Диафрагма для хлорного электролизера и способ ее изготовления

 

ОП ИСАИИЕ

И ЗОВ РЕТЕ Н-ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Соцналистмчесник республик (ii)907087 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 11. 08. 78 (21) 2663761/23-26 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет

Опубликовано 23. 02.82. Бюллетень РЬ 7

Дата опубликования описания 23 02 82 (53)М. Кл.

С 25 В 13/06

3Ъсудврственный камнтет

СССР ав делам изобретении н вткрытн11 (53) УЙК 621. 3..035 ° 31 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Е.В.Мулин, Л.И.!Орков, А.Ф.Маэанко, Ю.А.Паншин и Н.А.Бугоркова (71) Заявитель.-1

Р

f (54) ДИАФРАГМА ДЛЯ ХЛОРНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к техноло= гии злектрохимического получения хлора и щелочи, в частности к производству хлора и растворов гидроокиси щелочных металлов электролизом раствора хлорида щелочного металла в электролизере с фильтрующей диафрагмой.

Известны асбополимерные диафрагмы из асбеста с термопластичными. полимерами в качестве связующего.

В качестве термопластичных полимерных материалов используют фторпласты поливинилфторид, поливинилиденфторид, полихлортрифторэтилен, политетрафторэтилен, сополимер хлортрифторэтилена с этиленом, сополимер гексафторпропилена с тетрафторэтиленом, а также полимеры, не содержащие фтора (1 1 и (2 ) .

Недостатком известных диафрагм является невысокая их стойкость в условиях электролиза.

Известные асбополимерные диафрагмы изготавливают путем насасывания асбеста с полимером на дырчатую основу с помощью вакуума иэ пульпы асбеста, в которую доставлено термо" пластичное полимерное вещество в виде суспензии порошка или волокон.

Диафрагму сушат и подвергают термообработке при температуре размягчения или плавления полимерного вещества (1 1 и P2 ).

Недостатком известных опособов изготовления асбополимерных диафрагм является их недостаточная однородность, что не позволяет обеспечить

15 достаточчо хорошие показатели элект" ролиза.

Цель изобретения " повышение стой-. кости диафрагмы при электролизе.

Указанная цель достигается тем, l что в качестве термопластичного полимера она содержит сополимер трифторх1торэтилена с винилденфтори90708

Таблица

Хатолит, г/л

Na0H

Выход извести по току, Х

Термообработка, с

ПродолкительНапряжение, В

Хлоргаэ, Состояние диафрагмы

Полимер

01 0 ность опыта, сут

Сополимер трифторхлорэтилеиа с винилиденфторидом (ТФХ -907. (мл) 250 22

3,2 129

Поливинплфторид (ПВФ) 210 39

3,4 128

0.3 99,0 0,6

95,0 Набухала

3,5 134

0,44 97,0 2,5

3,2 140

95,5 Не набуха-. ла

Не иабуха76,9 па

Политетрафторэтилен (ПТФЭ ) 370

3,1 160

3,3 90,5 9,0

Сополимер полихлортрифтоэтипеиа с этиленам

1502 ТФХЭ н 507 этилена ) 94,0 То ае

0,9

3,12 121

300

21 дом при следующем соотношении компонентов, вес.Е:

Асбест 40-95

Сополимер трифторхлорэтилена и винил" 5 денфторида 5-60

Указанная диафрагма изготавливается путем осаждения на перфорированную основу суспензии асбеста и термопластичного полимера в вод" 10 ном растворе гидроокиси натрия,хлорида натрия и смачивателя и термообработки до температуры плавления полимерного вещества, причем используют суспензию с указанными компо- 15 нентами при следующем их соотношении г/л:

Гидроокись натрия 110-150

Хлорид натрия 160-200

Смачиватель О, 025-2, 25

Асбест 8 — 10

Сополимер трифторхлорэтилена и винилиденфторида 0,4 — 15

Вода До l л 25 и перед осаждением суспенэию выдерживают в течение 24-48 ч.

Выдерживание пульпы в течение

24-28 ч в растворе щелочи концентраПоливинилиденфторид.(ПВДФ) 180 27

Полихлортрифторэтипен (ЛТФХЭ) 370 15

7 4 цией 120-140 г/л позволяет получить однородную диафрагму. Более длительное время выдерживания пульпы не рекомендуются из-за наступающей при этом декструкции асбеста в растворе щелочи и, следовательно, ухудшения качества изготовляемой диафрагмы.

Пример 1. На дырчатые катоды насасывают в течение 15 мин при вакууме до 400 мм рт.ст. диафрагмы из пульпы асбеста (смесь асбеста марок П-3-60 и П-4-20 в соотношении .

1:1), отработанного в ролле в течение 60 м, с добавлением в пульпу асбеста суспензии,различных фторпластов со смачивателем ОП-10 в количестве 5-!5% от веса фторпласта.

Пульпу готовят на растворе 65 г/л

Na0H + 180 г/л NaC1. Количество фторпласта составляет 20% от веса диафрагмы.

В табл.! приведены показатели работы лабораторных электролизеров с окиснорутениев :ми анодами, сетчатыми катодами с изготовленными диафрагмами при плотности тока !500 А/м и

2 температуре 90 С. о

Не набуха03 97 4 I, I 960 ла

1,0 96,1 3,7 87,9 То ке

5 907087 6

Пример 2. Про.изводят изго- диафрагмы на щелочи различного состовление 5 диафрагм, как в примере тава (от 60 до 166 г/л NaOH), Диаф1, с тем отличием, что в качестве рагму посл отливки от щелочи и сушсвязующего применяют сополимер триф- ки подвергают термообработке пу:и торхлорэтилена с винилденфторидом в % 25 С в течение 2 ч. Показатели рабоЬ количестве 20Х от веса диафрагмы. ты электролизеров с изготовленными

Пульпа для насасывания диафрагмы го- диафрагмами при плотности тока товится за 24-48 ч до изготовления 1500 А/м" и 90 С показаны в табл.2.

