180719. lajstromszámú szabadalom • Levegő-depolarizált klóralkáli cella és eljárás annak működtetésére
5 18071') 6 amely egy anódteret, egy az anódténől cellaközfallal elválasztott katódtereí és egy a katódtériól oxigénelektróddal elválasztott oxigénteret foglal magában, a következő lépésekből álló módszerrel működtethetünk: alkálifémhalogenid-oldatot táplálunk az anódtér belsejébe, vizes oldatot viszünk be a katódtérbe, pozitív túlnyomáson molekuláris oxigént tartalmazó fluidumot vezetünk az oxigéntérbe, a reakcióhoz elméletileg szükséges sztöchiometrikus oxigénmennyiség feleslegben való időegységenkénti teljes áramlását biztosítjuk, az elektrolizáló cella katódja és anódja között elektromos feszültséget létesítünk, az anódtérből halogéngázt vezetünk el, a katódtérből alkálifémhidroxidot nyerünk ki és az oxigéntérből oxigénben elszegényedett fluidumot távolítunk el, miközben az oxigéntér belsejében a pozitív túlnyomást fenntartjuk. Azt találtuk továbbá, hogy egy klóralkáli elektrolizáló cellát, amely egy anódteret, egy az anódtértöl cellaközfallal elválasztott katódteret és egy a katódtértől oxigénelektróddal elválasztott oxigénteret foglal magában, a következő lépésekből álló módszerre! működtethetünk: egy alkálifémhalogenid-oldatot táplálunk az anódtér belsejébe, vizes oldatot viszünk be a katódtérbe, egy — molekuláris oxigént tartalmazó, széndioxidmentes, nagy nedvességtartalmú — gázt szállítunk az oxigéntér belsejébe, az elektrolizáló cella katódja és anódja közölt elektromos feszültséget létesítünk, az anódtérből halogéngázt vezetünk el, a katódtérből alkálifémhidroxidot nyerünk ki és az oxigéntérből oxigénben elszegényedett nedvesített gázt távolítunk cl. Azt találtuk, hogy valamely klór és alkáiifémhidroxid előállítására alkalmas klóralkáli elektrolizáló cellának a következő elemekkel kell rendelkeznie : anódtér, amely alkálifémklorid anolitot tartalmaz; katódtér, amely alkálifémhidroxid katoliíot tartalmaz és az anódtértöl cellaközfallal van elválasztva: cellaközfal; oxigéntér, amely oxigcníartalmú, széndioxidtól mentes, nedvesített fluidumot foglal magában pozitív túlnyomáson és 1,5—10-szeres sztöchiometrikus oxigénmennyiségnek megfelelő pozitív áramlási sebességnél; oxigénelektród, amely a katódteret elkülöníti az oxigéntértől; az oxigéntartalmú anyag nedvességtartalmának a szabályozására alkalmas eszköz; az oxigéntartalmú fluidum nyomásának az oxigéntérben való szabályozására szolgáló eszköz, az oxigéntartalmú fluidum teljes áramlási sebességének az oxigéntérben történő szabályozását végző eszköz; az alkálifémhidroxidnak a katódtérből való kinyerésére alkalmas eszköz: az alkálifémkloridot az anódtérbe adagoló eszköz és az elektrolizáló elektromos energiát az anódhoz és a kátédhoz szállító eszköz. A találmány szerinti eljárás és klóralkáli cella előnyös típusait példákon mulatjuk be, de a találmány nem korlátozódik csupán a példákra, minthogy a találmány körén belül más kiviteli alakok és eljárás foganatosítási módok is léteznek. Az 1. ábra egy elektrolizáló cella vázlatos rajza, amely alkalmas halogéngáznak és alkálifémhidroxidnak a találmány szerinti eljárásnak megfelelően történő előállítására. A 2. ábra a teljes áramlási sebesség, a nyomáskülönbség és a mért katódfeszültség közötti összefüggés grafikus bemutatása. Az 1. ábrán a 12 egypólusú osztott elektrolizáló cella alkalmas a találmány szerinti elgondolásnak megfelelő eljárás végrehajtására. Ez a cella egy lehetséges változat és más elektrolizáló