СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТОЙ ДИАФРАГМЫ ИЗ ХЛОРИНОВОЙ ТКАНИ Российский патент 2000 года по МПК C25B13/08 

Изобретение относится к электрохимическому производству, в частности к изготовлению диафрагм синтетических тканей, и может найти применение в машиностроении, автомобилестроении, приборостроении, где применяются агрессивные растворы, т.е. для регенерации электролитов, отработанных растворов травления, активации, пассивирования, осветления и др.

Известен способ изготовления катионообменной мембраны по патенту РФ N 1116979, кл. C 25 B 13/08, 1984 г. для получения адипонитрила электрохимическим восстановлением акрилонитрила, включающий изготовление пряжи из стекловолокна, складывания ее, изготовление ткани из пряжи, нанесение на ткань ионообменного материала и дополнительную высокообъемную текстурированную обработку.

Недостатком данного способа является нестойкость ионообменной мембраны в растворах хромового ангидрида с серной кислотой.

Кроме того, малый размер пор, составляющий 2 • 10^-5 - 1 • 10^-6мм, снижает гидравлическую проницаемость мембраны, составляющую 1 • 10^-6 см • сек • Н^-1, т.е. увеличивает сопротивление мембраны, что приводит к дополнительным энергозатратам при электролизе.

Известен способ изготовления пористой диафрагмы из синтетической ткани и устройство для осуществления по а.с. N 983152, МКИ C 25 B 13/08, опубликованному в 1982 г. (прототип).

Согласно упомянутому способу, включающему обработку ткани в жидкости и термообработку, перед обработкой ткань подвергают складыванию, в качестве жидкости используют смесь ацетона с водой или метакрезол, а термообработку проводят после выдерживания в жидкости при температуре от 80^oC до температуры плавления волокна.

Недостатком данного способа является большая гидравлическая проницаемость диафрагмы, составляющая 1 • 10^-4 см • сек • Н^-1, и связанный с этим недостаточный ресурс, равный 1835 часов.

Большая гидравлическая проницаемость диафрагмы по прототипу приводит к смешиванию раствора в перерыве между электролизом.

Кроме того, обработка хлориновой ткани в смеси ацетона с водой снижает стойкость диафрагмы в растворах, применяемых при электролизе, что приводит к снижению ее ресурса.

Технический эффект - уменьшение гидравлической проницаемости, увеличение химической стойкости диафрагмы при сохранении ее жесткости, улучшение качества и долговечности диафрагмы.

Указанный технический эффект достигается тем, что в способе изготовления пористой диафрагмы из хлориновой ткани, включающем термообработку, ткань дополнительно спрессовывают, причем термообработку ткани проводят одновременно с прессованием, при этом хлориновую ткань складывают вдвое и помещают в пресс, разогретый до 80 - 90^oC, равномерно повышают температуру до 100 - 110^oC в течение 5 - 10 мин, затем прессуют при 100 - 110^oC и (4 - 12) • 10⁵ Па в течение 5 - 10 мин, после чего пресс охлаждают до 80 - 90^oC и извлекают полученную пористую диафрагму.

Способ осуществляется следующим образом.

Хлориновую ткань складывают вдвое и закладывают в пресс, например, марки "Пасседент" (США), плиты которого разогреты до 80 - 90^oC.

При увеличении количества слоев хлориновой ткани, подвергаемой прессованию, имеет место возрастание плотности диафрагмы, что приводит к замедлению электролиза.

При изготовлении диафрагмы из одного слоя хлориновой ткани наблюдается смешение раствора.

Эксперименты показали, что оптимальный интервал температур, при котором хлориновая ткань закладывается в пресс, составляет 80 - 90^oC.

При закладывании хлориновой ткани в пресс при температуре менее 80^oC увеличивается время процесса изготовления пористой диафрагмы, т.е. уменьшается производительность, при температуре, превышающей 90^oC, имеет место неравномерная усадка ткани, съеживание, деструкция материала, не позволяющая получить диафрагму с упорядоченной структурой.

Эксперименты показали, что оптимальным режимом прессования хлориновой ткани является интервал температур 100 - 110^oC и давления (4 - 12) • 10⁵ Па.

Период прессования составляет 5 - 10 мин.

В случае прессования при температуре менее 100^oC полученная пористая диафрагма не обладает необходимой плотсностью, что приводит к смешиванию раствора.

При температуре прессования, превышающей 110^oC, имеет место увеличение плотности диафрагмы, что приводит к замедлению или прекращению электролиза.

При величинах давления в прессе менее 4 • 10⁵ Па имеет место вздутия на поверхности полученной пористой диафрагмы, при величинах давления, превышающих 12 • 10⁵ Па улучшение качества не наблюдается, кроме того, требуются дополнительные энергозатраты.

Экспериментально доказано, что оптимальным периодом прессования является 5 - 10 мин. При прессовании в течение времени, меньшим 5 мин наблюдаются неопрессованные участки, отслоения. Увеличивать время прессования более 10 мин нецелесообразно, т.к. это ведет к ухудшению качества пористой диафрагмы из-за увеличения ее плотности.

Изготовленная по предлагаемому способу диафрагма может быть использована в качестве перегородки в устройствах для электрохимических процессов, будучи жестко закрепленной на раме или на обечайке.

Предложенный способ термообработки и прессования согласно заявленному позволяет получить равномерную усадку материала.

Равномерный разогрев и охлаждение плит в выбранном интервале температур и выбранный режим прессования хлориновой ткани позволяют получить пористую диафрагму с равномерной усадкой с размерами пор, составляющими 1 • 10^-4 - 1 • 10^-5 мм, и гидравлической проницаемостью, равной 1 • 10^-5 см • с • н^-1, а также исключение химического воздействия на материал, имеющего место в способе по прототипу, повышает ресурс полученной пористой диафрагмы до 2780 часов, делая ее более долговечной.

Достигнутый размер пор исключает смешивание раствора и не требует дополнительных энергозатрат при проведении электрохимических процессов.

Изобретение относится к электрохимическому производству, в частности к изготовлению диафрагм из синтетических тканей, и может найти применение в машиностроении, где применяются агрессивные растворы, т.е. для регенерации электролитов, отработанных растворов травления, активации, пассивирования, осветления и др. Способ изготовления пористой диафрагмы из хлориновой ткани включает термообработку ткани одновременно с прессованием, при этом хлориновую ткань складывают вдвое и помещают в пресс, разогретый до 80-90°С, равномерно повышают температуру до 100-110°С в течение 5-10 мин, затем прессуют при 100-110°С и (4-12) • 10⁵ Па в течение 5-10 мин, после чего пресс охлаждают до 80-90°С и извлекают полученную пористую диафрагму. Способ обеспечивает уменьшение гидравлической проницаемости, увеличение химической стойкости диафрагмы при сохранении ее жесткости, т.е. улучшение качества и долговечности диафрагмы.

Способ изготовления пористой диафрагмы из хлориновой ткани, включающий термообработку, отличающийся тем, что ткань дополнительно спрессовывают, причем термообработку ткани проводят одновременно с прессованием, при этом хлориновую ткань складывают вдвое и помещают в пресс, разогретый до 80 - 90^oС, затем равномерно повышают температуру до 100 - 110^oС и прессуют в этом интервале температур при давлении (4 - 12) • 10⁵ Па в течение 5 - 10 мин, после чего пресс равномерно охлаждают до 80 - 90^oС и извлекают диафрагму.