[go: up one dir, main page]

PL90034B1 - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
PL90034B1
PL90034B1 PL1974172880A PL17288074A PL90034B1 PL 90034 B1 PL90034 B1 PL 90034B1 PL 1974172880 A PL1974172880 A PL 1974172880A PL 17288074 A PL17288074 A PL 17288074A PL 90034 B1 PL90034 B1 PL 90034B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
anode
cathode
chamber
compartment
buffer
Prior art date
Application number
PL1974172880A
Other languages
Polish (pl)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Publication of PL90034B1 publication Critical patent/PL90034B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/20Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
    • C08J5/22Films, membranes or diaphragms
    • C08J5/2206Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
    • C08J5/2218Synthetic macromolecular compounds
    • C08J5/2231Synthetic macromolecular compounds based on macromolecular compounds obtained by reactions involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C08J5/2237Synthetic macromolecular compounds based on macromolecular compounds obtained by reactions involving unsaturated carbon-to-carbon bonds containing fluorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/34Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08J2327/18Homopolymers or copolymers of tetrafluoroethylene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

1468942 Electrolytic diaphragm cells HOOKER CHEMICALS & PLASTICS CORP 15 July 1974 [19 July 1973 15 Aug 1973] 31179/74 Heading C7B An electrolytic cell, for electrolyzing aqueous solutions of alkali metal halides e.g. NaCl to produce alkali metal hydroxides and halogen e.g. NaOH and Cl 2 , of HCl to produce H 2 and Cl 2 , of ammonium sulphate to produce persulphate and of borax to produce perborates, comprises a housing 1, an anode compartment 3 and a cathode compartment 7 containing anode 5 and cathode 9 and at least one buffer compartment 11 therebetween, at least the anode compartment and the adjacent buffer compartment being separated from each other by a permselective barrier 13, impervious to liquids and gases and comprising a hydrolyzed copolymer of a perfluorinated hydrocarbon, e.g. tetrafluoroethylene or hexafluoropropylene, and a fluorosulphonated perfluorovinyl ether, e.g. FSO 2 CF 2 CF 2 OCF(CF 3 )CF 2 OCF = CF 2 (as disclosed in Specification 1431733), in which some of the sulphonic acid groups may be replaced or modified, or sulphostyrenated perfluorinated ethylene propylene polymer. All compartments may be separated by the barrier. When at least two buffer compartments are used Figs. 2, 3 (not shown) at least the anode compartment and the adjacent buffer compartment are separated from each other by the permselective barrier and at least the cathode compartment and its adjacent buffer compartment may be separated by a porous diaphragm e.g. of asbestos or polypropylene. Dilute NaOH solution removed for example from the buffer compartment(s) may be introduced into the cathode compartment. The anode may be of RuO 2 coated Ti and the cathode may be of steel.

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektrolizer posiadajacy korpus zawierajacy komore anodowa, w której znajduje sie anoda oddzielona od komory katodowej, w której znajduje sie katoda.Znane sa elektrolizery posiadajace komore anodowa i katodowa, które sa rozdzielone diafragma przepusz¬ czajaca ciecze, taka jak diafragma azbestowa. Elektrolizery te stosuje sie do wytwarzania licznych, handlowych srodków chemicznych na drodze elektrolizy róznych roztworów elektrolitów. Na przyklad chlor i sode kaustyczna wytwarza sie na skale przemyslowa metoda elektrolizy roztworów chlorku sodowego.W wyniku elektrolizy przeprowadzanej w elektrolizerach dotychczas stosowanych otrzymuje sie jednak wzglednie rozcienczony wodorotlenek sodowy z uwagi na zdolnosc przepuszczania cieczy przez diafragme, co umozliwia takze przechodzenie róznych zanieczyszczen, takich jak chlorek sodowy, chloran sodowy, zelazo, itp.W celu uzyskania produktu nadajacego sie do zastosowan przemyslowych, uzyskany wodorotlenek sodowy otrzymuje sie na drodze odparowania i oczyszczania. Ponadto, w takich elektrolizerach wystepuje znaczna migracja wsteczna jonów hydroksylowych z komory katodowej do anodowej co przejawia sie wytwarzaniem podchlorynów, które sa utleniane do chloranów, a w,konsekwencji zmniejszaniem wydajnosci chloru i dalszym zanieczyszczeniem wodorotlenku sodowego. Ponadto, zaleznie od pochodzenia chlorku sodowego stosowanego do przygotowania roztworu elektrolitu, czesto trzeba stosowac uklady oczyszczania w celu usuniecia jonów, takich jak jony wapniowe, które moga zapychac przepuszczalne dla plynu diafragmy.W celu wyeliminowania wyzej wymienionych wad elektrolizerów przeponowych przeprowadzono próby z zastapieniem przepuszczajacej plyn diafragmy azbestowej selektywnie przepuszczajacymi przeponami jonowy¬ miennymi. W teorii, zastosowanie przepon umozliwiloby na przyklad, przejscie tylko jonów sodowych z komory anodowej do katodowej, co wyeliminowaloby problemy zanieczyszczania wodorotlenku sodowego w komorze katodowej i chroniloby przed migracja wsteczna jonów hydroksylowych do komory anodowej. W tym celu proponowano zastosowanie róznych zywic, takich jak kationity typu „Amcerlitu", sulfonowe kapolimery styrenu i dwuwinylobenzenu, itp. Proponowane, selektywnie przepuszczajace przepony jonowymienne sa jednak w praktyce nietrwale w roztworach lugów i/lub mocnych kwasów stosowanych w elektrolizerach w temperatu¬ rach powyzej 70°C, a zatem okres ich zywotnosci jest wzglednie krótki. Ponadto stwierdzono, ze ze zwieksze2 90034 niem stezenia sody kaustycznej w cieczy katodowej, np. do okolo 200 g/litr, czesto zmniejsza sie selektywnosc przepuszczania jonów i chemiczne dostosowanie przepony, spadek napiecia na przeponie staje sie zbyt duzy i zmniejsza sie wydajnosc sody kaustycznej w procesie elektrolizy. W wielu przypadkach stosowane zywice sa wzglednie drogie, a zatem koszt wytwarzania przepon jest za wysoki. Próby usuniecia tych wad poprzez zastosowanie jednej lub wiecej komór buforowych pomiedzy komora anodowa i katodowa elektrolizera nie rozwiazaly tego problemu. Do przemyslowej produkcji róznych srodków chemicznych, takich jak chlor i soda kaustyczna, nie stosuje sie obecnie powazniejszego wykorzystania przepon tego typu. Dlatego tez celem wynalazku jest