Фильтрующая диафрагма для электрохимического получения хлора и щелочи

Фильтрующая диафрагма для электрохимического получения хлора и щелочи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Э.. А, Дружинин, B. Л. Кубноов, П. И. Юриов, ф. И.фавнов, Т. Н. Бепкова и 3. А. Дмитриева "" -I +! -Я

- 1 "" у *:- . :6;

:в;, f,Я и ир ввй (72) Авторы изобретения (73 ) Заявитель (54) ФИЛЬТРУЮЩАЯ ДИАФРАГМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО

ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ШЕЛОЧИ.1

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в производстве хлора и щелочи электрохимическим методом в электролизерах с твердым катодом и фильтрующей диафрагмой, разделяющей анодное и катодное пространство электролизера.

Известна фильтрующая диафрагма с изотронной структурой пористого слоя, в которой ультратонкие волокна асбеста о скреплены друг с другом термопластичным фторсодержащим полимерным связующим; Эта диафрагма обладает повышенной стойкостью в процессе электролиза, особенно п и плотностях тока OR&5Ee

1500 А/м (1 ).

Однако известная диафрагма имеет повьциенное электросопротивление и недостаточную разделяющую способность, что приводит к ухудшению качества по- zo лучаемой щелочи.

Известна также фильтруюшая диафрат ма с анизотропной структурой по толщине пористого слоя, изготавливаемая из

2 пленки тетрафторэтилена, имеющая сквозные отверстия в форме усеченного конуса 2 g.

Такую диафрагму трудно закрепить на развернутой поверхности катода электролизера, она быстро забивается и теряет первоначальную протекаемость из-аа малого количества пор-каналов. Более того, большие размеры пор-каналов такой диафрагмы приводят к ухудшению разделяющей способности диафрагмы, что, в свою очередь, ухудшает качество электрощелочи (повышенное содержание хлората натрия в электрощелочи, низкая концентрация гидроокиси).

UeiII изобретения - снижение электросопротивления диафрагмы и повышение ее разделяющей способности, что важно в случае использования диафрагмы при плотностях тока свыше 1500 A/M .

Поставленная цель достигается тем, что в фильтруюшей диафрагме для электрохимического получения хлора и щелочи, разделяющей катоцное и анодное прост3 9965 ранство и выполненной из смеси волокон асбеста и термопластичного фгорсодержащего поппера, соотношение промежутков меж щ волокнами асбеста на сторонах диафрагмы, обращенных к анодному и катодному lrpoc rpàHñòâà, составляет

1:2»15. B этой диафрагме содержание термопластичного фторсодержашего полимера в смеси на стороне диафрагмы, обращенной к катодному пространству, io в 1,5-2 раза меньше, чем на стороне, обращенной к анодному пространству.

При таком распределении полимера в слое диафрагма облада ет большим сроком службы. 1$

Анизотропная по толщине слоя структура фильтруюшей диафрагмы препятствует заполнению диафрагмы газообразным хлором. Снижение электросопротивления диафрагмы из-эа уменьшения газонапол- 20 кения самой диафрагмы дополнительно обеспечивается эа счет увеличения промежутков между волокнами (порами) в катодном слое диафрагмы, по сравнению с промежутками между волокнами на 1$ анодной стороне диафрагмы. В этом случае соотношение размеров промежутков между волокнами на сторонах, рбращенных к анодному и катодному пространств вам, желательно иметь максимальное. $0

Практически при отработке промьыыленной технологии формования ультратонких полимерных волокон диаметром О, 1-0,2 мкм возможно изготовить диафрагму, в которой это соотношение составляет 15. Применение диафрагмы с соотношением разме.ров промежутков между волокнами с анодной и катодной сторон менее 2 малоэффективно.

Изготовление диафрагмы с анизотропной структурой по толщине пористого слоя возможно любыми известными способами, например путем последовательного осаж-! дения на катоде с помощью вакуума по

4$ меньшей мере двух монослоев, каждый из которых осаждается из суспенэий определенного состава, отличающихся степенью фибриллизации волокон и концентрацией термопластичного фторсодержащего полимера.

