186638. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ioncserélő membrán elektrolitikus cellába történő beszerelésére
1 186 638 2 membránt eltérő kerületi sebességgel forgó hengerek körül és azok között átvezetjük, és a kiterjesztett, megnyűjtott membránt alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük. Eljárhatunk oly módon is, hogy a membrán ellentétes szegélyeire feszítőerőt gyakorolunk, majd a kiterjesztett, megnyújtott membránt alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük. A membrán nyújtását feszítő keretben vagy feszítő berendezés segítségével is elvégezhetjük. A membránt egytengelyű vagy kéttengelyű feszítésnek vethetjük alá. A kéttengelyű feszítés két irányban egyidejűleg vagy egymás után történhet. A membrán egytengelyű nyújtása esetében a membránnak a feszítés irányához képest keresztirányú összehúzódásának megakadályozása céljából a membrán szemben álló szegélyeihez viszonylag merev anyagból készült csíkokat erősíthetünk. Amennyiben a membránt magasabb hőmérsékleten nyújtjuk és különösen ha a kiterjesztett, nyújtott állapotban lévő membránt alacsonyabb hőmérsékletre (pl. szobahőmérsékletre vagy e körüli hőfokra) hűtjük, a membrán nyújtása által létrehozott kiterjedés legalább részben a membránba „bezáródik”. A kiterjesztett, megnyújtott membrán az elektrolitikus cellába történő beszerelés és odaerősítés után az elektrolittal érintkezésbe kerül. Ha ez az érintkezés magasabb hőmérsékleten következik be (pl. klór-alkáli cellában, vizes alkálifémklorid-oldattal, 95 °C-ig terjedő hőmérsékleten érintkezik), a membránba bezárt „kiterjedés” részben vagy teljesen felszabadulhat és megkezdődik a membránnak az eredeti állapotra történő összehúzódása, bár a membrán az elektrolitikus cellában természetesen feszített állapotban van. A fenti összehúzódási hajlam ellen hat a membrán és az elektrolit érintkezése által bekövetkező duzzadás okozta membrán-kiterjedés, és ennek eredményeként az elektrolitikus cellába beszerelt membrán feszes marad és a cella üzemelése során nem gyúródik meg. A nyújtás által előidézett kiterjedés előnyösen hozzávetőleg ugyanakkora vagy nagyobb, mint a membrán és az elektrolit érintkezése által előidézett duzzadás okozta kiterjedés. Ennek következtében ugyanis a cellában lévő elektrolittal érintkező membrán feszes marad. Bizonyos esetekben azonban előnyös lehet, ha a nyújtás által előidézett kiterjedés valamivel kisebb, mint a membrán és az elektrolit érintkezése által bekövetkezett duzzadás okozta kiterjedés. A nyújtás által előidézett kiterjedés előnyös mértékét kísérleti úton egyszerűen meghatározhatjuk. A membrán nyújtása által előidézett kiterjedés a membrán egységnyi súlyához tartozó membrán-felületet legalább 2%-kal, előnyösen legalább 5%-kal megnöveli. A membrán nagymértékű kiterjedését oly módon idézhetjük elő, hogy a feszítés révén az egységnyi membránsúlyhoz tartozó membrán-felületet legalább 50%-kal vagy legalább 100%-kal vagy akár 10-szeresére vagy még nagyobb mértékben növeljük meg. A nagyobb mértékű megnyújtás további előnyökkel is jár. Így pl. a nyújtással nagyobb mértékben kiterjesztett membránokat beépítve, az elektrolitikus cella kisebb feszültséggel működtethető, ami számottevő energiaköltség-megtakarításhoz vezet. Ezen kívül az elektrolízis termékei jobb áramhatásfokkal állíthatók elő. Abból a célból, hogy a membrán megnyújtása által előidézett kiterjedés nagy része a membránban „bezáródjék”, a