JPS59170281A

JPS59170281A - 希薄苛性アルカリ水溶液の電解方法

Info

Publication number: JPS59170281A
Application number: JP4407683A
Authority: JP
Inventors: Hiromu Asano; 浅野　煕; Takayuki Shimamune; 孝之島宗; Kazuhiro Hirao; 和宏平尾
Original assignee: Permelec Electrode Ltd
Current assignee: De Nora Permelec Ltd
Priority date: 1983-03-18
Filing date: 1983-03-18
Publication date: 1984-09-26
Also published as: JPS644594B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、陽イオン交換膜で区分された電解槽で鉄、ニ
ッケル又はそれらの合金を電極として用いて、希薄苛性
アルカリ水溶液を電解する方法に関する。

苛性アルカリを含む溶液は、工業上、種々の製造プロセ
ス、処理プロセス或は加工プロセスから排出される。例
えば、洋々の化学反応プロセスからの反応廃液、金属の
アルカリ処理廃液、−イオン交換樹脂再生廃液、石油精
製プロセスにおけるアルカリ処理廃液等がある。これら
の廃液から苛性アルカリを回収することはプロセスの経
済性、或は公害対策の観点から工業上重要である。

そのため、従来から、かかる廃液を処理して、苛性アル
カリを回収したシ、無害化する種々の手段が試みられて
いる・。とのような苛性アルカリ含有廃液の多くは、比
較的低濃度の水溶液であり、多くの他の、無機、或いは
有機の共存物質を含むだめ、実際上、主に経済的理由か
ら回収処理をせずに、中和等の無害化処理をして廃棄す
る場合が多い。

このような亮液から、苛性アルカリを効率良く回収する
有力な手段として陽イオン交換膜を用いての゛電解法が
知られ、例えば特開昭５２−１６８５９号には、カチオ
ン交換膜を用いた電解透析によシ、アルカリ性廃水から
アルカリのみを分離回収し、廃水を中性として排出する
アルカリ性廃水の処理方法が記載されている。

しかし、このような電解方法においては、電極、特に陽
極は、酸素発生反応に耐える高耐久性のものが要求され
、高価な貴金属や、消耗し易く製作上或は操苗上種々の
欠点のある熟鉛等を用いなければならず、１秦的に採用
し得る技術的、経済的に優れた電解技術の出現が望まれ
ていた。すなわち、鉄、ニッケル、及びステンレス等の
それらの合金は安価で、加工性も良く、従来から水電解
等において苛性アルカリ水溶液のＴｉＷｆ用電極として
用いられているが、比較的高温の高濃度水溶液において
使用できるものであシ、苛性アルカリが約１０％以下の
低濃度、特に５％以下では、電解電位の上昇により陽極
が著しく酸化され、表面に酸化物が形成されて不活性化
し、或いは更に表面が溶出する等の問題が起シ、そのま
ま低い度の苛性アルカリ水溶液の電解に鉄、ニッケル等
を電極として用いることができなかった。

本発明は、上記の問題を解決するためになさｉｔたもの
で、その目的は、安価な鉄、ニッケル等の電極を用いて
希薄苛性アルカリ水溶液を長期間安定して電解し、苛性
アルカリを効率良く回収することができる新規な電解方
法を提供することにある。

本発明は、陽極室と陰極室が陽イオン交換膜によ）区分
された電解槽のｗ５Ｉ極室に希薄苛性アルカリ水溶液を
供給して電解し、陰極室より濃厚苛性アルカリ水溶液を
回収する電解方法において、陽極及び陰極の電極材とし
て、共に、鉄、ニッケル、又はそれらの合金を用い、正
方向に所定時間通電して電解する毎に、極性を反転して
防通電量の３〜３０％の逆方向の通電を行うことを特徴
とするものである。

本発明は、上記の通υ、所定の通電量で定期的に電極の
極性を反転するととによシ、前記の目的を達成し、以下
に詳述するように鉄、ニッケル等の安価な電極を用いて
希薄アルカリ水溶液の電解を長期間安定して行うことを
可能にしたすぐれた効果を奏するものである。