Пример 1. Фильтруюшая диафрагма из равномерной по толщине смеси волокон асбеста и пороыжа сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена в количестве 8 вес.%, имеющая на анод$$ ной и катодной сторонах средние размеры промежутков между волокнами 1,1 и

1,0 мкм, соответственно, испытывается

18 4 в лабораторном электролизере вертикального типа в течение 15 сут. Здесь и далее средние размеры промежутков между волокнами на различных сторонах диафрагмы устанавливаются методом продавливания пузырьков воздуха при постепенном подъеме давления через пропитанные в безводном пропиловом спирте образцы, зажимаемые в ячейке, по известному методу. Условия электролиза водного раствора хлорида натрия:

Концентрация ЯаС8 300 г/л

Температура 80 С

Плотность тока 2000 А/м

Межэлектродное расстояние 10 мм

Соотношение размеров промежутков между волокнами катодной и анодной сторон диафрагмы составляет 0,91.

В таблице приведены результаты испытаний диафрагмы.

Пример 2. Фильтруюшая диафрагма из равномерной по толщине смеси волокон асбеста и фибрилл иэ трифторхлорэтилена в количестве 10 вес.%, имеющая на анодной и катодной стороне средние размеры промежутков между волокнами

0,85 и 1,0 мкм, соответственно, испытывается в условиях, приведенных в примере 1. Соотношение размеров промежутков между волокнами катодной и анодной сторон составляет 1,18.

Пример 3. Фильтруюшая диафрагма иэ равномерной по толщине смеси волокон асбеста и порошка сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена в количестве 8 вес.%, имеющая на анодной и катодной сторонах средние размеры промежутков между волокнами 0,9 и

1,8 мкм, соответственно, испытывается в условиях, приведенных в примере 1.

Соотношение размеров промежутков между волокнами катодной .и анодной сторон составляет 2.

Пример 4. Фильтруюшая диафрагма из смеси волокон асбеста и фибрилл сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом в количестве 6 вес.% в катодной стороне и 12 вес.% в анодной стороне диафрагмы, имеющая на катодной и анодной сторонах средние размеры промежутков между волокнами 0,55 и 3,1 мкм, соответственно, испытнвается в условиях, приведенных в примерь 1.

Пример 5. Фильтруюшая диафрагма из смеси волокон асбеста и порошка политрифгорэтиленпропилена в количестJ

S . - =-996518 4 ве 6 вес.% в катодной стороне и 10 вес.% промежутков между волокнами 0,85 и в анодной стороне, имеюшая на анодной . 2,1 мкм,. соответственно, испытывается и катодной сторонах средние размеры в условиях, приведенных в примере 1.

1 (известная) 120

0,83

3,9

0,91

2 (известная) 0,67

130

3,6

1,18

3 (согласно изобретению) 0,3

120

3,4

{согласно изобретению) 130

0,24

3,3

0,5

5 (согласно изобретению) 0,27

130

3,2

0,6

2,5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 602610, кл. С 25 В 13/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 432744, кл. С 25 В 13/06, 1974 (прототип) .

Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Зака.. 855/41

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как вдо из appcTmem, резу татов испытаний, образцы диафрагмы по предлагаемому изобретению обладают. лучшей разделяюшей способностью, что

40 приводит к снижению-содержания хлората натрия в католите, и меньшим электрическим сопротивлением. Особое преимушество имеет диафрагма.по данному изобретению, если рассол подвергнуть дополнительной очистке от механических прамесей.

Формула изобретения

1. Фильтрующая диафрагма для электрохимического получения хлора и шелочи, разделяющая катодное и анодное пространства электролизера и выполненная из смеси волокон асбеста и термопластичного фторсодержашего полимера, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения электросопротивления диафрагмы и повышения разделяющей способнос- ти, соотношение размеров про межужов между волокнами асбеста на сторонах диафрагмы, обрашенных к анодному и катодному пространствам, составляет

1: (2-15).

2.Диафрагмапоп. 1, отличаю ш а я с я тем, что, с целью увеличения срока службы, содержание полимера в смеси на стороне диафрагмы, обрашенной к катодному пространству, в 1,5. 2 раза меньше, чем на стороне, обрашенной к анодному пространству.