opracowanie ulepszonego elektrolizera nadajacego sie do elektrolizy solanek halogenków metali alkalicznych z selektywnie przepuszczajacymi jony przegrodami.Elektrolizery stosowane do elektrolizy solanek halogenków metali alkalicznych posiadaja korpus, komore anodowa zawierajaca anode, komore katodowa zawierajaca katode i co najmniej jedna lub wiecej komór buforowych pomiedzy komora anodowa i komora katodowa.Elektrolizer wedlug wynalazku zbudowany jest tak, ze komory te oddzielone sa od siebie przegroda w zajadzie nieprzepuszczalna dla cieczy i gazów, a zbudowana ze zhydrolizowanego kopolimeru perfluorowanego weglowodoru, sulfanowanego eteru perfluorowinylowego lub polimeru sulfostyrenoperfluoroetylenopropylenow- ego, przy czym przynajmniej komora katodowa i nastepna przylegla komora buforowa oddzielone sa od siebie porowata diafragma. Stwierdzono, ze przy zastosowaniu elektrolizerów tego typu mozna wytwarzac roztwory wodorotlenku metali alkalicznych o duzym stezeniu i znacznie mniejszych zanieczyszczeniach z maksymalna sprawnoscia elektryczna.Jako selektywnie przepuszczalne przegrody wedlug wynalazku stosuje sie hydrolizujacy kopolimer tetrafluoroetylenu i fluorosulfonowany eter perfluorowizylowy o wzorze FS02CF2CF2OCO/CF3CF2 =CF2, o ciezarze równowaznikowym okolo 900—1200, przy czym przegrody osadzone sa na siatce materialu nosnego, takiego jak politetrafluoroetylen lub wlókna azbestowe. Korzystnie kopolimery mozna dodatkowo zmodyfiko¬ wac w celu zwiekszenia ich aktywnosci np. przez obróbke powierzchni, modyfikacje grup sulfonowych lub w podobny sposób.Elektrolizer wedlug tego wynalazku sklada sie z korpusu lub pojemnika z materialu, który jako taki lub odpowiednio pokryty nie przewodzi pradu elektrycznego i jest odporny na temperatury pracy elektrolizera i znajdujace sie w nim substancje, takie jak chlor, wodorotlenek sodowy, kwas solny itp. Przykladami takich materialów sa rózne polimery, takie jak polichlorek winylu, odporny na dzialanie wysokich temperatur, twarda guma, zywice poliestrowe kwasu chlorendowego, itp. Mozna tez stosowac materialy, takie jak beton, cement, itp.W przypadku zastosowania tych ostatnich materialów, wewnetrzna powierzchnia elektrolizera powinna byc pokryta substancja odporna na kwas solny, chlor, sode kaustyczna lub podobne substancje, z którymi powierzchnia ta sie styka. Ponadto, korpus elektrolizera mozna wykonywac z metalu takiego jak stal, tytan, itp., o ile narazone powierzchnie pokryte sa materialem antykorozyjnym i izolacja elektryczna.Elektrody do omawianego elektrolizera mozna wykonywac z dowolnego materialu przewodzacego, odpornego na korozyjne dzialanie róznych reagentów i produktów pracy elektrolizera, z którymi moga sie stykac, takich jak wodorotlenek metalu alkalicznego, kwas solny i chlor. Katody wytwarza sie zazwyczaj z grafitu, zelaza, stali itp., korzystnie ze stali. W przypadku stosowania anod metalicznych buduje b e je zazwyczaj ztzw. „metalu zaworowego", to jest tytanu, tantalu lub niobu, jak równiez ich stopów, w których metal zaworowy stanowi co najmniej okolo 90% stopu. Powierzchnie metalu zaworoweno mozna aktywowac przez pokrycie jedna lub kilkoma warstwami metali szlachetnych, tlenkami metali szlachetnych, mieszaninami czystych tlenków, metali szlachetnych lub z tlenkami innych metali. Jako metale szlachetne stosuje sie ruten, rod, pallad, iryd i platyne. Szczególnie dobrym metalem anodowym jest tytan pokryty na powierzchni mieszanina tlenków tytanu i tlenku rutenu, jak to opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3632498.Ponadto metalem zaworowym mozna platerowac rdzen z metali o wiekszej przewodnosci elektrycznej takiego jak glin, miedz itp.Kop~ms elektrolizera sklada sie z co najmniej jednego zestawu komór zbudowanych z komory anodowej zawierajacej anode, komory katodowej zawierajacej katode i co najmniej jednej komory buforowej pomiedzy ta komora katodowa i anodowa. Zaleznie od rozmiaru elektrolizera sklada sie on zazwyczaj z wielu takich zestawów, np. 20 do 30 lub wiecej. Komory te oddzielone sa od siebie przegroda lub przepona nie przepuszczajaca w zasadzie plynów lub gazów, zbudowana glównie ze zhydrolizowanego kopolimeru perfluoro¬ wanego weglowodoru i fluorosulfonowanego eteru perfluorowinylowego. Jako perfluorowany weglowodór stosuje sie tetrofluoroetylen, chociaz mozna tez stosowac inne perfluorowane nasycone i nienasycone weglowo¬ dory 2—5 atomach wegla, a zwlaszcza weglowodory monoolefinowe o 2—4 atomach wegla, korzystnie 2—3 atomach wegla, takie jak tetrafluoroetylen i heksafluoropropylen.90034 3 Najkorzystniej stosuje sie sulfonowany eter perfluorowinylowy o wzorze FS02CF2CF2OCF/CF2/ CF2OCF = CF2. Taki material nazwany perfluoro [2-(2-fluorosulfonyloeteksy)propylowinyloeterem], okreslony tu jako PSEPVE, mozna modyfikowac zmieniajac czlon perfluorosulfonyloetoksylowy na odpowiedni czlon propoksylowy oraz grupe propylowa na etylowa lub butylowa, lacznie z przegrupowaniem polozenia podstawni¬ ków sulfonylowych przy tych grupach i stosujac izomery grup perfluoro/nizszych/alkilowych. Najkorzystniej jednak stosuje sie PSEPVE.Sposób wytwarzania hydrolizujacego kopolimeru opisano w przykladzie XVII opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3382875 i alternatywna metode podano w kanadyjskim opisie patentowym nr 849670, w którym równiez opisano zastosowanie gotowej przepony w ogniwach scharakteryzowanych jako ogniwa elektrochemiczne. Kopolimer ten mozna otrzymac na drodze reakcji PSEPVE lub równowaznej substancji z tetrafluoroetylenem lub równowazna substancja w odpowiednim stosunku w wodzie w podwyszonej tempera¬ turze i pod zwiekszonym cisnieniem. Nastepnie mieszanine reakcyjna miesza sie i chlodzi. Rozdziela sie na nizsza warstwe perfluoroeteru i górna warstwe wodna, w której zdyspergowany jest pozadany polimer. Ciezar czasteczkowy jest nieokreslony lecz ciezar równowaznikowy wynosi okolo 900—1000, korzystnie 1100—1400, a zawartosc PSEPVE lub odpowiedniego zwiazku wynosi okolo 10—30%, korzystnie 15—20%, zwlaszcza okolo 17%. Niezhydrolizowany kopolimer mozna prasowac w wysokiej temperaturze i pod zwiekszonym cisnieniem ma arkusze lub przepony o grubosci od 0,2 do 0,5 mm. Nastepnie hydrol izuje sie boczne grupy -S02F do grupy —S03 F w tym celu dziala sie 10% kwasem siarkowym albo stosuje sie metody podane w wymienionych opisach patentowych. Obecnosc grup -S03H mozna sprawdzic przez miareczkowanie