Фильтрующая диафрагма для электрохимического получения хлора и щелочи

.1Изобретение 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 тодное пространство электролизера.Известна фильтрующая диафрагма с изотроц структурой пористого слоя, в которой ультратонкие волокна асбеста скреплены друг с другом термопластичным фторсодержащим полимерным связующим; Эта диафрагма обладает повышенной стойкостью в процессе электролиза, особенно пи плотностях тока свыше 1500 А/м 1 .Однако известная диафрагма имеет повьпиенное электросопротивление и недостаточную разделяющую способность, что приводит к ухудшению качества получаемой щелочи.Известна также фильтрующая диафратъ. ма с анизотропной структурой по толщине пористого слоя, изготавливае пленки тетрафторэтилена, имеющая сквозные отверстия в форме усеченного конуса 21.Такую диафрагму трудно закрепитьна развернутой поверхности катода электролизера, она быстро забивается и теряет первоначальную протекаемость из-аамалого количества пор-каналов. Болеетого, большие размеры пор-каналов такойдиафрагмы приводят к ухудшению разделяющей способности диафрагмы, что, всвою очередь, ухудшает качество электрощелочи (повышенное содержание хлоратанатрия в электрощелочи, низкая концентрация гидроокиси)Цель изобретения - снижение электросопротивления диафрагмы и повышениеее разделяющей способности, что важнов случае использования диафрагмы при 20 плотностях тока свыше 1500 А/м .Поставленная цель достигается тем,что в фильтрующей диафрагме для электрохимического получения хлора и щелочи,разделяющей катодное и анодное простка мая из(54) ФИЛЬТРУЮЩАЯ ДИАФРАГМА ДЛЯ ЭЛЕКТ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ШЕЛОЧИ3 9965ранство и выполненной из смеси волоконасбеста и термопластичного фгорсодержащего полвечера, соотношение промежутковмежщ волокнами асбеста на сторонахдиафрагмы, обращенных к анодному икатодному пространствам, составляет1:215. В этой диафрагме содержаниетермопластичного фторсодержашего полимера в смеси на стороне диафрагмы,обращенной к катодному пространству, 1 Ов 1,5-2 раза меньше, чем на стороне,обращенной к анодному пространству.При таком распределении полимера вслое диафрагма облада ет большим сроком службы. 15Анизотропная по толщине слоя структура фильтруюшей диафрагмы препятствуетзаполнению диафрагмы газообразным хлором. Снижение электросопротивлениядиафрагмы из-эа уменьшения газонаполкения самой диафрагмы дополнительнообеспечивается эа счет увеличения промежутков между волокнами (порами) вкатодном слое диафрагмы, по сравнениюс промежутками между волокнами на 2 Занодной стороне диафрагмы. В этом случае соотношение размеров промежутковмежду волокнами на сторонах, рбращенных к анодному и катодному пространсчвам, желательно иметь максимальное. ЗйПрактически при отработке промышленнойтехнологии формования ультратонких полимерных волокон диаметром 0,1-0,2 мкмвозможно 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,40Изготовление диафрагмы с анизотропной структурой по толщине пористого слоя возможно любыми известными способами, например путем последовательного осаж/дения на катоде с помощью вакуума по4 меньшей мере двух монослоев, каждый из которых осаждается из суспенэий определенного состава, отличающихся степенью фибриллизации волокон и концентрацией термопластичного фторсодержащего полимера.П р и м е р 1. Фильтрующая диафрагма из равномерной по толщине смеси волокон асбеста и порошка сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена в количестве 8 вес.%, имеющая на анодЯ ной и катодной сторонах средние размеры промежутков между волокнами 1,1 и 1,0 мкм, соответственно, испытывается 18 4в лабораторном электролизере вертикального типа в течение 15 сут. Здесь и далее средние размеры промежутков междуволокнами на разаичных сторонах диафрагмы устанавливаются методом продавливания пузырьков воздуха при постепенномподъеме давления через пропитанные вбезводном пропиловом спирте образцы,зажимаемые в ячейке, по известному методу. Условия электролиза водного раствора хлорида натрия:Концентрация МаС 8 300 г/лТемпература 80 СПлотность тока 2000 А/мМежэлектродноерасстояние 10 ммСоотношение размеров промежутковмежду волокнами катодной и анодной сторон диафрагмы составляет 0,91,В таблице приведены результаты испытаний диафрагмы.П р и м е р 2. Фильтрующая диафрагмаиз равномерной по толщине смеси волокон асбеста и фибрилл иэ трифторхлорэтилена в количестве 10 вес.%, имеющая на анодной и катодной стороне средниеразмеры промежутков между волокнами0,85 и 1,0 мкм, соответственно, испытывается в условиях, приведенных в примере 1. Соотношение размеров промежутковмежду волокнами катодной и анодной сторон составляет 1,18.П р и м е р 3. Фильтруюшая диафрагма иэ равномерной по толщине смесиволокон асбеста и порошка сополимератетрафторэтилена и гексафторпропилена вколичестве 8 вес.%, имеющая на аноднойи катодной сторонах средние размерыпромежутков между волокнами 0,9 и1,8 мкм, соответственно, испытываетсяв условиях, приведенных в примере 1,Соотношение размеров промежутков между волокнами катодной .и анодной сторонсоставляет 2,П р и м е р 4, Фильтруюшая диафрагмаиз смеси волокон асбеста и фибрилл сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом в количестве 6 вес,% в катоднойстороне и 12 вес,% в анодной сторонедиафрагмы, имеющая на катодной и анодной сторонах средние размеры промежутков между волокна,ми 0,55 и 3,1 мкм,соответственно, испытывается в условиях,приведенных в примерь 1,П р и м е р 5. Фильтруюшая диафрагма из смеси волокон асбеста и порошкаполитрифгорэтиленпропилена в количест(согласизобретению) 2,5 30 Как видно из представленных резуль- ти, соотношениетатов испытаний, образцы диафрагмы между волокнами апо предлагаемому изобретению обладаютдиафрагмы, обращелучшей разделяющей способностью, что катодному простра40приводит к снижению содержания хлората 1:(2-15).натрия в католите, и меньшим электри, Диафрагма по и.ческим сопротивлением. Особое преимуще- ю щ а я с я тем, что,уство имеет диафрагма по данному изобате- . ния срока службы, содтению, если рассол подвергнуть дополни- в смеси на стороне дительной очистке от механических преуесей. ной к катодиому прост4ф о р м у л а и з о б р е т е н и я . 2 раза меньше, чем на1. фильтрующая диафрагма для элек- ной к анодному пространтрохимического получения хлора и щелочи,разделяющая катодное и анодное пространства электролизера и выполненная изсмеси волокон асбеста и термопластичного фторсодержащего полимера, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюснижения электросопротивления диафрагмы и повышения разделяющей сп И ( ов размеров про межуж сбеста на сторонах нных к анодному и нствам, составляет 1, о тлис целью уве личеопимера5 ржани фрагм браш раис тву сторо с формюууии е угри эксперт етельство С 5 В 13/02, етельство С 5 В 13/06,Источники инпринятые во внимани1. Авторское свид602610, кл. С 22. Авторское свидИф 432744 э ел.С 2прототип).Тираж 641 П ССР 978, ССР974 особнос- ка. 855/ ясное ИИП илиад ППП "Патент ороа, ул. Проектная,5 . : =М 8818 4 ве 6 вес.% в катодной стороне и 10 вес.% промежутков между волокнами 0,85 и в анодной стороне, имеющая на анодной . 2,1 мкм,. соответственно, испытывается и катодной сторонах средние размеры в условиях, приведенных в примере 1.