180464. lajstromszámú szabadalom • Eljárás halogén folyamatos előállítására halogénhidrogén elektrolízise útján
7 180464 8 elektródfelület, mimellett az előnyös tartomány 1 és 2 mg/cm2 között van. A katód hasonló módon egy teflonkötésű grafit és hasonló ötvözetek elegye vagy redukált ruténium-, iridium- és titánoxidok elegye vagy ruténiumoxid önmagában. Más változatban más nemesfémek is használhatók, így redukált platina-, platina-iridium-, vagy platina-ruténiumoxidok is alkalmazhatók, mivel a katód nincs olyan nagy hidrogénklorid-konoentrációnak kitéve, mint az anód. A platinát ugyanis a sósav megtámadja és oldja nagy koncentrációban. A HCl-koncentráció a katódon rendszerint egytizede az anolitban levő koncentrációnak. A katódelektród az anódhoz hasonlóan össze van kötve a kationcserélő membránnal és abba be van ágyazva. A redukált ruténiumoxid csökkenti a túlfeszültséget a hidrogéntöltésleadáshoz, az iridium és a titán pedig stabilizálja a ruténiumot. Az anód áramszedő, amely a kötött anódréteggel egybe van foglalva, nagyobb klórtúlfeszültséget mutat, mint a katalitikus anódelektród. Ez csökkenti az elektrokémiai reakció, így a klórfejlődés valószínűségét az áramszedőfelületen. A klórt fejlesztő átalakulás nagyobb valószínűséggel megy végbe a kötött elektródfelületen, mivel itt kisebb a klórtúlfeszültség és nagyobb a feszültségesés az áramszedő felülete felé. Hasonló módon a katódáramszedő nagyobb hidrogénfeszültségű anyagból készült, mint a katódanyag. Előnyös anyag erre a célra egy porózus grafitlapocska. Az áramszedőn való hidrogénfej lődésnek a valószínűsége ennélfogva ugyancsak lecsökken az elektródon levő túlfeszültség miatt, továbbá azért is, mert az áramszedők bizonyos mértékig leárnyékolják az elektródokat. Miközben a oellafeszültséget azon a legkisebb szinten tartjuk, amelyen klór és hidrogén fejlődik az elektródokon, a túlfeszültségek miatt nem lép fel gázfejlődés az áramszedőkön. A 13 kationmembrán előnyösen egy stabilis hidratizált kationos film, amely ionátbocsátó szelektivitásával tűnik ki. A kationcserélő membrán a pozitív töltésű kationok áthaladását lehetővé teszi és a lehető legkisebbre csökkenti a negatív töltésű anionok áthaladását. Különböző fajta ioncserélő gyanták használhatók membránok készítésére a kationok szelektív átvitelének a lehetővé tételére. A gyanták két fajtája, az úgynevezett szulfonsavkationcserélő gyanták és a ka'rbonsavkationcserélő gyanták, említhető meg. A szulf on savcserélő gyantáknál, amelyek előnyösek, az ionokat kicserélő csoportok —S03H x H20 hidratált szulfonsavmaradékok, amelyeket szulf onálás útján kapcsolunk a polimerlánchoz. Az ionokat kicserélő savgyökök a membránon belül nem mozgékonyak, hanem szilárdan kötődnek a polimerlánchoz, ez biztosítja azt, hogy az elektrolitkoncentráció nem változik. A szulfonsavcsoportokat tartalmazó perfluorszénhidrogén-kationcserélő membránok előnyösek, mivel kitűnő kationszállítást biztosítanak, nagy mértékben stabilisak, savak és erős oxidálószerek nem befolyásolják őket, ezenkívül kiváló hő stabilitást mutatnak és időben lényegében változatlanok maradnak. A kationpolimermembránok egy jellegzetes előnyös csoportját alkotják a DuPont cég által gyártott, a kereskedelmi forgalomban Nafion néven ismert termékek. Ezek olyan membránok, amelyeknél a polimer politetrafluoretilén és poliszulfonilfluoridviniléter hidratizált kapoliimerje, amely oldalhelyzetben szulfonsavcsoportokat tartalmaz. Ezeket a membránokat hidrogénformában alkalmazzák, amely szokásosan az előállításnál kapott forma. Egy adott szulfonsavkationcserélő membrán ioncserélő kapacitása az —S03H-csoport milliegyenértéksúlyától függ a száraz polimer egy grammjára számítva. Minél nagyabb a szulfonsavgyökök koncentrációja, annál nagyobb az ioncserélőképesség és annál nagyobb a hidratizált membránnak az a képessége, hogy kationokat szállítson. Abban az esetben, ha a membrán ioncserélő kapacitása megnő, megnövekszik a víztartalom is, mimellett a membránnak az a képessége, hogy sót taszítson, csökken. Hidrogénklorid-oldat elektrolízisénél az ioncserélő membránok egy előnyös formája a DuPont cég által gyártott és a kereskedelmi forgalomban Nafion 120 kereskedelmi néven ismert membrán. Az ioncserélő membránt úgy preparáljuk, hogy a membránt egy óra hosszat forró vízben hidratizáljuk annak érdekében, hogy a víztartalmát és szállítóképességét rögzítsük. A redukált platinacsoportbeli fémoxidokat, például a ruténium- és iridiumoxidokat, valamint a ventilfémek, így a titán, tantál oxidjait, amelyeket teflonkötésű grafittal kombinálunk, kevert fémsó hőbontása útján kapjuk, adott esetben pedig feleslegben levő nátriumsók, például nitrát, karbonát jelenlétében. Az előállítási eljárás az Adams-eljárás módosított változata, amelyet platina előállításánál alkalmaznak. Az előállításnál hő hatására bomló iridium-, titán-, tantál- vagy ruténiumhalogenideket, például sókat, így iridiumkiloridot, tantálkloridot, 1 ruténiumkloridot vagy titánkloridot használunk. így például egy (Ru, Ir, Ti)0 x ferner ötvözet előállításához finomeloszlású ruténium-, iridium- és titánhalogenideket a ruténiumra, titánra és irídiumra nézve egyenlő súlyarányban összekeverünk egymással, ahogy az ötvözetben kívánatos. A keverékhez felesleges mennyiségben nátriumnitrátot adunk és a keveréket 3 óra hosszat 500—550 °C-on olvasztjuk szilíciumoxid-csészében. A keletkező terméket alaposan mossuk a jelenlevő nitrátok és halogenidek eltávolítása érdekében. Ezután a kevert oxidok szuszpenzióját szobahőmérsékleten elektrokémiai úton vagy hidrogénbuborékaknak az elegyen való átvezetése útján redukáljuk. A terméket alaposan szárítjuk, megőröljük és egy 0,037 mm lyukbőségű nylonhálón átszitáljuk. A redukált oxidokat hőstabilizáljuk oly módon, hogy ezek vékony rétegeit egy óra hosszat 550—600 °C-on hevítjük mielőtt a teflonnal összekeverjük. A hőstabilizált, redukált ruténiium-, iridium- és titánoxidok ötvözetét először a teflonnal (politetrafluoretilén) és utána grafit—teflon-keverékkel kom5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
