Нафион
Cтраница 4
Дальнейшая разработка электродов с полимерным покрытием привела к использованию почимеров, например поли ( 4-вн-нилпиридина), способных образовывать с ионами металлов координационные связи [ 154а - е ], а также к использованию ионообменных смол, например смолы Нафион, обладающих электростатическим притяжением к ионам металлов [ 154ж, з ] Комплекс металла можно вводить в полимер как до, так и носче нанесения полимерной пленки на поверхность электрода. По казано [ 154е ], что электрохимическая активность пленок сильно зависит от способа их получения. [46]
 |
Зависимость падения напряжения на мембранах МК-41 ( 1 и МФ-4СК ( 2 от концентрации NaCl в анолите. [47] |
На примере мембран нафион и МК-40 установлено, что гомогенная мембрана набухает меньше. Кроме того, набухаемость гетерогенных мембран повышается вследствие неоднородности структуры, наличия пустот между зернами связующего и ионообменной смолы. Эти же самые факторы усиливают перенос воды при электролизе. Установлено, что вода переносится преимущественно гидратированными ионами натрия при их миграции под действием электрического тока [120], и поэтому перенос направлен из анодного пространства в катодное. [48]
Хорошие электрохимические показатели, высокая термическая и химическая стойкость обусловили быстрое внедрение мембраны нафион за рубежом на многих хлорных заводах и в ряде процессов электросинтеза. Успех промышленного применения нафион вызвал появление большого числа работ по усовершенствованию такого типа мембран и созданию новых. Наиболее совершенные мембраны разработаны японскими фирмами Асахи кемикл и Асахи гласе на основе перфторуглеродных материалов с - СООН в качестве ионогенных групп. Карбоксильная группа отличается меньшей гидрофильностью, чем сульфогруп-па, и придает мембране большую ионоселективность. [49]
При этом ткань разбухает и делается непроницаемой для жидкости. Мембрана, по свойствам превосходящая Нафион, получается, если в боковую цепь вводить стиролтрифтор ид и модифицировать его металлами ( Zr, Bi, Ti, Ce, Sn, Sb) или фосфорной, молибденовой, вольфрамовой кислотами ( пат. [50]
Электролизер Дженор для электролиза соляной кислоты значительно отличается по конструкции и материалам от обычных электролизеров. В электролизере установлена ионообменная мембрана Нафион - Р, к которой крепятся активированные анод и катод. На рис. 4 и 5 показаны обычный электролизер для электролиза НС1 и электролизер Дженор соответственно. В обычном электролизере анод и катод изготавливают из графитовой плиты или блока, а в качестве разделителя применяют микропористую или тканевую поливинилхлоридную диафрагму. В этом типе электролизера отдельные потоки водного раствора соляной кислоты подают в каждую электродную камеру, а отработанную кислоту отводят для донасыще-ния. [51]
Все проведенные до сих пор испытания мембранного процесса показали, что получаемая каустическая сода содержит менее 0 1д laCI, т.е. имеет вискозную чистоту. Японские мебраны превосходят по электропроводности мембрану Нафион, но уступают ей по продолжительности срока службы. Потребление электроэнергии в мембранной ванне не увеличится по сравнению с обычной дшафрагмвж-ной вашюй, поэтому быстрота внедрения мембранного метода определяется расходами на ее изготовление и обслуживание. Необходимы еще работы по определению концентрации получаемой мембранным методом каустической соды ( Ю, 20 или 40) с целью опти-мирования расходов на выпарку и замену мембраны Уже сейчас такие установки представляют большой интерес для целлюлозно-бумажной промышленности, где большей частью требуется Ю - ный раствор чистой каустической соды. [52]
Все проведенные до сих пор испытания мембранного процесса оказали, что получаемая каустическая сода содержит менее 0 1 / 3 аС1, т.е. имеет вискозную чистоту. Японские мебраны превосхе-ят по электропроводности мембрану Нафион, но уступают ей по фодолжителыюстк срока службы. Потребление электроэнергии в тембранной ванне не увеличится по сравнению с обычной диафрашеж-во М важной, поэтому быстрота внедрения мембранного метода определяется расходами на ее изготовление и обслуживание. Не-эбходимы еще работы по определению концентрации получаемой мембранным методом каустической соды ( 10, 20 или 40) с целью опти-мирования расходов на выпарку и замену мембраны. Уже сейчас такие установки представляют большой интерес для целлюлозно-бумажной промышленности, где большей частью требуется Ю - ный раствор чистой каустической соды. ЗЬк, фирма Англо-Канадиен первая в мире на целлюлозно-бумажном заводе в г. Драйден, Онтарио, заменит установку электролиза с ртутным катодои установкой мощностью 40 7 тыс. т / год Gig, оборудованной мембранными ваннами фи. [53]
При электролизе с мембраной увеличение плотности тока приводит к росту производительности электролизера, но в то же время повышает напряжение на мембране. На рис. 3.42 представлена зависимость падения напряжения на мембране Нафион, модифицированной с обеих сторон аминами, от плотности тока. [54]
В начале 70 - х гг. были разработаны мембраны из-пер-фторуглеродных материалов / которые лишены этих недостатков. Наибольшее распространение на хлорных заводах за рубежом получила мембрана Нафион. [55]
Тенденция мембраны нафион к снижению селективности с ростом концентрации NaOH вызывается гидрофильностью сульфогруп-пы в матрице и отсутствием поперечных связей в пленке. США 4243508) для снижения набухаемости и газонепроницаемости мембрану типа нафион обрабатывать раствором активаторов в органическом растворителе. В качестве-растворителей используются ДМФА, ДМСО, N-метилпирроли-дон, этиленоксид, в качестве активаторов - полиэфирсульфоны, поливинилиденфторид, полиакриловый эфир. [56]
 |
Схема электролизера с сетчатыми турбулентными промоторами. [57] |
Схема устройства для проведения реакции электрохимического эпоксидирования гексафторпропилена представлена на рис. VII.20. Катодом служит стальная труба /, анодом-также стальная труба 5, на поверхность которой нанесен слой диоксида свинца. Между электродами 1 и 5 и катионитовой мембраной 3 марки нафион помещаются пластмассовые сетки 2 и 4, служащие турбулентными промоторами. Весь комплект помещают в трубу 6, являющуюся корпусом электролизера. [58]
Концентрацией NaCl в анолите определяется также перенос воды через мембрану в ка-толит, а перенос воды, в свою очередь, влияет на процесс электролиза и режим работы мембраны. На рис. 3.44 представлена зависимость количества воды, перенесенного через мембрану Нафион 901 из анолита в католит, от концентрации NaCl в анолите. Снижение концентрации NaCl приводит к ухудшению показателей электролиза и ускоренному разрушению мембраны. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5