membránt magasabb hőmérsékletről alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük, miközben a membránt kiterjesztett, megnyújtott állapotban tartjuk. Az ily módon kezelt membránnak az elektrolitikus cellában történő felhasználása esetén azonban a membrán és az elektrolit magasabb hőmérsékleten való érintkezéskor fellépő membrán-összehúzódás sokkal nagyobb lehet, mint a membrán és az elektrolit érintkezése által bekövetkező duzzadás okozta kiterjedés és ennek következtében a membrán szakadásra hajlamossá válhat. A szakadásra való hajlam jelentkezése attól függ, hogy a membránt nyújtással milyen mértékben terjesztettük ki. Amennyiben a membránt nyújtással jelentős mértékben kiterjesztettük, egységnyi membrán-súlyhoz tartozó nagyobb membrán-felület kialakítása és az elektrolitikus cellákban lényegesen alacsonyabb feszültség alkalmazását lehetővé tevő membrán előállítása céljából a kiterjesztett és megnyújtott membránt előnyösen lágyítjuk. A lágyítást oly módon végezhetjük el, hogy a kiterjesztett és megnyújtott membránt magasabb hőmérsékleten melegítjük, majd alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük. Ily módon megfelelő nagyságú kiterjedés „záródik be” a membránba, ahhoz, hogy a membrán az elektrolitikus cellában történő üzemelés alatt feszes maradjon, ne gyűrőd.ön és az elszakadásra való hajlam ne jelentkezzék. A nyújtással történő kiterjesztéshez általában film alakban lévő membránt alkalmazhatunk, amelynek vastagsága 0,2- 2 mm lehet. Bár a megnyújtással rendkívül vékony membránok előállíthatok, a membránt feszítéssel és nyújtással célszerűen csak olyan vékonyságúra alakítjuk, hogy az elektrolitikus cellában való alkalmazás során ne károsodjék. A kiterjesztett és megnyújtott membrán vastagsága általában legalább 0,02 mm, előnyösen legalább 0,1 mm. A membrán feszítésekor alkalmazott magasabb hőmérséklet értéke a membrán természetétől függ. így általában 40 °C-ná! magasabb, előnyösen 55 °C-nál magasabb hőmérsékletet alkalmazunk. Az adott membrántípus találmányunk szerinti átalakításánál alkalmazott hőmérséklet értékét kísérleti úton egyszerűen meghatározhatjuk. A hőmérséklet nem emelhető oiyan magas értékre, amelyen a membrán szerves polimer-anyaga megolvad vagy számottevő mértékben bomlik. A nyújtásnál alkalmazott hőmérséklet 150 °C-nál általában nem magasabb. Amennyiben a kiterjesztett és megnyújtott membránt lágy ltjuk, a lágy ítási hőmérséklet a membrán feszítésénél alkalmazott hőmérséklettel azonos vagy ahhoz közelálló érték. A lagyítási hőmérséklet a feszítésnél alkalmazott hőmérsékletnél magasabb lehet. A kiterjesztett és megnyújtott membrán lágyulásánál alkalmazott idő határozza meg a membrán alacsonyabb hőmérsékletre történő lehűtéskor a membránba „bezáródó” kiterjedés mértékét. Minél hosszabb ideig végezzük el a lágyítást, annál kevesebb kiterjedés „záródik be” a membránba. A lagyítási idő általában legalább 1 perc és általában legfeljebb 5 óra. A membránt előnyösen szobahőmérsékletre vagy ehhez közeli értékre hfítjük le. Amennyiben a membránt nyújtással nagymértékben kívánjuk kiterjeszteni, igen előnyösen járhatunk el oly módon, hogy a membránt magasabb hőmérsékleten feszítjük, majd alacsonyabb hőmérsékletre (pl. szobahőmérsékletre vagy ehhez közeli értékre) hűtjük, miközben a membránt kiterjesztett és megnyújtott állapotban tartjuk, majd a magasabb hőmérsékleten történő 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 65