sposobem opisanym w kanadyjskim opisie patentowym. Dodatkowe szczególy podano w kanadyjskim opisie patentowym nr 752427 i opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki Pólnocnej nr 3041317.Stwierdzono, ze hydrolizie kopolimeru towarzyszy jego wzrastanie dlatego korzystnie przepone z kopoli¬ meru po hydrolizie umieszcza sie na siatce lub innym nosniku, który utrzymuje ja w elektrolizerzc Przepone mozna zamocowac lub zacementowac aby nie bylo zgiec. Najlepiej jest przylaczyc przepone przed hydroliza do podkladu tetrafluoroetylenowego lub innych odpowiednich wlókien, tzn. wtedy gdy jest jeszcze termoplasty¬ czna.Cienka warstwa kopolimeru w postaci filnu pokrywa kazde wlókno i przenika do przestrzeni pomiedzy wlóknami. Nastepnie film rozrzedza sie troche tam gdzie przykrywa wlókna.Przegroda elektrolizera wedlug wynalazku jest znacznie lepsza od dotychczas stosowanych. Jest trwalsza '*' podwyzszonych temperaturach. Moze pracowac znacznie dluzej w roztworze elektrolitu i srodowiska zracych produktów, nie kruszeje pod wplywem chloru w wysokiej temperaturze w elektrolizerzc Biorac pod uwage oszczednosc czasu i mniejsze koszty wytwarzania, przegrody takie sa bardziej oplacalne. Dopuszczalny jest spadek napiecia na przegrodach i nie jest on tak duzy, jak przy.uzyciu wielu innych materialów, gdy stezenie lugu w komorze katodowej wzrasta do powyzej okolo 200 g/litr. Selektywnosc przegrody i jej przystosowanie do roztworu elektrolitu nie pogarsza sie ze wzrostem stezenia jonów hydroksylowych w cieczy katodowej, jak to obserwuje sie w przypadku innych materialów. Ponadto, sprawnosc wytwarzania lugu w trakcie elektrolizy nie zmniejsza sie tak znacznie, jak przy uzyciu innych przepon, gdy wzrasta stezenie jonów hydroksylowych w cieczy katodowej.Do wytwarzania przegród korzystnie stosuje sie kopolimery o ciezarze równowaznikowym 900—1600, korzystnie 1100—1400, jednakze niektóre przegrody z zywicy moga miec ciezar równowaznikowy 500—4000.Korzystne jest stosowanie polimerów o srednim ciezarze równowaznikowym, gdyz maja one zadowalajaca wytrzymalosc i trwalosc, umozliwia to bardziej selektywna wymiane jonowa oraz zmniejsza opory wewnetrzne.Powierzchnie omawianych wyzej kopolimerów mozna poddawac chemicznej obróbce np. przez modyfika¬ cje grup -SCJ3H. Grupy sulfonowe mozna, na przyklad zmodyfikowac lub wymienic czesciowo na inne grupy.Takie zmiany mozna wprowadzic w trakcie lub po wytworzeniu przegrody. Glebokosc chemicznej obróbki powierzchni gotowej przegrody wynosi zazwyczaj 0,001—0,01 mm. Wydajnosc lugu w procesach wedlug wynalazku moze przy uzyciu takich zmodyfikowanych przepon wzrosnac okolo 3—20%, czesciej 5—15%.Stwierdzono, ze oprócz omówionych powyzej kopolimerów wraz z ich zmodyfikowanymi odmianami, przegrody z materialu innego typu sa równiez lepsze od dotychczas zastosowanych w omawianych procesach.Chociaz okazuje sie, ze polimery tetrofluoroetylenowe (TFE), sulfonowane i podstawione styrenem nie sa uzyteczne do wytwarzania selektywnie przepuszczajacych kationy przegród zadowalajaco pracujacych w proce¬ sach elektrolitycznych, to ustalono, ze przegrody mozna wytwarzac z perfluorowanego etyleno-propylenu (FEP), sulfonowanego i podstawionego styrenem. Sulfostyrenowane polimery FEP sa odporne na utwardzanie i inne uszkodzenia w procesie elektrolizy.W celu wytworzenia przegród z suIfostyrenowanego polimeru FEP, podstawia sie styrenem typowy polimer4 90 034 i FEP, np. produkcji E.I.D. Pont de hemeurs and Co.r oraz sulfonuje sie taki styrenowany polimer. Przygotowuje sie roztwór styrenu w chlorku metylenu o stezeniu okolo 10—20% i zanurza sie w nim arkusz polimeru FEP o grubosci okolo 0,02—0,5 mm, korzystnie 0,05—0,15 mm. Po wyjeciu z roztworu napromieniowuje sie lampa cobalt60. Natezenie napromieniowywania wynosi okolo 8000 radów/godzine, a calkowita dawka okolo 0,9 megaradów. Polimer plucze sie woda i przeprowadza sie monosulfonowanie pierscieni fenylowych grup styrenowych polimeru, najlepiej w pozycji pora. W tym celu dziala sie kwasem chlorosulfonowym, dymiacym kwasem siarkowym lub trójtlenkiem siarki, korzystnie kwasem chlorosulfonowym w chloroformie przy czym sulfonowanie przebiega do konca w ciagu okolo 0,5 godziny.Przyklad przegród wytwarzanych opisanym sposobem stanowia produkty RAI Research Corporation, Hauppauge, New York oznaczane symbolem 18STI2S i 16ST13S. Pierwszy zawiera 18% styrenu i 2/3 grup fenylowych monosulfonowanych, a drugi ma 16% styrenu i 13/16 grup fenylowych monosulfonowanych. W celu uzyskania 18% styrenu stosuje sie 17,5% roztwór styrenu w chlorku metylenu, a w celu uzyskania 16% styrenu stosuje sie 16% roztwór styrenu w chlorku metylenu. Produkty te sa porównywalne z uprzednio opisanymi kopolimerami i daja spadek napiecia okolo 0,2 V przy gestosci pradu welektrolizerze 2 A/cal kwadratowy, tj\ taki sam jak te kopolimery.Przegrody te stosuje sie korzystnie w postaci cienkiej warstwy, jako takie lub po osadzeniu na obojetnym nosniku lub podlozu, takie jak tkanina politetrafluoroetylenowa, wlókna szklane itp_ Grubosc przegrody na nosniku moze zmieniac sie znacznie, a zazwyczaj wynosi okolo 0,75—0,38 milimetrów. Przegroda ma dowolny ksztalt zalezny od budowy elektrolizera. Jak stwierdzono powyzej, kopolimer wytwarza sie poczatkowo w postaci niekwasowej, to jest w formie fluorku sulfonylu. W takiej postaci jest on wzglednie miekki i daje sie zginac oraz ogrzewac liniowo lub doczolowo dajac spawy tak mocne jak sam material przegrody.W zwiazku z tym korzystne jest ksztaltowanie i formowanie takiej przegrody w postaci niekwasowej.Po uformowaniu odpowiedniego ksztaltu przegrody poddaje sie ja kondycjonowaniu przez hydrolize grup fluorku sulfonylu do grup wolnego kwasu sulfonowego lub sulfonianu metalu alkalicznego i w tym celu ogrzewa sie w temperaturze wrzenia w wodzie lub roztworze lugu, takiego jak wodorotlenek sodowy lub potasowy.Proces kondycjonowania mozna przeprowadzac przed umieszczeniem przegrody w elektrolizerze albo w elektroli- zerze po zamocowaniu. Podczas ogrzewania /v wodzie wciagu 16 godzin w temperaturze wrzenia material pecznieje zazwyczaj w kazdym kierunku o okolo 2%, to jest lacznie okolo 25%. Pod wplywem solanki pecznienie zmniejsza sie do okolo 22%, co daje w efekcie sumaryczne rozrzedzenie przepony w trakcie uzycia.Stwierdzono, ze w pewnych przypadkach korzystniejsze jest zastosowanie dwóch lub wiecej takich przegród niz tylko jednej