Т а б л и ц а 2

Католит, г/л

Выход щелочи по токую%

Количество дней работы

Состояние диафрагмы после электролиза

Напряжение, В

Состав раствора для пульпы асбеста, г/л

ИаОН Иа2С103

35 0

3,23

60

100

Набухла

Не набухла

То же

94,0

3,10

100

200

96,1

3,24

180

110

96,0

3,20

120

190

140

170

96,5

3,22

96,2

3,26

165

150

3,8

166

160

Дозировка смачивателя ОП-?О равнялась 10-15% от веса фторопласта, т.е. 0,025-2,25 г/л в пульпе.

В табл.3 даны средние за месяц работы показатели работы электролизеров с изготовленными диафрагмами при плотносТи тока 1500 А/м и температуре 90 С.

Таблица 3

Выход щелочи по току, Х оказатели электролиза

Напряжение, В

Содержание в пульпе г/л одерание

Х оргаз,об/Х атолит фторпласта

Фторпласт

Асбест

С1 О Н

1аОН Na. C10

3 в диаф рагме, %

4 33 108 030 96728 05 944

5 3,15 105 0,12 98,5 1, 2 0,3 97,7

10 3,20 109 0,13 99,2 0,4 0,4 96,7

0,33

0,42

1,10

15 3,19 128 013 987 1,7 06 960

1,76

Пример 3. Изготавливают

7 диафрагм, как в примере 2, при концентрации щелочи в пульпе асбеста

140 г/л ИаОН и концентрации соли

170 г/л NaCI с тем отличием, что содержание фторопласта в диафрагме изменяется от опыта к опыту в пределах вес 4-65%, путем введения в пульпу различных количеств фторопласта. ео

129 0,35

I48 1,4

125 0,28

120 0,20

117 0,25

115 0,21

70 0,25

907087

Продолжение табл. 3

ыход щеочи по оку, %

Напряжение, В

Фторпласт

Асбест

3,20

2,50

10

97,9

3,21

15,00

9 6, 5

3,32

18,5

13l 0,32

94,0

96,5 3,2 0,3

Пример 4. Изготовляют диафрагму по технологии, описанной в примере 2, содержащую 20% сополимера трифторхлорэтилена с винилиден-! фторидом, насасыванием из пульпы в растворе 140 г/л NaOH + 180 г/л

Т а б л и ц а 4

Католит, г/л Хлоргаз, об/

Напряжение, В

ÌåВыход щелочи по току,% сяц работы

Na С10 С1 0 Н

I l4

0,21 99,3 0,5 0,2

97,9

3,23

97,1

3,32

0,25

122

0,25 96,6 1,8

0,28 97,0 1,5

0 21 98 2 ) 6

0,29 96,8 2,0

0,17 97,0 1,0

97,3

119

3,25

97,6

3,29

123

96,0

120

3,30

98,0

113

3,18

95,0

3,.12

109

96,3

0,20

107

3,35

96,0

0,27

0,24

113

95,0

120

95,8

0,33

117

94,6

0,38

107

0,28

97,6

95,7

96,6

0,26 97,9 1,3

l)3,8

Содержанге в пульпе, г/л

9 3,13

10 3,30

11 3,50

12 3,07

13 3,00

Среднее 3,21

Содер-жание фторпласта в диафрагме, %

Показатели электролиза

Католит Хлоргаз,об/%

Na0H Na C10 Cl1 Од Н

114 0,21 99,3 0,5 0,2

122 0,25 98,3 1,5 0,2

NaC1 при вакууме до 400 мм рт.ст. в течение 15 мин.

В табл.4 показаны среднемесячные

20 показатели работы электролизеров с изготовленной диафрагмой при

1500 А/м и 90 С.

40-95

Составитель Т.Барабаш

Редактор Г.Волкова Техред М. Тепер, КорректорМ.mapomH

Заказ 524/35 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,Ж-35, Раутская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 9070

Применение предлагаемой асбополимерной диафрагмы дает снижение напряжения на электролизере и повышение выхода щелочи по току.

Предлагаемый способ изготовления 5 позволяет достичь повышение стойкос" ти асбополимерной диафрагмы при электролизе

Формула изобретения

16, I. Диафрагма для хлорного электролизера, содержащая асбест и температурный фторсодержащий полимер, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости диафраг- 1S мы, в качестве термопластичного полимера она содержит сополимер трифторхлорэтилена и винилиденфторида при следующем соотношении компонентов, вес.Ж: 20

Асбест

Сополимер трифторхлорэтилена и винилденфторнда 5-60

2. Способ изготовления диафрагмы 25 по и.1, путем осаждения на перфори87 10 рованную основу суспензии асбеста и термопластичного полимера в водном растворе гидроокиси натрия, хлорида натрия и смачивателя и термообработки, отличающийся тем, что используют суспензию с указанными компонентами при следующем их соотношении в г/л

Гидроокись натрия 110-150

Хлорид натрия 160-200

Смачиватель 0,025-2,25

Асбест 8-10

Сополимер трифторхлорэтилена и винилденфторида 0,4-15

Вода До1л перед осуждением суспензию выдерживают в течение 24-48 часов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Франции У 2300145, кл. С 25 В 13/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

В 432744, кл. С 25 В 13/06, 1975 (прототип).