172244. lajstromszámú szabadalom • Eljárás klorid iont tartalmazó vizes oldatok elektrokémiai bontására
3 172244 4 meghaladta a 200 g/liter koncentrációértéket, akkor gyakran a membrán ions/elck ti vitása és kémiai ellenállóképessége lecsökkent, a membránon a feszültségesés tűrhetetlenül naggyá vált és az elektrolízis hatékonysága erősen csökkent. Sőt a legtöbb esetben az alkalmazott gyanták előállítási költsége viszonylag magas, így a belőlük előállított membránok is legtöbbször gazdaságtalanok. Azok a törekvések, amelyek e hátrányok kiküszöbölésére a cellák anód- és katódtere közé pufferrekeszek vagy -terek beiktatására irányultak, nem oldották meg a problémát, így jelenleg ezek a típusú membránok nem terjedtek el az ipari gyakorlatban különböző vegyi anyagok, így például elemi klór és nátrium-hidroxid előállításánál. Találmányunk kidolgozása során célul tűztük ki olyan elektrolízises eljárás kidolgozását, amellyel klórtartalmú vegyüietek. elsősorban alkálifém-halogenidek vizes oldatai az ismert eljárások hátrányai nélkül elektrolizálhatók. Az általunk kidolgozott megoldással kapcsolatban először a mellékelt rajzokra utalnánk, a rajzokra később azonban még részletesebben visszatérünk. Az 1. ábra a találmány szerinti, három rekeszből álló elektrolizáló cella sematikus ábrázolása; a 2. ábra a találmány szerinti, négy rekeszből álló cella sematikus ábrázolása. A 3. ábra az 1. ábra szerinti elektrolizáló cella egy módosított változatának sematikus ábrázolása. A fentiekben említett célkitűzéseinknek megfelelően a találmány szerinti eljárás foganatosítására a találmány értelmében olyan elektrolizáló cellát használnak, amely anódot tartalmazó anódtérrel ellátott cellatestből, katódot tartalmazó katódtérből és legalább 1—2 vagy több, az anód- és a katódtér között elhelyezkedő puíl'ertérből vagy -rekeszből áll, ahol az említett tereket olyan zárófal választja el egymástól, amely lényegében át nem eresztő folyadékokra és gázokra nézve és anyagát tekintve vagy egy perfluorozott szénhidrogén és egy szulfonált perfluor-viniléter hidrolizált kopolimere, vagy egy szulfosztirolozott perfluorozott etilén-propilén-polimer, továbbá legalább a katódtér és az azzal szomszédos puffertér egymástól pórusos diafragmával van elválasztva. Azt találtuk ugyanis, hogy az ilyen típusú elektrolizáló cellával igen kis mennyiségű szennyezőanyagot tartalmazó, ugyanakkor nagy töménységű alkálifém-hidroxid-oldatok állíthatók elő maximális elektrolízis-hatásfokkal. A találmány szerinti cellában alkalmazható, át nem járható zárófalakat már részletesen ismertettük a 167 765 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban. A találmány szerint használható elektrolizáló cella egy előnyös kiviteli alakja értelmében permszelektív membránjának anyaga tetrafluor-etilén és egy fluorszulfonált perfluor-viniléter [amelynek képlete FS02CF2CF20CF(CF?)CF20CF =CF2] hidrolizált kopolimerje. Az utóbbi anyag egyenértéksúlya közel 900—1600, továbbá a membránokba térhálós hordozóanyagok, így például politetrafluoretilén vagy azbesztszálak vannak beépítve. Azemlitett előnyös kopolimerek továbbá modifikálva lehetnek aktivitásuk növelése céljából, így például felületi kezelés, a szulfoncsoport modifikálása vagy más módszer útján. A polimerek ilyen változatait a találmány oltalmi körébe tartozóknak tekintjük. Közelebbről, a találmány szerint használható elektrolizáló cella többek között egy cellatestből vagy tartályból áll, amelynek anyaga önmagában vagy megfelelő bevonattal