JPS6038470B2

JPS6038470B2 - フイルタ−プレス型イオン交換膜電解槽

Info

Publication number: JPS6038470B2
Application number: JP52057658A
Authority: JP
Inventors: 端三自在丸; 紘二三浦
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1985-08-31
Also published as: JPS53142985A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、フィルタープレス型イオン交換膜電解槽に関
するものである。

塩化アルカリ水溶液を電解して、苛性アルカリと塩素を
得る方法として近年イオン交換膜を用いたいわゆるイオ
ン交換膜法電解について研究が為されており、その為の
電解槽として、フィルタープレス型電解槽について、開
発が為されている。

本発明者は、イオン交換膜の両側に陰極室枠、陽極室枠
が夫々位置するように多数のイオン交換膜、陽極室枠、
陰極室枠を配置し、これらを締め付けてなるいわゆる単
極式フィルタープレス型イオン交換膜電解槽について種
々の研究を行った結果、電解電流を過度に上げることな
く、特に電解電流が１０〜１００ＫＡ程度で高い電解生
成物生産量を維持でき、且つ電解プラントをコンパクト
にできるようなフィルタープレス型イオン交換膜電解槽
を提供するものである。本発明は、イオン交換膜の両側
に陰極室枠、陽極室枠が夫々位置するように、多数のイ
オン交換膜、陰極室枠、陽極室枠を配置して、これらを
締め付けてなるフィルタープレス型イオン交換膜電解槽
において、複数個の室枠毎に仕切壁を介在させて、複数
組の単位ブロックを形成し、該単位ブロックを構成する
複数個の陰極室枠に取り付けられた陰極及び陽極室枠に
取り付けられた陽極を夫々電気的に並列接続し、各単位
ブロックを夫々電気的に直列接続したフィルタープレス
型イオン交換膜電解槽にある。

本発明の陰極室枠及び陽極室枠の形状は、中央に切欠部
を有する額縁状である。

該中央功欠部に陰極又は陽極が取り付けられて、陰極室
枠又は陽極室枠が構成される。そして電極が取り付けら
れた室枠の中央切欠部が電解槽を組み立てたとき陰極室
又は陽極室となる。灘無隣夢衛無れ、その為には金属が好ましい。

陰極室枠は苛性アルカリと接触するので、その材質は耐
アルカリ性の金属、例えば鉄、ニッケル、鉄−ニッケル
合金、鉄ーニツケルークロム合金等であることが好まし
い。

又陽極室枠は、塩素と接触するので、その材質は耐塩素
性の金属、例えば、チタン、チタンーパラジウム合金等
であることが好ましい。尚、金属製室枠を用いる場合、
その重量を軽減し、装置を更にコンパクト化する意味か
ら、額縁状室枠の縁部を気液の通路となる中空体とした
、中空室枠を用いることが好ましい。

又陰極の材質としては、鉄、鉄ーニッケル合金、鉄−ニ
ッケルークロム合金が使用され、陽極は、チタン上に白
金族金属又はその酸化物を被覆したものが使用される。

これら陰極・陽極の形状としては、網状、スダレ状のも
のが使用でき、具体的にはェクスパンドメタルが使用で
きる。このような電極の室枠への取付けは、室枠に取り
付けた電極に通電を行う為のりード綾に該電極を熔接、
その他の手段により取付けることにより達成できる。

以上述べた陰極室枠、陽極室枠を用いた本発明のフィル
タープレス型イオン交換膜電解槽を第１図に従って説明
する。

本発明のフィルタープレス型イオン交換膜電解槽の組み
立ては、まずイオン交換膜１の両側に陰極室枠２、陽極
室枠３が位置するように、複数個の陰極室枠、陽極室枠
、イオン交換膜を配置してこれを単位ブロック１２とし
、複数組の単位ブロックが仕切壁４を介して配置される
ように、これら室枠、イオン交換膜、仕切壁を、固定枠
５と遊動枠６との間に配列する。