przegrody. Gdyz np. w elektrolizerze do produkcji chloru i lugu prowadzi w niektórych przypadkach do zwiekszenia wydajnosci lugu, a zwlaszcza podczas pracy przy stezeniach lugu w cieczy katodowej powyzej okolo 200 g/litr.W elektrolizerach wedlug wynalazku, w których znajduje sie jedna lub wiecej komór buforowych, pomiedzy komora anodowa i katodowa, wzrost wydajnosci lugu moze nie byc wystarczajaco duzy, aby uzasadniac przyrost kosztu materialu wielowarstwowej przegrody. Komora anodowa kazdego zestawu lub jednostki ma wlot do wprowadzenia roztworu elektrolitu do komory, takiego jak wodny roztwór halogenku metalu alkalicznego oraz wylot gazowych produktów reakcji, takich jak chlor. Komora katodowa kazdego zestawu lub jednostki ma wylot cieklych produktów reakcji, takich jak wodne roztwory wodorotlenku metalu alkalicznego oraz wylot gazowych produktów ubocznych, takich jak wodór. Ewentualnie w komorze katodowej moze byc równiez wlot roztworu elektrolitu, takiego jak woda, rozcienczone roztwory wodorotlenku metalu alkalicznego itp. Ponadto, kazda z komór buforowych pomiedzy komora anodowa i katodowa ma wlot roztworów elektrolitów, takich jak woda i ewentualnie wylot dla cieklych produktów reakcji, takich jak rozcienczone roztwory wodorotlenku metalu alkalicznego. Korzystnie wloty substancji cieklych i wyloty produktów gazowych usytuowane sa we wszystkich komorach w górnej czesci komór, a wyloty substancji cieklych w nizszej czesci komór. Mozna tez stosowac inne polozenia.Powtarzalne zestawy lub jednostki komór anodowych, buforowych i katodowych mozna rozmiescic welektrolizerze wedlug wynalazku w dowolny, dogodny sposób. Najlepsze jest rozmieszczenie welektrolizerze typu tzw. „prasy filtracyjnej". W takim ukladzie, anody, katody i przegrody osadza sie w odpowiednich podstawach lub szkieletach zaopatrzonych w odpowiednie uszczelki i tak sie rozmieszcza aby pomiedzy elementami powstaly pozadane przestrzenie tworzace komory anodowe, buforowe i katodowe. Takie podstawy maja wymagane, opisane wloty i wyloty oraz sa zabezpieczone ciaglymi pasami lub innymi znanymi srodkami.Typowy uklad prasy filtracyjnej wskazano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2282058.Przeznaczony do elektrolizy roztwór dysocjujacego zwiazku doprowadza sie do komory anodowej elektrolizeru. Przykladami róznych roztworów dysocjujacych zwiazków, które mozna elektrolizowac i wytwarza-90034 5 nych produktów sa wodne roztwory halogenków metali alkalicznych, z których otrzymuje sie wodorotlenki metali alkalicznych i chlorowiec, wodne roztwory kwasu solnego, z którego otrzymuje sie wodór i chlor, wodne roztwory siarczanu amonowego, z którego otrzymuje sie nadsiarczany, wodne roztwory boraksu, z którego otrzymuje sie nadborany itp. Najlepszymi cieczami anodowymi sposród wymienionych roztworów sa wodne roztwory halogenków metali alkalicznych, a zwlaszcza chlorku sodowego oraz wodne roztwory kwasu solnego.Ewentualnie do kazdej komory srodkowej lub buforowej doprowadza sie wode i z kazdej z tych komór odprowadza sie rozcienczony roztwór wodorotlenku sodowego. Stezenie tych roztworów jest na ogól zmienne, ' a najbardziej rozcienczone przechodza do komory anodowej z komory najblizszej. Typowa dla tych roztworów zawartosc wodorotlenku sodowego wynosi okolo 50-200 g/litr. W celu utworzenia cieczy katodowej do komory katodowej wprowadza sie jeden lub wiecej rozcienczonych roztworów z lub bez dodatkowej ilosci wody.Roztwory te mozna laczyc lub wprowadzac oddzielnie do komory katodowej. Najkorzystniej wprowadza sie rozcienczone roztwory wodorotlenku sodowego z kazdej komory buforowej jako co najmniej czesc surowca do nastepnej z kolei buforowej komory i w koncu do komory katodowej. Z komory katodowej uzyskuje sie bardziej stezony roztwór wodorotlenku sodowego o stezeniu okolo 150—250 g/litr, a typowa zawartosc wodorotlenku sodowego wynosi okolo 160 g/litr. Ponadto, z komory anodowej i katodowej otrzymuje sie produkty gazowe, to jest odpowiednio chlor i wodór.Ewentualnie do obu komór srodkowych lub buforowych ido komory katodowej doprowadza sie wode, z kazdej komory buforowej odprowadza sie strumien rozcienczonego wodorotlenku sodowego i z komory katodowej strumien produktu, to jest bardziej stezony roztwór wodorotlenku sodowego. Ilosc rozcienczonego roztworu sody kaustycznej odbieranego z komory katodowej moze sie zmieniac zaleznie od poszczególnych wymagan dla kazdego typu roztworu. Podczas typowej pracy, z komór buforowych odbiera sie okolo 50% wodorotlenku sodowego w postaci rozcienczonych roztworów, a ilosc stezonego roztworu sody kaustycznej odbieranego z komory katodowej moze zmieniac sie zaleznie od poszczególnych wymagan dla kazdego typu roztworu. Podczas typowej pracy, elektrolizera okolo 50% wodorotlenku sodowego odbiera sie jako rozcien¬ czone roztwory z komór buforowych, a drugie 50% otrzymuje sie jako bardziej stezony roztwór z komory katodowej. Stezenie rozcienczonych roztworów sody kaustycznej jest na ogól takie jak wskazane powyzej.Stezenie bardziej stezonego roztworu lugu z komory katodowej wynosi zazwyczaj okolo 200—420 g/litr a typowe wynosi okolo 280 g/litr.W typowym procesie z wykorzystaniem chlorku sodowego jako surowca wprowadzanego do komory anodowej, roztwór zawiera okolo 250 do 325 g/litr chlorku sodowego, a najkorzystniej okolo 320 g/litr.Podawany surowiec ma zazwyczaj wartosc pH w zakresie okolo 1,0—10,0, korzystnie okolo 3,5. Pozadane wartosci pH w komorze anodowej mozna utrzymywac dodajac do cieczy anodowej kwasu, korzystnie kwasu solnego. Wyczerpany roztwór cieczy anodowej, usuwanej z komory anodowej zawiera na ogól okolo 200—295 g/litr chlorku sodowego, korzystnie okolo 250 g/litr.Do trójkomorowego elektrolizera, to jest elektrolizera posiadajacego jedna lub wiecej powtarzalnych jednostek skladajacych sie z komory anodowej i katodowej rozdzielonych jedna komora srodkowa lub buforowa, wode wprowadza sie do komory srodkowej i buforowej i odbiera sie z niej rozcienczony roztwór wodorotlenku sodowego. Roztwór ten zawiera zazwyczaj okolo 50-200 g/litr wodorotlenku sodowego, a jego typowa zawartosc wynosi okolo 100 g/litr. Najdogodniej wprowadza sie rozcienczony roztwór wodorotlenku sodowego do komory katodowej z lub bez dodawania wody do cieczy katodowej. Z komory katodowej otrzymuje sie bardziej stezony roztwór wodorotlenku sodowego o stezeniu okolo 150—250 g/litr, a jego typowe stezenie wynosi okolo 160 