Способ получения пористой диафрагмы для электролиза Советский патент 1976 года по МПК B01D13/02 B29D27/08 C08J9/06 C08K5/42 

Асбест100 Фторированная смолав сухом виде60- 200 Порофор200-1400 Перемешивают в течение 1-20, предпочтительно 5-10 мин, при определенной скорости Конечная концентрация суспензии может быть установлена путем добавления воды. Политетрафторэтиленовый латекс представляет собой обычно суспензию норядка 60% по литетрафторэтилена в воде. Он может быть заменен другими дисперсиями фторированных смол (смесь тетрафторэтилен-гексафторпроиилен, полихлортрифторэтилен и т. д.). Используемым порофором может быть карбонат кальция, коллоидная окись алюминия, металлические окиси или все продукты, которые могут быть удалены растворителем или разложением. Порофор должен иметь хорошо определенную гранулометрию. Предпочтительно используют карбонат кальция, образованный частицами со средним диаметром 2-25 мк. Для изготовления плоской диафрагмы, гомогенную и стабильную смесь ее вышеуказанных составляюш.их выливают на тонкую (сетку) решетку в таком количестве, что получают желаемую толщину. Затем фильтруют под вакуумом, полученную форму снимают с решетки, затем высушивают. Это высушивание осуществляется при температуре выще 100 порядка 150°С в течение 24 час. Затем спекают пластину путем внесения ее в печь при температуре выше точки плавления фторированного полимера, предпочтительно на 25-75°С, в течение 2-20 мин, иредпочтительно порядка 6-10 мин. Выбранная температура зависит от продолжительности обжига, но также от толщины и состава диафрагмы. После охлаждения погружают эту пластину в водный 10-20%-ный раствор слабой кислоты в течение 24-72 час в зависимости от толщины для удаления порофора используют предпочтительно уксусную кислоту, но также и другие слабые кислоты могут быть использованы с тем же успехом. Затем промывают водой полученную диафрагму для удаления кислоты и хранят ее под водой во избежание ее затвердевания. Пример 1. Готовят суспензию волокон асбеста, содержащего, г: Асбест со средней длиной волокон 1-2 мм100 Вода 900 Диоктилсульфосукцинат натрия (75%-ный в спирте)5 Диспергируют в течение 50 мин с помощью мешалки возвратно-поступательного типа. Затем добавляют 130 г политетрафторэтилена в форме латекса (60% сухой остаток) и 930 г карбоната кальция. Эту смесь перемешивают в течение 5 мин, затем разбавляют водой в количестве 8300 г; гомогенизируют в течение мин с помощью аппарата возвратно-поступательного типа. Отжимают 387 г этой суспензии на фильтре на 1 дм (бронзовой сетке с отверстиями 40 меш, соблюдая следующий заданный режим вакуума. Время, минДекантация 2Под давлением 20 мм рт. ст. 2Под давлением 300 мм рт. ст. 10Под давлением 740 мм рт. ст. Полученный образец снимают с рещетки и ысушивают в сушильном шкафу при 150°С в ечение 24 час. Затем термообрабатывают в ечи, при 360°С, в течение 7 мин. Удаляют арбонат кальция в 10%-ной уксусной кислое в течение 24 час и затем в 20%-ной уксусой кислоте в течение 48 час. Промывают воой полученную диафрагму. Диафрагма имеет следующие характеристии:Толщина, мм2,75 Относительная нрочность2,2 Сопротивление расстоянию во влалч.ном состоянии, кг/см 11,7 Относительная нрочность выражается отноением прочности среды, образованной диарагмой, пропитанной электролитом, к прочости той же среды, образованной только лектролитом. Эта диафрагма использована в качестве сеаратора при электролизе раствора хлористоо натрия с нолучепием следующих результаов (электроды) были образованы из решети - платинированной титан со стороны аноа и железа со стороны катода, и располоенными на расстоянии 5 мм. Плотность тока, Температура, °С85 Напряжение в ячейке при равновесии спустя несколько дней, в2,95 Состав щелока, г/л: едкий натр120-125 хлораты0,3-0,4 Жидкий наполнитель для диафрагмы, см воды11 Пример 2. Используют тотже способ. Состав суспензии следующий, г: Асбест100 Вода900 Диоктилсульфосукцинат5 Политетрафторэтилен180 Карбонат кальция1120 Вода для разбавления8300 Конечные характеристики диафрагмы (383 г спензии на дм) следующие.

Толщина, мм2,85 Сопротии.чеиие растяжению,

кг/см (влажная)9,7

Относительная прочность2,0

Результаты электролиза при 25 а/дм и 5°С.

Напряжение в ячейке при

равновесии, в3,1

Состав щелока, г/л: NaOH135-140

хлораты0,4-0,6

Жидкий наполнитель для диафрагмы, см11

Пример 3. Используюттот же самый пособ осуществления.

Состав суспензии следующий, г:

Асбест 100

Вода900

Диоктилсульфосукцинат5

Политетрафторэтилен100

Карбонат кальция800

Вода для разбавления8300

Конечные характеристики диафрагмы (387 г успензии на дм) следующие:

Толщина, см2,95

Относительная прочность2,7

Сопротивление растяжению во влажном состоянии, кг/см 11,3

Результаты электролиза при 25 а/дм и 5°С.

Напряжение в ячейке при

равновесии, в3,2

Состав щелока, г/л: NaOH130-140

хлораты0,2-0,3

Л идкий наполнитель для

диафрагмы, см28- 29

Пример 4. Используют такой же способ существления.