各陰・陽極室枠の両側部には引鶏部材７が設けられてお
り、固定枠の両側部に設けられた一対のサイドバー８に
、該引鞍部材７を引掛けて、該室枠を配列するものであ
る。

このようにして配列された陰・陽極室枠の間にイオン交
換膜、仕切壁を上述したように配置した後、遊動枠６を
油圧ポンプ６′その他の手段により、固定枠５の方へ移
動させ、室枠、イオン交換膜、仕切壁を、固定枠と遊動
枠で挟んで締め付ける。稀付け手段は上記手段が好まし
いが、これに限られるものではない。各単位ブロックに
おいては、イオン交換膜を介して、陰極室枠と陽極室枠
が交互に配置され、各陰極室枠に取り付けられた陰極及
び各陽極室枠に取り付けられた陽極は夫々電気的に並列
接続される。かかる電気的接続は、前述のリード榛９、
そして各リード榛を電気的に接続するブスバ−１８を介
して行われる。各単位ブロックを構成する陰極室枠の数
及び陽極室枠の数との関係は、陰極室枠の数をｎとする
と、陽極室枠の数はｎ−１、ｎ、ｎ＋１の内から選択で
きる。

特にこの内、仕切壁の材質及び製作の上から陰極室枠の
数をｎとすると、陽極室枠の数をｎ−１とするのが好ま
しい。かかる場合、各単位ブロックの両端に位置する室
枠は、陰極室枠となる。

又、陰極室枠の数ｎは２〜１７が好ましい。その理由は
、陰極室枠の数を上記範囲に保って陽・陰極室枠から単
位ブロックを構成することにより、電解槽の電解電流を
１０〜１０皿Ａに保つことができる。

もっとも陰極室枠の数を１７より大きくすれば、電解電
流が１００ＫＡ以上の電解槽にすることができる。陽極
室枠の数は、上記陰・陽極室枠の数の関係及び陰極室枠
の数の範囲からおのずと特定される。

尚イオン交換膜は、単位ブロックの両端部には配置する
必要はなく、その結果、イオン交換膜の枚数は、陰極室
枠の数と陽極室枠の数を和した数から１を差し引いた数
となる。電解槽を構成する夫々の単位ブロックは、必ず
しも夫々同数の室枠から構成する必要はないが、夫々の
単位ブロックの電流密度を等しくし、一定の電解条件を
保つことが好ましく、その為には、夫々の単位ブロック
は上誌室枠の数の範囲から選択された夫々同数の室枠か
ら構成することが好ましい。このようにして形成された
単位ブロックの陽極室へは飽和又は飽和に近い塩化アル
カリ水溶液が供給され、陰極室へは水又は稀薄苛性アル
カル水溶液が供給される。

そして、これら陰極室・陽極室からここで生成した電解
生成物（陰極室では苛性アルカリ水溶液及び水素、陽極
室では塩素及び稀薄塩化アルカリ水溶液）が取り出され
る。その為、図示されてはいないが、室枠には、被電解
液供給手段、電解生成物取出手段が設けられる。このよ
うにして電解槽が形成されるわけであるが、シ−ル効果
を向上させる意味からイオン交換膜と室枠緑部の間にパ
ッキングを介在させてもよいし、イオン交換膜と電極と
の接触による破損を防止する上で、電極とイオン交換膜
の間に気液流通性のスベーサーを設けてもよい。このよ
うな単位ブロックは、夫々仕切壁４を挟んで配列されて
おり、各単位ブロックは電気的に直列接続される。

この電気的接続は、夫々隣接する単位ブロック同志をブ
スバ−１１で接続することにより目的を達成できる。単
位ブロックの数は、希望する電解生成物の生産量に応じ
て、種々の値が選択されるが、製作上の点から、２〜３
２個にすることが好ましい。そして単位ブロックを構成
する室枠の数と単位ブロックの数の組み合せは、最も経
済的な且つコンパクトな電解槽にするため、互いに自由
に選択して組み合せることができる。仕切壁は、夫々電
気的に直列接続される単位ブロック間に介在し、その主
たる作用は、夫々の単位ブロック同志が、室枠及び室枠
内の液を通じて、電気的に接続されることを防止し、室
枠が電気的に腐食されることを防止するものである。

この他かかる仕切壁を通じて、仕切壁の両側に位置する
室枠内の液やガスが夫々混ざらない様にするものである
。仕切壁の材質は上試作用を持たせるために電気絶縁性
であることが要求される。

具体的には仕切盛は電気絶縁性の材料そのものから作っ
てもよいし、仕切壁の表面を電気絶縁性処理してもよい
。この外仕切壁の材質は、これと接する液やガスに耐食
性を有することが要求される。この為仕切壁が苛性アル
カリと接する場合は、天然ゴムや耐アルカリ性の合成樹
脂例えばエチレンープロピレン樹脂、ェポキシ樹脂、フ
ッ素系合成樹脂等が使用できる。又、仕切壁が塩素と接
する場合は、耐塩素性の合成樹脂例えばポリエステル系
合成樹脂、フッ素系合成樹脂（四弗化エチレン重合体、
四弗化エチレンーェチレン共重合体等）等が使用できる
。

