183256. lajstromszámú szabadalom • Bipoláris diafragmás vagy membrános elektrolizáló kád és bipoláris elem
1 183 256 2 is sokkal kisebb mini az X csatornában. Az elrendezés következtében az X csatornában az elektrolit felfele kényszerül, míg az Y csatornában a megfelelő térfogatú elektrolit lefele mozdul el és így létrejön a recirkulációs mozgás (az ábrában nyilakkal jelölve). A 7. ábra a találmány szerinti elektrolizáló kád függőleges nézetét ábrázolja; ennél a kiviteli alaknál az elektrolizáló kádban egy anódos 13 záróelem van elrendezve, amely az elektromos forrás pozitív sarkára csatlakozik. Az anódos 13 záróelem egyetlen egy anódteret és egy anódkonstrukciót tartalmaz, melynek felépítése hasonló az előbbi ábrákkal kapcsolatosan leírt bipoláris elemekéhez. Egy bizonyos számú 14 bipoláris elem — hasonló kivitelben, mint az előbbiekben leírtak — villamosán sorbakapcsolt cellaegységeket képez. Az elrendezést a 15 katódos elem egészíti ki, amely a villamos tápforrás negatív sarkára van kapcsolva. A 15 katódos elem egyetlen egy katódtérből áll és egy katódból, amely az utolsó bipoláris elem anódjával működik együtt. A szűrőprés két darab elektrolizáló 16 szorítólap segítségével, vonórudakkal, vagy ahogy már az előbbiek kapcsán említettük, egy hidraulikus vagy pneumatikus emelővel szerelhető össze. Az itt következőkben néhány példával illusztráljuk a találmány néhány kiviteli alakját, természetesen az oltalmi kör nem korlátozódik ezen kiviteli alakokra. 1. példa A találmány szerinti - az 1. ábra szerinti felépítésű - elektrolizáló kád az alábbi mértani paraméterekkel jellemezhető: — az anódtér mélysége 2 cm — a katódtér mélysége 2 cm — a terek magassága 100 cm — a terek szélessége 150 cm — a terelőlemezek függőleges irányú kinyúlása (3 és 5 terelőlemezek) 90 cm — a befogott elektródafelület és a két szomszédos áramlási csatorna áramlási keresztmetszetének arányszáma 3,5 A két bipoláris elemet az anód- és katód záróelemek közé iktattuk be egy rendszerbe, ami három elemi cellaegységet foglal magába. A 7 diafragmát a du Pont de Nemours cég által gyártott Nafion 227 típusú kationos membrán alkotja. 300 g/i nátriumkloridot tartalmazó sóoldatot, amelyet sósavval pH 3,5 értékre savasítottunk, az anódtér fenékrészén vezettük be, az anolit recirkulációjára semmiféle külső eszköz nem állt rendelkezésre. A vizet ezzel egyidejűleg a katódtér fenékfészén vezettük be. Az üzemelési feltételek a következők voltak:- hőmérséklet 90 °C- áramsűrűség 2500 A/m — az anolit koncentrációja az anódtér kivezetésénél 160 g/I — a katolit koncentrációja a katódtér kivezetésénél 20 % A cellafeszültség 3,9 V volt, a katódon az áramkihozatal 93 % volt. 2. példa Az alkalmazott elektrolizáló kád mértani jellemzői megegyeztek az 1. példában alkalmazott elektrolizáló kád paramétereivel, azzal a különbséggel, hogy a függőleges csatornák helyett ugyanannyi függőleges, a szeparátor síkjára merőleges bordát alkalmaztunk, amelyeknek vastagsága a duplája volt az 1. példánál alkalmazott csatornákat alkotó 3, 5 terelőlemezek vastagságának. Ebben az esetben is Nafion 227 típusú kationos membránt helyeztünk el 7 diafragmaként a bipoláris elemek közé. Azonos üzemelési feltételek mellett a cellafeszültség 4,1 V volt, de a katódon az áramkihozatal mindössze 88 % volt. Ekkor az anódterekbe beadagolásra kerülő koncentrált sóoldat áramlási ütemét növeltük, hogy az anódteret elhagyó anolit magas koncentrációjú legyen, ily módon törekedve arra, hogy az 1. példánál kapott feszültséget és áramkihozatalt elérjük. A kapott eredményeket a táblázatban foglaljuk össze. Az anódtérből Cella-Katódeltávozó anolit koncentrációja feszültség áramkihozatal g/l V % 220 4,1 88 250 4,0 89 280 3,9 91 Ezt követően, fenntartva az áramlás ütemét oly módon, hogy az elhasznált anolit koncentrációja 280 g/l legyen, a katódtérből levett katolit egy részét folyamatosan visszavezettük a terek fenekébe egy recirkulációs cső segítségével, ugyanakkor konstans szinten tartva a rendszerből folyamatosan levett katolit koncentrációját, azaz 20 súly% NaOH-szintet tartottunk. A visszavezetés ütemét progresszíven növeltük a visszacirkuláltató szivattyú kapacitásának változtatásával. A kapott eredményeket az alábbi táblázatban foglaljuk össze: A katolit visszacii kuláltatásának üteme Cellafeszültség V Katódáramkihozatal % 2 3.9 91 5 3,9 92 10 3,9 92 Ha összehasonlítjuk az 1. példa szerinti üzemelési adatokat a referenciaként szolgáló 2. példa adataival, a találmány által nyújtott előnyök nyilvánvalóvá válnak. A jelenlegi módszerhez hasonló eredményeket csak olyan módszerekkel lehetett eddig elérni, amelyek rendkívül költségesek, figyelembe véve egyrészt a szivattyúzás! kapacitást, másrészt pedig a sóié regenerálásához és tisztításához szükséges berendezéseket. A szakember számára teljesen kézenfekvő, hogy a találmány szerinti elektrolizáló berendezés, melyben nagy hatásfokú recirkulációs mozgást hozunk létre a bipoláris, diafragma típusú, függőleges elektródákkal felszerelt elektrolizáló kád elektródaterében, igen előnyösen alkalmazható egyéb elektrolízises folyamatoknál 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 7