Состав суспензии следующий, г:

Асбест100

Вода900

Диоктилсульфосукцинат7,5

Политетрафторэтилен100

Карбонат кальция400

Вода для разбавления3400

Конечные характеристики диафрагмы (150 г успензии на дм) следующие:

Толщина, мм2,0

Относительная прочность4,2

Сопротивление растяжению во влажном состоянии, кг/см (влага)13,6

Результаты электролиза при 15 а/дм и 5°С.

Напряжение в ячейке при равновесии, в1,15

Состав (моющего раствора) щелока, г/л:

NaOH130

Хлораты0,3-0,5

Жидкий наполнитель для диафрагмы, см15

Пример 5. Используют тот же способ. Состав суспензии следующий, г:

Асбест100

Вода1800

Диоктилсульфосукцинат5

Политетрафторэтилен100

Карбоната патрия800

Вода7400

Характеристики диафрагмы (195 г суспензии на ) следующие:

Толщина, мм1,55

Относительная прочпость1,7

Сопротивление растяжению во влажном состоянии, кг/см 9,8

Результаты электролиза при 50 а/дм и 85°С.

Напряжение в ячейке при

равновесии, в3,35

Состав (моющего раствора)

щелока, г/л: NaOH120

Хлораты0,6-0,8

Жидкий наполнитель для

диафрагмы, см8-10

Пример 6 (сравнительный). Используют тот же способ осуществления, но без использования поверхностно-активного вещества. Суспензия нестабильна, дисперсия более слабая. Полученные диафрагмы механически менее устойчивы и заметно хуже результаты при электролизе.

Состав начальной суспензии следующий, г: Асбест100

Вода900

Поверхностно-активное вещество О

Политетрафторэтилен180

СаСОз1120

Вода для разбавления8300

Характеристики диафрагмы (387 г суспензии на дм) следующие:

Толщина, мм3,05

Относительная прочность1,9

Сопротивление растяжению во влажном состоянии, кг/см3,0

Результаты электролиза при 25 а/дм и 85°С:

Напряжение в ячейке при равновесии, в3,15 Состав щелока (моющего раствора), г/л:

NaOH130

Хлораты2,0

Л идкий наполнитель для диафрагмы, см1 П р и мер 7. Используют тот же спо осуществления. Перед фильтрованием бронзовой решетке, металлической из ст создают квадратное отверстие 450 мк. Эта шетка остается введенной на катодную верхность диафрагмы. Состав суспензии следующий, г: у сбест100 Вода900 Диоктилсульфосукцинат5 Политетрафторэтилен180 Карбонат кальция1120 Вода для разбавления5000 Характеристики диафрагмы (300 г сусп зии на ДМ-) следующие: Толщина, мм3,15 Относительная прочность1,8 Сопротивление растяжению во влажном состоянииБез изменения Результаты электролиза ири 25 а/дм 85°С. Напряжение в ячейке при равновесии, в3,25 Состав (моющего раствора) щелока, г/л NaOH125-130 хлораты0,2 Жидкий наполнитель для диафрагмы, см15- 20 Пример 8. (Диафрагма на пальце стержне). Используют тот же самый спо осуществления, но без разбавления маточ го раствора. Состав суспензии следующий, г: Асбест-длинные волокна (10- 50 мм) Вода Диоктилсульфосукцинат Политетрафторэтилен Карбонат кальция Осаждение на пальце. Катод, образован пальцем (стержнем) 70X70X22 мм, тка и каландрированный с рещеткой, погруж ся в суспензию. Пропитку проводят под куумом: 1 мин, для каждой точки вакуума (100-200-300- 400--500- -700 мм рт. ст.). Удаленный из ванны палец, иоверхность которого покрыта гомогенным осадком суспензии, отжимают под вакуумом в течение 20 мин. После высушивания в сушильном шкафу при 150°С в те.чение 24 час выдерживают при 300-310°С в |ечение 12 мин, затем при 365°С в течение 7 мин. Удаляют карбонат в 20%-ной уксусной кислоте, ингибированной 2% фенилтиомочевины, в течение 4 дней. Палец, покрытый диафрагмой толщиной 3 мм, помещают в электролизер, между двумя анодами (на расстоянии 6,35 мм) из титана, покрытого благородными металлами. В первом опыте, межполюсное расстояние D фиксируется на 5-6 мин, во втором - 13- 14 мин. Результаты, полученнные при равновесии, при 25 а/дм и 85°С следующие: Напряжение в ячейке для D 5-6 мм, в3,2-3,1 То же для D 13-14 мм, в 3,4-3,5 Состав (моющего раствора) щелока, г/л: NaOH125 хлораты0,7-0,9 Жидкий наполнитель для диафрагмы, см20-25 Формула изобретения Способ получения пористой диафрагмы для электролиза смешением водной суспензии асбестового волокна с водной дисперсией фторсодержащей смолы и порообразователем, фор.ированием слоя на сетке из полученной смеси, сушкой, термообработкой и удалением порообразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшеиия эксплуатационных и прочностных свойств диафрагмы, смешение проводят в присутствии аниоиного сульфониевого поверхностно-активного вещества, и термообработку, осуществляют при температуре на 25-75°С выше температуры плавления смолы в течение 2-20 мин. 1. Пат. ФРГ № 2140714, кл. 39 Ь 1/34 от 1971 г.