そして、仕切壁は、上述した合成樹脂単独からなる板状
体の形としてもよいし、金属板等の基体上に上記合成樹
脂を被覆したものでもよい。又、仕切壁の一面が苛性ア
ルカリに又他面が塩素と接する場合には、上述した合成
樹脂を用いることにより、夫々の面を耐アルカリ性、耐
塩素性とすることができる。

上述した仕功壁は、コスト面及び製作上の点から耐アル
カリ性の材質から作ることが好ましく、その為には、前
述した通りその両端に位置する室枠が陰極室枠となるよ
うに単位ブロックを構成することにより目的を達成でき
る。更に、今迄述べた仕切壁は、室枠と別個のものとな
っているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、
各単位ブロックの両端に位置する室枠が前述したような
辻切壁の作用をするような構造にすることによっても目
的は達成され、本発明はこれを含むものである。

尚、本発明の電解槽の両端の室枠は夫々固定枠、遊動枠
で押えられ、室枠内の液が漏洩しないようにシールされ
るわけであるが、固定枠や遊動枠と該室枠の間にシール
部材を介在させてもよい。

本発明の電解槽は、所定の電流密度において、電解生成
物生産量が、電解槽を構成する全室枠の数に比例し、全
室枠の数を増加させることにより、高い生産量を維持で
きる。

しかも電解槽の電解電流は、一つの単位ブロックを構成
する室枠の数に比例するので、単位ブロックを形成せず
、単に室枠とイオン交換膜とが交互に配置された電解槽
で、本発明電解槽と同じ生産能力を有する電解槽に比べ
、電解電流を低くく押えることができる。これは比較的
低電流容量例えば１０〜１００ＫＡ程度の整流器を採用
することができ、又比較的低電流容量のブスバーを採用
できるので、電解プラントの製作コスト下げることがで
き製作も簡単になる。又従来の水銀法電解をイオン交換
膜電解に転換する場合、転換に際し、水銀法電解設備例
えば、整流器を有効に利用できる。

即ち、水銀法電解プラントで採用されている整流器の大
部分は、その電流容量が１０〜１００ＫＡであり、本発
明では単位フロックを構成する室枠数を適宜変化させる
ことにより、かかる種々の容量の整流器を転用すること
ができる。更に、本発明の電解槽は、単位ブロックの数
を増加させることにより、生産能力を増大させることが
できるので、同じ電流容量の整流器を用いる場合、上述
した単位ブロックを形成しない電解槽を採用するときに
比べて、同じ生産能力の電解プラントを作るのに、少な
い数の電解槽からこれを作ることができ、電解プラント
をコンパクトなものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電解槽の概略図及び電気的な接続を示
した図である。１・・・・・・イオン交換膜、２・・・…陰極室枠、３
・・・・・・陽極室枠、４…・・・仕切壁、５・・・・
・・固定枠、６…・・・遊動枠、６′・・・・・・油圧
ポンプ、７・・・・・・引鶏部材、８……サイドバー、
９……リード榛、１０，１１．．・．．・フスバー、１
２・…・・単位ブロック。

Claims

【特許請求の範囲】１イオン交換膜の両側に陰極室枠、陽極室枠が夫々位
置するように、多数のイオン交換膜、陽極室枠、陰極室
枠を配置して、これらを締め付けてなるフイループレス
型電解槽において、複数個の室枠毎に仕切壁を介在させ
て、複数組の単位ブロツクを形成し、該単位ブロツクを
構成する複数個の陰極室枠に取り付けられた陰極及び陽
極室枠に取り付けられた陽極とを夫々電気的に並列接続
し、各単位ブロツクを夫々電気的に直列接続したフイル
タープレス型イオン交換膜電解槽。２単位ブロツクがｎ個の陰極室枠とｎ−１個の陽極室
枠を、イオン交換膜を介して、陰極室枠と陽極室枠が交
互に配置されて構成される特許請求の範囲１のフイルタ
ープレス型イオン交換膜電解槽。３ｎが２〜１７である特許請求の範囲２のフイルター
プレス型イオン交換膜電解槽。４２〜３２組の単位ブロツクから構成される特許請求
の範囲１のフイルタープレス型イオン交換膜電解槽。５仕切壁が電気絶縁性である特許請求の範囲１のフイ
ルタープレス型イオン交換膜電解槽。