g/litr, z komory anodowej i katodowej otrzymuje sie równiez dodatkowe produkty gazowe, to jest odpowiednio chlor i wodór.Ewentualnie wode doprowadza sie do komory srodkowej lub buforowej jak ido komory katodowej, a z komory buforowej odbiera sie strumien rozcienczonego wodorotlenku sodowego, natomiast z komory katodowej odbiera sie strumien produktu, to jest bardziej stezony roztwór wodorotlenku sodowego. Podczas pracy tym sposobem mozna zmieniac ilosc rozcienczonego roztworu lub sody kaustycznej odbieranego z komory buforowej oraz ilosc stezonego roztworu sody kaustycznej odbieranego z komory katodowej, zaleznie od poszczególnych wymagan dla tego typu roztworu. Podczas typowej pracy okolo 50% wodorotlenku sodowego oblicza sie jako rozcienczony roztwór z komory buforowej i drugie 50% odbiera sie z komory katodowej w postaci bardziej stezonego roztworu. Stezenie rozcienczonego roztworu sody kaustycznej wynosi zazwyczaj okolo 50-200 g/litr, zwlaszcza okolo 100 g/litr. Podobnie stezenie bardziej stezonego roztworu sody kaustycz¬ nej z komory katodowej wynosi na ogól okolo 220—420 g/litr, zwlaszcza okolo 280 g/litr.Elektrochemiczny rozklad w elektrolizerze wedlug wynalazku prowadzi sie zazwyczaj pod napieciem okolo 3,4-4,8 V, korzystnie okolo 4,2 V. Szczególnie korzystnie jest zastosowanie gestosci pradu okolo6 90 034 2 A/cml kwadratowy. Elektrolizer moze pracowac w temperaturze okolo 90—105°C, korzystnie w temperaturze okolo 95°C. Stwierdzono, ze wydajnosc otrzymywania chloru lub sprawnosc anody wynosi co najmniej okolo 90% i wydajnosc sody kaustycznej lub sprawnosc katody co najmniej 85%. Ponadto, otrzymywany z komory katodowej stezony roztwór sody kaustycznej odznacza sie duza czystoscia, co najmniej zblizona, jesli nie równa „stopniowi czystosci Rayena" dla sody kaustycznej. Czystosc wodorotlenku sodowego jest zazwyczaj tak duza, ze nie zawiera on w zasadzie chloranu sodowego, a zawartosc chlorku sodowego jest ponizej 1 g/litr.W przypadku prowadzenia procesu elektrolizy w elektrolizerach skladajacych sie z sekcji lub powtarzal¬ nych jednostek zawierajacych dwie lub wiecej komór buforowych, przebieg pracy jest podobny do uprzednio opisanego. I tak, wode mozna doprowadzic do wszystkich komór buforowych i do komory katodowej, czesc wytworzonego wodorotlenku sodowego mozna odbierac z kazdej komory buforowej w postaci rozcienczonego roztworu wodorotlenku sodowego i z komory katodowej jako bardziej stezony roztwór wodorotlenku sodowego.Najkorzystniej, rozcienczone roztwory wodorotlenku sodowego odprowadza sie z kazdej komory buforowej jako co najmniej czesc surowca do nastepnej z kolei komory buforowej i w koncu do komory katodowej. W ten sposób z komory katodowej odbiera sie strumien stezonego wodorotlenku sodowego o duzej czystosci.Jak to powyzej wskazano, oprócz elektrolizy roztworów chlorku sodowego z wytwarzaniem chloru i sody kaustycznej, korzystnie welektrolizerze wedlug tego wynalazku przeprowadza sie elektrolize roztworów kwasu solnego do chloru i wodoru. W takim procesie, jako roztwór anodowy wprowadza sie do komory anodowej wodny roztwór kwasu solnego o zawartosci chlorowodoru okolo 10—20% wagowych, korzystnie okolo 15—25% wagowych. Zalecana zawartosc chlorowodoru w takich roztworach zasilajacych wynosi okolo 1—10% wagowych, zwlaszcza okolo 1—5% wagowych. Chociaz roztwory podawane do komory anodowej, buforowej i katodowej nie sa zanieczyszczone jonami w wielu przypadkach stwierdzono, ze pozadane jest dodanie do cieczy anodowej chlorków metalu alkalicznego, takich jak chlorek sodowy w celu zmniejszenia korozji, zwlaszcza przy zastosowa¬ niu stali lub podobnie korodujacej katody W takich przypadkach do cieczy anodowej dodaje sie zazwyczaj okolo 12—25% wagowych chlorku sodowego. Elektrolizer wedlug wynalazku przedstawiono w przykladzie wykonania na rysunkach.Na fig. 1 przedstawiono schemat elektrolizera z trzema komorami, na fig.2— schemat elektrolizera z czterema komorami wedlug wynalazku, na fig. 3 — schemat zmodyfikowanego elektrolizera przedstawionego na fig. 1 oraz na fig. 4 — schemat zmodyfikowanego elektrolizera z fig. 2.Na fig. 1 przedstawiono schemat elektrolizera o trzech komorach. Korpus 1 sklada sie z komory anodowej 3, komory katodowej 7 i komory buforowej 11 oddzielajacej komore anodowa i katodowa. Anoda 5 i katoda 9 znajduja sie odpowiednio w komorze anodowej i katodowej. Przegrody lub przepony 13 i 15 tworza komore buforowa 11 i oddzielaja ja odpowiednio od komory anodowej 3 i komory katodowej 7. Przegrody sa zbudowane z uwodnionej kationowymiennej zywicy pokrytej cienka warstwa fluorowanego kopolimeru z bocznymi grupami sulfonowymi.W komorze anodowej 3 znajduje sie wlot 17, przez który wprowadza sie roztwór elektrolitu, taki jak solanka chlorku sodowego. W tej komorze znajduje sie równiez wylot 18, przez który odprowadza sie z komory anodowej wyczerpany roztwór elektrolitu. Ponadto, komora anodowa zaopatrzona jest w wylot gazu 21, przez który usuwa sie z komory gazowe produkty elektrolizy, takie jak chlor. Chociaz wlot roztworu elektrolitu i wylot gazu wskazano w górnej czesci komory anodowej, a wylot roztworu elektrolitu w dolnej czesci, mozna ewentualnie stosowac inne rozmieszczenia wlotów i wylotów.Podobnie, komora buforowa 11 ma wlot 23 i wylot 27. Gdy elektrolizer wykorzystuje sie do elektrolizy solanki chlorku sodowego z wytworzeniem chloru i sody kaustycznej, to wlotem 23 do komory buforowej wprowadza sie wode, a wylotem 27 odprowadza sie rozcienczony roztwór wodorotlenku sodowego. Ponadto, w komorze katodowej 7 znajduje sie wlot 29 i wylot 25, przez które w procesie elektrolizy solanki chlorku sodowego odpowiednio wprowadza sie wode lub rozcienczone roztwory sody kaustycznej i odbiera sie stezony roztwór sody kaustycznej o duzej czystosci jako produkt procesu. W komorze katodowej moze tez sie dodatkowo znajdowac wylot gazowych produktów ubocznych (nie pokazany), takich jak wodór. Tak jak w przypadku wlotów i wylotów komory anodowej, wloty i wyloty komory buforowej i katodowej moga byc umieszczone inaczej niz odpowiednio w górnej i dolnej czesci komór, jak to wskazano na fig. 1.Na fig. 2 wskazano schemat zmodyfikowanego elektrolizera z fig. 1. Elektrolizer ma wiecej niz jedna komore buforowa pomiedzy komora anodowa i katodowa. Jak pokazano na rysunku, korpus 2 sklada sie z komory anodowej 4 i komory katodowej 8, które oddzielaja dwie komory posrednie lub