Комбинированная мембрана - SU710519A3

Описание

(54) КОМБИНИРОВАННАЯ МЕМБРАНА ным электрическим сопротивлением составляет малую часть толщины мемб раны и, следовательно, вызванное этим слоем увеличение полного удель ного сопротивления относительно мал Преимущества при использовании барь ного СЛОЯ превосходят недостаток, связанный с высоким эквивалентным весом полимера, имеющего высокое электрическое удельное сопротивлени Хотя полимер с высоким эквивален ным весом может составлять не более одной трети толщины мембраны, наиболее желательно, чтобы этот полимер составлял не более одной пятой или одной десятой толщины ее. Поскольку полимер с высоким эквивалентным весом обладает барьерными свойствами для анионов, проходящих от катода электролитического элемента к аноду,-то полимер должен образовывать непрерывный слой. Тре буемая толщина составляет 0,5 мм. Толщина слоя может изменяться в зависимости от эквивалентного веса используемого полимера, чем выше эквизалентный вес, тем сильнее проявляются барьерные, свойства для про . ходяишх анионов. Например, прие1ишем эхвивалентные веса 2000 или больше. Поскольку электрическое удельное . сопротивление возрастает с ростом эквивалентного веса, то с целью обе печения минимума потребляемой мощности наиболее . желательно использовать возможно более тонкий барьер ный слой. Различие эквивалентных весов полимеров , образующих две части составной мембраны, должна быть не менее 250. Основная часть составной мембран имеет низкий эквивалентный вес напр мер IOOO или более. Хотя желателен низкий эквивалентный вес, полимеры со слишком низкими эквивалентными весами абсорбируют слишком большое количество воды, что снижает их механические свойства. С точки зрени изготовления желательно, чтобы экви валентный вес составлял 1000-1500. .Полная толщина мембраны изменяет ся в зависимости от используе лых ионообменных групп, эквивалентных весов полимера, необходимой прочнос тц мембраны типа и условий работы электролитических элементов и т.д. Обычно нижний предел толщины состав ной мембраны 3 мм, а предпочтительн 4 .мм. Верхнего предела для толщины пленки не существует(за исключением практических соображений) . НаприMepf увеличение электрического сопротивления приводит к чрезмерной толщине пленки. Кроме того, повышен вес полимера приводит к повышенной стоимости. - Как уже указыйалось составная мембрана особенно полезна при произ водстве галогенов и гидроокисей металлов , из щелочных или щелочноземельных металлов. Пример. В этом и последую , uifix примерах мембраны с определенными удельными эквивалентными весами получают , из исходного сополимера, полученного из четырехфтористого этилена и tPj CFO(iF2 t,FO(iFjClF2 OiP Сополимер превращают в ионную форму с сульфидной группой вида SOg в процессе работы хлорно-щелочного эле-мента . Составную мембрану, состоящую из пленки толщиной 1/2 мм с эквивалентным весом 1700 и пленки толщиной 4 мм с эквивалентным весом 1100, наносимых слоями на пленку ткани Т-12, помещают Б лабораторный хлорно-щелочной элемент между двумя плоскими металлическими электродами. Используемые электроды .представляют собой сетчатый катод из нержавеющей, стали и устойчивый титановый сетчатый анод, покрытый окислом благородного метапла. Расстояние между пленкой и каждым из электродов составляет приблизительно 1/8 дюйма. Со стороны анода в элементе цирку-. лирует горячий (80°С) водный раствор хлористого натрия, весовая концентрация которого поддерживается на уровне 12-15%. Концентрация каустика горячего () каталита поддерживается на уровне 5-7 н.,что достигается непрерывным добавлением воды в католит. После того, как температура элемента достигнет 80°С, через элемент пропускают ток, величина которого состайляет 2 А на 1 кв. дюйм мембраны. После трех дней непрерывной работы найдена эффективность гальванического элемента путем определения количества полученного каустика как функции количества электричества , прошедшего через элемент. Найденная эффективность составляла 85,6%. Напряжение на гальваническом элементе 4,43 В, а концентрация каустика католита 7,1 и. .Потребление энергии 1,775 кВт-ч на 1 фунт {454 г) хлора. П р и м е р 2 (сравнительный) . Составную мембрану, состоящую из пленки толщиной 5 мм с эквивалентным весом 1200, наносимой послойно на слой ткани Т-12, устанавливают в лабораторном хлорно-щелочном гальваническом элементе, описанном в примере 1. После двух дней непрерывной работы определяют эффективность гальванического элемента, которая составила 47,2%. Напряжение 3,34 в, а концентрация каустика 6 н.

После дополнительных пяти дней непрерывной работы эффективность элмента оказалась 46,4%. Напряжение 3,32 В, а концентрация каустика 6,8 н.

Этот последний пример показывает что потребление энергии составило 2,427 кВт.ч на 1 фунт хлора.

Примерз (сравнительный). Составную мембрану, состоящую из пленки толщиной 5 мм с эквивалентным весом 1100, наносимой послойно на СЛОЙ ткани Т-12, устанавливают в лабораторном хлорно-щелочном гальваническом элементе, описанном в примере 1. После трех дней непрерывной работы определяют эффективность гальванического элемента, которая составила 38,6%. Напряжение на гальваническом элементе 3,32 В, а концентрация каустика в католите 5,4 н.

Потребление энергии 2,950 кВт-ч на 1 фунт хлора.

Формула изобретения Комбинированная мембрана, состоящая из двух слоев фторированного катионообменного полимера с боковыми цепями, содержащими сульфонильные группы в ионообменной форме, отличающаяся тем, что, с целью придания мембране улучшенного барьерного эффекта по отношению к

0 анионам и улучшенной эффективности потоку, первый слой составляет от 1/10 до 1/3 толщины мембраны и содержит фторированный катионообменный полимер с эквивалентным весом на

5 250-700 большим эквивалентного веса полимера второго слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 3784399, 0 кл. С 25 В 13/08, опублик. 1973.

Реферат

Формула