本発明において用いられる電解槽は陽極室と陰極室が陽
イオン交換膜で区分されたもので、例えば前記特開昭５
２−１６８５９号に記載の如き公知の単極式、戎は複極
式等いずれの型式のものに適用できる。

本発明においては、陽極、陰極とも同じ電極材を用いる
ことができるので、特に複極式電解槽を樽成するゴわ合
、異種電極材を複合する必要がなく好都合である。

陽イオン交換膜は、電解環境下に耐える公知のいずれの
陽イオン交換膜を使用できるが、特に耐アルカリ性の良
いパーフルオロイオン交換膜等の弗素樹脂系のものが好
適でちる。

本発明においては、鉄、ニッケル又はその合金を電極材
として用いる。合金材としては、例えば炭素鋼、Ｆｅ−
Ｎｉ合金、ステンレス鋼、ＣＯ２Ｃｒ又はＭＯとの合金
等が使用できる。こ−れらの電極材は、陽極及び陰極と
も同じもので良く、また同じでなくても差支えない。

これらの電極材を用いた電極は、導電性が良く、棒、板
、網、多孔板等いずれの形状にも容易に成形することが
でき、安価である。しかし、特に希薄苛性アルカリ水溶
液の電解に用いると、従来の電解方法では陽極において
表面が徐々に酸化され、酸化物の形成等により不活性化
して、使用に耐えなくなる。

本発明は、正方向に所定時間通電して電解する毎に、Ｄ
性を反転して逆方向の通電を行えば上記した従来の問題
が解消され、長期間安定して希薄苛性アルカリ水溶液の
電解を行うことができるとの新たな知見に基いてなされ
たものである。

通電方法を示すもので、電極には正方向に所定の１尻流
値Ａで所要時間Ｔ通電される。

これに対して、本発明においては、第２図〜第４図に例
示するように正方向に電流値Ａｔ　ｌ　Ａｔ　＋Ａｓで
所定時間Ｔｔ　、Ｔｔ　、Ｔｓ逆通電て電解する毎に、
極性を反転して逆方向に所定の定流値ａｌ　１ａｆｆｉ
＋ａｓで所定の時間１．．１．．１．通電を行う。

かくすることによシ、何故上記したよう接木発明の効果
が灼されるのか必ずしも明らかではないが、定Ｊｔｌｌ
的姉逆方向の通電を行うことにより、電（′呵の不活性
化の進行が防止され、更に活性が復活されるためと考え
られる。ＯＶｃ陽極陽極−ては電解の逆行と共に形成さ
れる酸化物が還元作用を受けて消失し、活性面が復活す
ることが確認された。また、陰極表面には、通常不純物
全屈イオン等が還元析出して付着するが、逆方向の通電
により表面が清浄化される。このような清浄化作用は、
用いられている陽イオン交換股上に析出付着する障害物
の除去に対しても効果がある。

正方向の通電時間は、電解遂行の目的から可能な限シ長
いことが望ましいが、長過ぎると電極が不活性化し、更
には、逆方向の通電によっても活性の復活が困難になる
ので、一定の時間に限る必要がある。通常該時間を約１
５分以下に設定すれば安全であシ、かつ容易に電極活性
を復活することができ、長期間安定した電解を行うこと
ができる。

一方、逆方向の通電は、目的とする電解の効率を低下さ
せるので、できるだけ少い通電量とすることが望ましい
が、電極活性の復活を十分行える通電量とする必要があ
る。

通常、逆方向の通Ｎｆｆｔを正方向通電量の約３〜６０
％とすれば十分本発明の目的が達成でき効果的であるこ
とが確認された。

第２図は、本発明の電解方法における典型的な通電パタ
ーンを示し、一定電流Ａ１で所定時間Ｔ＋正方向に通電
して電解し、次に、同電流（１１１”　　Ａ＋　）で、
一定時間ｔ１逆方向に通電し、これを繰）返して所期の
電解を継続する。この場合、通電量はそれぞれＡＩ　Ｘ
Ｔｔ及び−ＡｔＸｔｔ（図中のｇｆＭ部分の面積）で表
わされ、その比は各通電時間の比のみで定まる。従って
、単に４〉性を転換する時間を制御すればよいので操作
が最も簡単である。例えばＴ１を１０分とすれば、逆方
向の通電時間ｔ１は、本発明によル１８秒〜３分程度と
なる。そして、ｔｌをその範囲の適当な時間、例えば１
分に定めて、電４ｉｆ［性がその周期で転換するように
自動タイマー等によシミ群槽の電源を自動制御して電解
を行うことが容易にできる。