buforowe 12 i 14.Anoda 6 i katoda 10 znajduja sie odpowiednio w komorze anodowej 41 i w komorze katodowej 8. Szereg przegród i przepon 16, 18 i 20 tworzy komory buforowe 12 i 14 oraz oddziela je od komory anodowej i katodowej. Wszystkie te przegrody stworzone sa z opisanej powyzej cienkiej warstwy fluorowanego kopolimeru z bocznymi grupami sulfonowymi.90 034 7 W komorze anodowej znajduje sie wlot 22 i wylot 24 do wprowadzania i usuwania roztworu elektrolitu, takiego jak solanka chlorku sodowego. W tej komorze jest tez dodatkowo wylot 26 usuwania gazowych produktów rozkladu, takich jak chlor. W komorach buforowych 12 i 14 znajduja sie odpowiednie wloty 30 i 32 oraz wyloty 36 i 38. Gdy elektrolizer wykorzystuje sie do elektrolizy solanki chlorku sodowego to wlotami 30 i 32 wprowadza sie zazwyczaj wode, a wylotami 36 i 38 odprowadza sie rozcienczony roztwór sody kaustycznej.W komorze katodowej 8 znajduje sie wlot 40 i wylot 34. Gdy elektrolizuje sie solanke chlorku sodowego to wylotem 34 odbiera sie stezony roztwór sody kaustycznej o duzej czystosci oraz wlotem 40 doprowadza sie wode lub rozcienczony roztwór sody kaustycznej. Tak jak elektrolizer z fig. 1 i tu komore katodowa mozna zaopatrzyc w wylot gazowych produktów rozkladu (nie pokazany na rysunku). Podobnie jak w przypadku elektrolizera z fig. 1, polozenie róznych wlotów i wylotów mozna zmieniac w zaleznosci od konkretnych, wymaganych warunków pracy.Na fig. 3 wskazano schemat zmodyfikowanego elektrolizera wedlug fig. 2 zawierajacego cztery komory buforowe pomiedzy komora anodowa i katodowa. Jak wskazano na rysunku, korpus 1 sklada sie z komory anodowej 3 i komory katodowej 13. Komory te oddzielaja cztery komory buforowe 5, 7, 9 i 11. Anoda 15 i katoda 17 znajduja sie odpowiednio w komorze anodowej 3 i komorze katodowej 13. Szereg przegród lub przepon 19, 21, 23, 25 i 27 tworzy komory buforowe i oddziela je od komory anodowej i katodowej. Przegrody 19, 21 i 23 sa przeponami utworzonymi zfilnu fluorowanego kopolimeru z bocznymi grupami sulfonowymi, a,przegrody 25 i 27 sa diafragmami z porowatego azbestu.W komorze anodowej znajduje sie wlot 29 i wylot 31 do wprowadzania i odbierania roztworu elektrolitu, takiego jak solanka chlorku sodowego. Ponadto, w komorze anodowej znajduje sie wylot 33 do odprowadzania gazowych produktów rozkladu, takich jak chlor. Kazda z komór buforowych 5, 7, 9 i 11 zaopatrzona jest odpowiednio we wloty 35, 37, 39 i 41 oraz wyloty 45, 47t 49 i 51. Gdy elektrolizer wykorzystuje sie do elektrolizy solanki chlorku sodowego to zazwyczaj wlotami doprowadza sie wode, a wylotami odprowadza sie rozcienczony roztwór sody kaustycznej. W komorze katodowej 12 znajduje sie wlot 43 i wylot 53. Podczas elektrolizy solanki chlorku sodowego wylotem 53 odbiera sie stezony roztwór sody kaustycznej o duzej czystosci oraz wlotem 43 doprowadza sie wode lub rozcienczony roztwór sody kaustycznej. Podobnie jak w przypadku elektrolizera przedstawionego na rysunku fig. 1, w komorze katodowej moze tez znajdowac sie wylot (nie pokazany na rysunku) do odprowadzania gazowych produktów rozkladu, takich jak wodór. Ponadto, tak jak w przypadku elektrolizera przedstawionego na rysunku fig. 2 polozenia róznych wlotów i wylotów mozna zmieniac w zaleznosci od konkretnych, wymaganych warunków pracy.Przyklad I. Trójkomorowy, laboratoryjny elektrolizer poddaje sie natezeniu 120 A, gestosci pradu anodowego 2 A/cal kwadratowy i napiecia 4,1 V. Elektrolizer ma metaliczna anode z tytanu pokrytego dwutlenkiem rutenu i dwie kationowymienne przegrody, jedna po kazdej stronie, oddzielajace komore posrednia lub buforowa od komory anodowej i katodowej. Przegrode tworzy cienka warstwa w postaci filmu o grubosci .4 miiicentymetra wytworzona ze zhydrolizowanego kopolimeru tetrofluoroetylenowego i sulfonowanego eteru perfluorowinylowego o ciezarze równowaznikowym okolo 1180, otrzymanego wedlug opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3282875. Przez komore anodowa cyrkuluje sie solanke zawierajaca 320 g/litr chlorku sodowego, a do komory buforowej i katodowej dodaje sie wody. Do cieczy anodowej dodaje sie kwasu solnego w celu utrzymania wartosci pH okolo 4,8. Ciecz wyplywajaca z komory buforowej zawiera okolo 116 g/litr wodorotlenku sodowego, a z komory katodowej — okolo 384 g/litr wodorotlenku sodowego. Po zmieszaniu tych dwóch wyplywajacych strumieni otrzymuje sie roztwór zawierajacy okolo 197 g/litr wodoro¬ tlenku sodowego, w zasadzie bez chloranu sodowego i zawierajacy ponizej 1 g/litr chlorku sodowego. Wciagu 18.5 godzin pracy wydajnosc lugu lub sprawnosc pradu katodowego wynosi okolo 85,7%, a wydajnosc chloru lub sprawnosc pradu anodowego wynosi okolo 97%.Przyklad II. Przemyslowy, trójkomorowy elektrolizer typu opisanego w przykladzie I poddaje sie w temperaturze okolo 96°C, natezeniu 130 kA, gestosci pradu anodowego 2 A/cal kwadratowy, napiecia 4,1 V.Wodny roztwór solanki zawierajacy okolo 320 g/litr chlorku sodowego doprowadza sie do komory anodowej.Roztwór anodowy odbierany z komory anodowej ma wartosc pH okolo 3,5 i zawiera okolo 250 g/litr chlorku sodowego. W celu utrzymania wartosci pH cieczy anodowej okolo 3,5 dodaje sie kwasu solnego. Do komory buforowej doprowadza sie wode i odbiera sie z niej roztwór zawierajacy okolo 110 g/litr wodorotlenku sodowego. Ten roztwór wprowadza sie do komory katodowej i otrzymuje sie ciecz katodowa zawierajaca okolo 100 g/litr wodorotlenku sodowego, 0,5 g/litr chlorku sodowego i niewykrywalne ilosci (ponizej 0,1 g/litr) chloranu sodowego. W trakcie pracy sprawnosc pradu katodowego wynosi 85% a sprawnosc pradu anodowego wynosi 96%.Przyklad III. Trójkomorowy elektrolizer opisany w przykladzie II poddaje sie, w temperaturze8 90034 okolo 94°C, natezeniu 130 kA, gestosci pradu anodowego 2,0 A/cal kwadratowy i napiecia 4,2 V. Do komory anodowej doprowadza sie wodna solanke zawierajaca okolo 320 g/litr chlorku sodowego oraz odbiera sie z tej komory roztwór o wartosci pH okolo 4,0 i zawartosci okolo 250 g/litr chlorku sodowego. W celu utrzymania wartosci pH cieczy anodowej okolo 4,0 dodaje sie do niej kwasu solnego. Do komory buforowej i katodowej doprowadza sie wode. Z komory buforowej odbiera sie roztwór o malym stezeniu, to jest okolo 100 g/litr wodorotlenku sodowego, a z komory katodowej otrzymuje sie stezony roztwór lugu zawierajacy okolo 280 g/litr wodorotlenku sodowego. W elektroIizerze wytwarza sie okolo 