ellátva elektromosan nem vezető és ellenáll olyan hőmérsékleteknek, amelyen a cellát üzemeltetjük, továbbá ellenálló a cellában képződő vagy ott található anyagoknak, például az elemi klórnak, nátrium-hidroxidnak vagy a sósavnak. A cellatest anyagaként alkalmazhatók például különböző polimerszerű anyagok, így például a nagy hőmérsékletű polivinil-klorid, kemény gumi, 1,4,5,6,7,7-hexaklór-endo-5-norbornén-2,3-dikarbonsav bázisú poliésztergyanták stb. Továbbá használható például a beton vagy a cement is. Az utóbbi anyagok esetében azonban a cellatest belsejét el szükséges látni olyan bevonattal, amely ellenálló a sósavnak, elemi klórnak és a nátrium-hidroxidnak, illetve hasonlóan agresszív anyagoknak, amelyekkel a cellatest belső felülete érintkezésbe kerül. Továbbá a cellatest készülhet fémből, például acélból vagy titánból, feltéve, hogy az agresszív anyagok hatásának kitett felületek be vannak vonva valamilyen korróziógátló anyaggal és kívánt esetben el vannak látva elektromos szigeteléssel. A találmány szerinti elektrolizáló cella elektródjai bármely olyan elektromosan vezető anyagból készülhetnek, amely ellenáll a cellában előforduló vagy képződő anyagok korróziós hatásának, így például az alkálifém-hidroxidok, sósav és az elemi klór korrozív hatásának. Általában a katód anyaga célszerűen például grafit, vas vagy acél, az utóbbi különösen előnyös. Hasonló módon az anódok készülhetnek grafitból vagy pedig alkalmazhatunk fémes anódokat is. Célszerűen — amennyiben fémes anódot használunk — az anódot alkotó anyag valamilyen úgynevezett „szelephatású fém, így például titán, tantál vagy nióbium. E fémek helyett használhatók olyan ötvözeteik is, amelyekben a szelephatású fém mennyisége legalább 90'%. A szelephatású fém felülete aktiválható olyan bevonattal, amely egy vagy több nemesfémből, nemesfémoxidból, nemesfémoxidok keverékéből vagy nemesfémoxidok és más fémek oxidjainak keverékéből áll. E célra nemesfémként használható például a ruténium, ródium, palládium, iridium és a platina. Közelebbről előnyös fémes anód az olyan, titánból készült anód, amely felületén titán-oxid és ruténium-oxid keverékével van bevonva (ilyen anód előállítása ismert a 3 632 498 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásból). Továbbá a szelephatású fém felvihető egy elektromosan jobban vezető fémmagra, például alumíniumra, acélra vagy rézre. A cellatest vagy tartály kialakítása úgy történik, hogy az a cellaterek vagy -rekeszek legalább egy sorozatából álljon. A cellaterek közé — mint említettük — tartozik az anódot tartalmazó anódtér, a katódot tartalmazó katódtér és a közöttük elhelyezett legalább egy puffertér vagy -rekesz. Jellegzetesen a találmány szerinti elektrolizáló cella több ilyen cellatér-sorozatot tartalmaz, így például a sorozatok száma lehet 20—30 vagy több, a cella nagyságától függően. A cellatereket egymástól olyan zárófal vagy membrán választja el, amely lényegében át nem eresztő folyadékok és gázok vonatkozásában és anyagára nézve lényegében egy perfluorozott szénhidrogén és egy fluorszulfonált perfluor-viniléter hidrolizált kopolimere. A perfluorozott szénhidrogén előnyösen tetrafluor-etilén, bár más perfluorozott és telített vagy telítetlen, 2—5 szénatomot tartalmazó szénhidrogének is alkalmazhatók. Az utóbbi vegyüietek közül az egyszeresen telítetlen (olefinszerűen) szénhidrogének előnyösek, különösen a 2—4 szénatomot tartalmazó telítetlen szénhidrogének és ezek közül is a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