第３図に示す通電パターンは、正方向の電流Ａｔ通電時
間Ｔ、に対して、逆方向の電流ａ、及び通電時間ｔ２の
何れも変えて電解を行う例である。

また、第４図如示ずものは、正給よび逆方向の通電時間
Ｔ１を同じにしく　ｔｓ　＝Ｔｓ　）　、通！！電流を
正方向Ａ８に対して逆方向のよシ小さいａ！として電解
を行う例である。

このように、本発明においては周期的に、逆方向の通電
量が、正方向のそれの約３〜３０％となるものでおれば
いずれの通電方法でもよい。

実施例陽イオン交換膜（商品名ナフィオン３１５、デーボン社
製）で区分された電解槽を構成し、ｈす極及び陰極とも
厚さ１型のステンレス板（ＳＵ８５１６　）を電極材と
して用いた。陽極室に０．５％Ｎ　ａ　ＯＨ水溶液を供
給し、温度６０℃、電流密度３０　Ａ／　ｄ　ｍ”で第
２図に示す通電パターンにより逆方向の通電時間を変え
て電解を行った。

陰極室には頭初１０％ＮａＯＨ水溶液を満たし、以後陽
極室から０．２％ＮａＯＨ水溶液を排出し、陰極室から
１２％ＮａＯＨ水溶液を抜き出すようにした。その結果
を第１表に示す。

岡、電極ダｆ命の判定は、電解電圧が初期値より２．Ｏ
Ｖ上昇する時点によル行った。

第１表第１表の結果から明らかのように、周期的に逆方向の通
電を行うことによシミ極寿命が飛目的に向上することが
わかる。また、逆方向の通電量が多くなると′ｒｒｔ、
極寿命は延びるが、全体の電解効率が低下するので、電
解効率を５０％以上に維持するためには、逆方向の通電
量を正方向のそれの約３〜３０％程度とすればよい。

実施例２陽極及び陰極ともＮｉ板を使用した以外は実施例１と同
様にりｉ群槽を措成し、門極室には４％ＮａＯＨ水溶液
を供給し、２％ＮａＯＨ水溶液をξト出し、陰極室から
１２％ＮａＯＨ水溶液を抜き出して同様に電解を行った
。その結果を第２表に示す。

第２表

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来法による通常の通電パターンを示す説明
図、第２図、第３図および第４図は本発明による通電パ
ターンを例示する説明図である。Ａ　、ＡＩ　、Ａｍ　、Ａｍ　：　　正方向通電電流値
ａｌ　＋　ａ２　ＨａＳ　　　：　　逆方向通電電流値
Ｔｒ　Ｔｌ　＋　Ｔｔ　＋　Ｔｓ　　：　　正方向通電
時間ｔＩ、ｔ３．ｔ３：　　逆方向通電時間１よ劇

Claims

【特許請求の範囲】

（１）陽極室と陰極室が陽イオン交換膜によ）区分され
た電解槽の陽極室に希薄苛性アルカリ水溶液を供給して
電解し、陰極室より濃厚苛性アルカリ水溶液を回収する
電解方法において、陽極及び陰極の電極材として、鉄、
ニッケル、又はそれらの合金を用い、正方向に所定時間
通電してｆ！解する毎に、極性を反転して該通電↑の３
〜３０９ｇの逆方向の通電を行うことを０徴とする希薄
苛性アルカリ水溶液の！解方法。
（２）供給する水溶液の苛性アルカリ濃度が１０％以下
である請求の範囲第（１）項の方法。
（３）　　正方向の通電時間が１５分以下である請求の
範囲第（１）項の方法。
（４）陽極室に、石油精製プロセスにおける苛性アルカ
リ処理廃液を供給する請求の範囲第（１）項の方法。