragma) áramsűrűségnél üzemeltetjük. A kapott adatokat a III. táblázatban tüntettük fel. 4