2,2 ton/dzien wodorotlenku sodowego w postaci slabego roztworu lugu oraz okolo 2,4 ton/dzien wodorotlenku sodowego w postaci stezonego roztworu lugu. Sprawnosc pradu katodowego wynosi 86% i sprawnosc pradu anodowego wynosi 96%.Przyklad IV. Przygotowuje sie czterokomorowy laboratoryjny elektrolizer skladajacy sie z komory anodowej i katodowej oddzielonych dwoma komorami buforowymi. Komore anodowa wykonuje sie z poliestru kwasu chlorendowego sprzedawanego,na rynku pod nazwa HetronR. Dwie komory buforowe wykonuje sie z polipropylenu i komore katodowa z miekkiej stali. Komore anodowa i pierwsza komore buforowa oraz obie komory buforowe oddzielone sa od siebie przegroda z kationowymiennej przepony. Przepone stanowi cienka warstwa o grubosci 0,254milimetra zhydrolizowanego kopolimeru tetrafluoroetylenu i sulfonowego eteru nadflu- orowinylowego o ciezarze równowaznikowym okolo 1100, otrzymywano wedlug opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3282875. Druga komore buforowa i komore katodowa oddziela typowa diafragma azbestowa. Przez komore anodowa cyrkuluje sie solanke zawierajaca okolo 320 g/litr chlorku sodowego. W tej komorze znajduje sie metaliczna anoda z tytanu pokrytego dwutlenkiem rutenu. Do pierwszej komory buforowej doprowadza sie wode. Ciecz wyplywajaca z pierwszej komory buforowej przepompowuje sie do drugiej ko¬ mory buforowej i roztwór z tej komory przeplywa przez porowata diafragme azbestowa do komory kato¬ dowej, zaopatrzonej w stalowa katode. Elektrolizer pracuje przy natezeniu 120A, gestosci pradu anodowe¬ go 2,0 A/cal kwadratowy i napieciu 4,4 V. Stezenie roztworu wodorotlenku sodowego w pierwszej komorze buforowej wynosi 120 g/litr, w drugiej — 187 g/litr a w komorze katodowej 200 g/litr, przy czym ten ostatni roztwór zawiera okolo 0,5 g/litr chlorku sodowego. Podczas pracy w tych warunkach wydajnosc chloru na anodzie wynosi 96% i wydajnosc lugu na katodzie wynosi 93%. Do cieczy anodowej dodaje sie stechiometryczna ilosc kwasu solnego w celu skompensowania róznicy sprawnosci pomiedzy anoda i katoda.Przyklad V. Sposobem opisanym w przykladzie IV prowadzi sie elektrolize elektrolizerem stosowa¬ nym w przykladzie I, pod natezeniem 220 A, gestosci pradu anodowego 2,0 A/cal kwadratowy i napieciu 4,3 V.Roztwór w pierwszej komorze buforowej zawiera 140 g/litr wodorotlenku sodowego, w drugiej komorze buforowej — 220 g/litr oraz roztwór odbierany z komory katodowej zawiera 240 g/litr wodorotlenku sodowego i okolo 2,0 g/litr chlorku sodowego. Wydajnosc chloru anodowego wynosi 96% i wydajnosc lugu na katodzie wynosi 90%.Przyklad VI. Elektrolizer opisany w przykladzie IV modyfikuje sie zastepujac azbestowa diafragme pomiedzy druga komora buforowa i komora katodowa porowata przepona z kwasu nadfluorosulfonowego produkcji du Ponta, znak firmowy ESL323. Elektrolizer pracuje w warunkach podanych w przykladzie L Stezenie lugu w pierwszej komorze buforowej wynosi 100 g/litr, w drugiej komorze buforowej — i 40 g/litr oraz z komory katodowej odbiera sie strumien zawierajacy 213 g/litr wodorotlenku sodowego. Wydajnosc chloru na anodzie wynosi 96% i wydajnosc lugu na katodzie wynosi 94%.Przyklad VII. Elektrolizer opisany w przykladzie IV modyfikuje sie zastepujac porowata diafragme azbestowa porowatym filmem i polipropylenu o nazwie CelgardR. Elektrolizer prowadzi sie sposobem podanym w przykladzie I. Warunki pracy i uzyskane wyniki przedstawiono w tablicy.Pierwsza komora buforowa 110 g/litr 125 g/litr 135 g/litr 150 g/litr Stezen Druga komora buforowa 135 g/litr 159 g/litr 173 g/litr 214 g/litr e wodorotlenku sodowego Komora katodowa 191 g/litr 252 g/litr 244 g/litr 303 g/litr Wydajnosc katody 93% 92% 91% 89%90034 9 PL PL PL PL PL The invention relates to an electrolyzer having a body containing an anode chamber, which houses the anode and a cathode chamber, which houses the cathode. Electrolyzers are known that have an anode and cathode chambers separated by a liquid-permeable diaphragm, such as an asbestos diaphragm. These electrolyzers are used to produce numerous commercial chemicals by electrolysis of various electrolyte solutions. For example, chlorine and caustic soda are produced on an industrial scale by electrolysis of sodium chloride solutions. However, electrolysis in previously used electrolyzers produces relatively dilute sodium hydroxide due to the ability of the liquid to pass through the diaphragm, which also allows the passage of various impurities such as sodium chloride, sodium chlorate, iron, etc. To obtain a product suitable for industrial applications, the resulting sodium hydroxide is obtained by evaporation and purification. Furthermore, in such electrolyzers, significant reverse migration of hydroxyl ions from the cathode to the anode chamber occurs, resulting in the production of hypochlorites, which are oxidized to chlorates, resulting in reduced chlorine yield and further contamination of the sodium hydroxide. Furthermore, depending on the source of the sodium chloride used to prepare the electrolyte solution, purification systems are often necessary to remove ions, such as calcium ions, that can clog fluid-permeable diaphragms. To address the aforementioned drawbacks of diaphragm electrolyzers, experiments have been conducted to replace the fluid-permeable asbestos diaphragm with selectively permeable ion-exchange diaphragms. In theory, the use of diaphragms would allow, for example, only sodium ions to pass from the anode chamber to the cathode chamber, eliminating the problem of sodium hydroxide contamination in the cathode chamber and preventing back migration of hydroxyl ions into the anode chamber. For this purpose, the use of various resins has been proposed, such as "Amcerlite" type cation exchangers, sulfonic cappolymers of styrene and divinylbenzene, etc. However, the proposed selectively permeable ion exchange membranes are, in practice, unstable in solutions of alkalis and/or strong acids used in electrolyzers at temperatures above 70°C, and therefore their service life is relatively short. Furthermore, it has been found that increasing the concentration of caustic soda in the cathode liquid, e.g. to about 200 g/liter, often reduces the selectivity of ion permeation and the chemical adjustment of the membrane, the voltage drop across the membrane becomes too high, and the efficiency of caustic soda in the electrolysis process decreases. In