cellák is megfelelnek a találmány szerinti elgondoláson alapuló módszerek megvalósításához, így ez csupán a találmány részletes bemutatására szolgál. Az í. ábra szerinti 12 egypólusú osztott elektrolizáló cella valamilyen tartószerkezeten vagy alapon áíl a cella pontos beállíthatósága érdekében. Ipari célokra elektrolizáló cellasorok is épülnek. A tartószerkezet részleteit nem ismertetjük, mert az nem tartozik a találmány lényegéhez. A 12 egypólusú osztott elektrolizáló cella maga különböző anyagokból, így fémből vagy műanyagból készülhet, attól függően, hogy az anyag menynyire tud ellenállni a lúgos környezetnek és a klórnak, továbbá a hőmérsékletnek a klóralkáli cella üzemelése során. Ezek az anyagok jóí ismertek a szakterületen. Ilyen anyagok általában nem korlátozódnak csupán fémekre, így acélra, nikkelre, titánra vagy hasonlókra (mint alumínium, molibdén, wolfram, cirkónium és ezek esetleg titánnal képezett ötvözetei, továbbiakban szelepfémek). Erre a célra műanyagok, így polivinilklorid, polietilén, polipropilén, üvegszálas anyagok és számos más anyag használható. A rajzon látható, hogy a 12 egypólusú osztott elektrolizáló cella egy 14 anódot, egy 16 cellakÖzfalat és egy 18 pórusos oxigén katódot tartalmaz, így három különböző teret alakítanak ki ezek a cella belsejében, mégpedig a 20 anódteret, a 22 katódteret és a 24 oxigén teret. Az anód általában fémes anyagból készül, bár grafitszenet is használnak, mint a régi elektródoknál, ezt azonban ma már mellőzik az iparban. Ezek az anódok, különösen egy 12 egypólusú osztott elektrolizált cellában alkalmazott anód, általában olyan anyagok lehetnek, amelyek hatásosan ellenállnak az anolitnak, így az említett fémekből készülnek. Előnyös például az elfogadható ár, hozzáférhetőség és elektrokémiai tulajdonságok alapján a titán. A titán számos formában alkalmazható elektród készítésére, így például szilárd fémlap, nagy nyílt felülettel rendelkező kiterjedt fémháló és 30—70 százalék tiszta titánt tartalmazó pórusos titán, amely titánpor hidegen való tömörítésével készíthető. A pórusos titán előnyös anyagnak látszik jelenleg, mivel hosszú életű és szerkezete viszonylag állandó. Kívánt esetben a pórusos titán megerősíthető titánhálóval, különösen nagy elektródok esetén. Ezek az alapanyagok felületi bevonattal vannak ellátva azért, hogy az anyagot megvédjék a passziválódás ellen. Az ilyen anódok a szakterületen mint méretálíó anódok ismertek. E bevonatok legtöbbje nemesfémet vagy nemesfémoxidot tartalmaz, egymagában vagy valamilyen szelepfémoxiddal vagy más elektrokatalidkusan aktív korróziógátló anyagokkal kombinálva. Ezek az úgynevezett méretálló anódok jól ismertek és az iparban széles körben használatosak. Egy bevonattípus például a Beer-féle bevonat, amely a 3 236 756, a 3 623 498, a 3 711 385, a 3,751.296 és a 3,933.616 számú amerikai szabadalmi leírásokban vannak leírva. Más típusú bevonatoknál ón-, titán- vagy ruténiumoxidot alkalmaznak felületbevonásra, amelyet a 3,776.834 és a 3,855.092 számú amerikai szabadalmi leírások ismertetnek. Két másik példa a felületbevonatra egy ón-, antimon-, titán- és ruténiumoxidbó! készült bevonat, amelyet a 3,875.043 számú amerikai szabadalmi leírásban tárgyalnak és egy titán- és ruténiumoxid bevonat, amelyet a 3,878.083 számú amerikai szabadalmi leírásban ismertetnek. Természetesen más bevonatok is léteznek klóralkáli cellákban használt elektródoknál, valamint más alkalmazásra 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
