Фильтрующая диафрагма для электрохимического получения хлора и щелочи Советский патент 1983 года по МПК C25B13/06 

(54) ФИЛЬТРУЮЩАЯ ДИАФРАГМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ЩЕЛОЧИ

1

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

Известна фильтрующая диафрагма с изотропной структурой пористого слоя, в которой ультратонкие волокна асбеста скреплены друг с другом термопластичным фторсодержащим полгалерным связу1Ощкм; Эта диафрагма обладает повышенной стойкостью в процессе электролиза, особенно при плотностях тока свыше 15ООА/м 13.

Однако известная двффрагма имеет повышенное электросопротивле1ше и недостаточную разделяющую способность, что приводит к ухудшению качества получаемой щелочи.

Известна также фильтрующая диа4ф агма с анизотропной структурой по топпвсне пористого слоя, изготавливаемая из

пленки тетрафторэтилена, имекицая сквозные отверстия в форме усеченного конуса С2 3 .

Такую диафрагму трудно закрепить на развернутой поверхности катода электролизера, она быстро забивается и теряет первоначальную протекаемость из-кза малого количества пор-«аналов. Ёолее того, большие размеры пор-4шналов такой диафрагмы приводят к ухудшению раэде}0Л5пощей способности диафрагмы, что, в свою очередь, ухудшает качество электрошелочи (повышенное содержание хлората натрия в электрощелочи, концентрация гидроокиси).

«5

Цель изобретет1ия - снижение электросопротивления диафрагмы и повышение ее разделяошей способности, что важно в случае использования диафрагмы при плотностях тока свьшхе 15ОО А/м .

20

Поставленная цель достигается тем, что в фильтрующей диафрагме для электрохимического получения хлора и щелочи, разделяющей катодное и анодное про 3транство и вьшолненной из смеси волокон асбеста и термопластичного фторсодёржа щего полимера, соотношение промежутков мемодэ волокнами асбеста на сторонах диафрагмы, обращенных к анодному и катоднсяиу пространствам, составляет 1:2-15. В этой диафрагме содержание термопластичного фторсодержащего полимера в смеси на стороне диафрагмы, обращенной к катодному пространству, в 1,5-2 раза меньше, чем на стороне, обращенной к анодному пространству. При таком распределении полимера в слое диафрагма обладает большим сроком службы. Анизотропная по толщине слоя структура фильтрующей диафрагмы препятствуе заполнению диафрагмы газообразным хлором. Снижение электросопротивления диафрагмы из-за уменьшения газонаполнения самой диафрагмы дополнительно обеспечивается за счет увеличения промежутков между волокнами (порами) в катодном слое диафрагмы, по сравнению с промежутками между волокнами на анодной стороне диафрагмы. В этом случае соотношение размеров промежутков между волокнами на сторонах, рбращенных к анодному и катодному пространствам, желательно иметь максимальное. Практически при отработке промышленной технологии формования ультратонких полимерных волокон диаметром 0,1-0,2 мк возможно изготовить диафрагму, в которой это соотношение составляет 15. При менение диафрагмы с соотношением разм .ров промежутков между волокнами с ано ной и катодной сторон менее 2 малоэффективно. Изготовление диафрагмы с анизотропн структурой по толщине пористого слоя возможно любыми известными способами например путем последовательного осаждения на катоде с помощью вакуума по меньшей мере двух монослоев, каждый из которых осаждается из суспензий определенного состава, отличающихся степенью фибршшизации волокон и концентрацией термопластичного фторсодержащего полимера. Пример. Фильтрующая диафраг ма из равномерной по толщине смеси волокон асбеста и пороиош сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена в количестве 8 вес.%, имеющая на анодной и катодной сторонах средние размеры промежутков между волокнами 1,1 и 1,0 мкм, соответственно, испытывается В лабо заторном 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 NaCP300 г/л Температура80С Плотность тока2000А/М Межэлектродное расстояние10 мм Соотношение размеров промежутков между волокнами катодной и анодной сторон диафрагмы составляет О,91. В таблице приведены результаты испытаний диафрагмы. П р и м е р 2. Фильтрующая диафрагма из равномерной по толщине смеси волокон асбеста и фибрилл из трифторхлор- этилена в количестве 10 вес.%, имеющая на анодной и катодной стороне средние размеры промежутков между волокнами 0,85 и 1,О мкм, соответственно, испытывается в условиях приведенных в примере 1. Соотношение размеров промежутков между волокнами катодной и анодной сторон составляет 1,18. П р и м е р 3. Фильтрующая диафрагма из равномерной по толщине смеси волокон асбеста и порюшка сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена в количестве 8 вес.%, имеющая на анодной и 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. Пример4. Фильтру юшая диафрагма из смеси волокон асбеста и фибрилл сополимера тетрйфторэтилена 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, соот1ветственно, испытывается в услови51х, приведенных в примерь 1. П р и м е р 5. Фильтрующая диафрагма из смеси волокон асбеста и порошка политрифторэтнленпропилена в количест59965164

ве 6 вес.% в катодной стороне и Ю вес.% промежутков между волокнами О,85 и в анодной стороне, имеющая на анодной2,1 ,мкм, соответственно, испытывается

и катодной сторонах средние размерыв условиях, приведенных в примере 1.