many cases, the resins used are relatively expensive, and therefore the cost of producing the membranes is too high. Attempts to address these shortcomings by using one or more buffer chambers between the anode and cathode chambers of the electrolyzer have failed to resolve the problem. Currently, there is no significant use of this type of diaphragm for the industrial production of various chemicals, such as chlorine and caustic soda. Therefore, the object of the invention is to develop an improved electrolyzer suitable for the electrolysis of alkali halide brines with selectively ion-permeable partitions. Electrolyzers used for the electrolysis of alkali halide brines have a body, an anode chamber containing an anode, a cathode chamber containing a cathode, and at least one or more buffer chambers between the anode chamber and the cathode chamber. The electrolyzer according to the invention is constructed in such a way that these chambers are separated from each other by a partition impermeable to liquids and gases and composed of a hydrolyzed copolymer of a perfluorinated hydrocarbon, a sulfanated perfluorovinyl ether or a sulfostyrene-perfluoroethylene-propylene polymer, wherein at least the cathode chamber and the next adjacent buffer chamber are separated from each other by a porous diaphragm. It has been found that using electrolyzers of this type, it is possible to produce solutions of alkali metal hydroxides of high concentration and significantly lower impurities with maximum electrical efficiency. The selectively permeable barriers used in the invention are a hydrolyzable copolymer of tetrafluoroethylene and a fluorosulfonated perfluorovisyl ether of the formula FS02CF2CF2OCO/CF3CF2 =CF2, with an equivalent weight of about 900-1200, wherein the barriers are mounted on a mesh of a carrier material, such as polytetrafluoroethylene or asbestos fibers. Advantageously, the copolymers may be further modified to increase their activity, for example by surface treatment, modification of sulphonic groups or the like. The electrolytic cell according to the invention comprises a body or container made of a material which, as such or suitably coated, is electrically non-conductive and resistant to the operating temperatures of the electrolytic cell and to the substances contained therein, such as chlorine, sodium hydroxide, hydrochloric acid, etc. Examples of such materials are various polymers, such as high-temperature-resistant polyvinyl chloride, hard rubber, chlorinated acid polyester resins, etc. Materials such as concrete, cement, etc. may also be used. If the latter materials are used, the inner surface of the electrolytic cell should be coated with a substance resistant to hydrochloric acid, chlorine, caustic soda or similar substances with which the surface comes into contact. Furthermore, the electrolyzer body can be made of a metal such as steel, titanium, etc., as long as the exposed surfaces are coated with anti-corrosion material and electrically insulated. Electrodes for the electrolyzer can be made of any conductive material resistant to the corrosive effects of various reagents and electrolyzer products with which they may come into contact, such as alkali metal hydroxide, hydrochloric acid, and chlorine. Cathodes are typically made of graphite, iron, steel, etc., preferably steel. If metallic anodes are used, they will typically be made of so-called "valve metal," i.e., titanium, tantalum, or niobium, as well as alloys thereof, in which the valve metal constitutes at least about 90% of the alloy. The surfaces of the valve metal can be activated by coating with one or more layers of noble metals, noble metal oxides, mixtures of pure oxides, noble metals, or oxides of other metals. Ruthenium, rhodium, palladium, iridium, and platinum are used as noble metals. A particularly good anode metal is titanium coated on its surface with a mixture of titanium oxides and ruthenium oxide, as described in U.S. Patent No. 3,632,498. Furthermore, the valve metal can be clad on a core of metals with higher electrical conductivity, such as aluminum, copper, etc. The electrolyzer core consists of at least one set of chambers, each consisting of an anode chamber containing the anode, a cathode chamber containing the cathode, and at least one buffer chamber between the cathode and anode chambers. Depending on the size of the electrolyzer, it typically consists of multiple such chambers, e.g., 20 to 30 or more. These chambers are separated from each other by a partition or diaphragm substantially impermeable to liquids or gases, composed primarily of a hydrolyzed copolymer of a perfluorocarbon and a fluorosulfonated perfluorovinyl ether. The perfluorocarbon used is tetrofluoroethylene, although other perfluoroethylene, saturated and unsaturated hydrocarbons with 2-5 carbon atoms, and especially monoolefinic hydrocarbons with 2-4 carbon atoms, preferably 2-3 carbon atoms, such as tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene, can also be used. Most preferably, a sulfonated perfluorovinyl ether of the formula FS02CF2CF2OCF/CF2/CF2OCF = CF2 is used. This material, called perfluoro[2-(2-fluorosulfonylethoxy)propylvinyl ether], referred to herein as PSEPVE, can be modified by changing the perfluorosulfonylethoxy moiety to the corresponding propoxy moiety and the propyl group to ethyl or butyl, together with rearrangement of the sulfonyl substituents on these groups and using isomers of perfluoro/lower/alkyl groups. Most preferably, however, PSEPVE is used. A method for preparing the hydrolyzable copolymer is described in Example XVII of U.S. Patent No. 3,382,875 and an alternative method is described in Canadian Patent No. 849,670, which also describes the use of the prepared diaphragm in cells characterized as electrochemical cells. This copolymer can be obtained by reacting PSEPVE or an equivalent substance with tetrafluoroethylene or an equivalent substance in an appropriate ratio in water at elevated temperature and pressure. The reaction mixture is then stirred and cooled. It separates into a lower perfluoroether layer and an upper aqueous layer in which the desired polymer is dispersed. The molecular weight is undefined, but the equivalent weight is about 900-1000, preferably 1100-1400, and the PSEPVE or equivalent content is about 10-30%, preferably 15-20%, especially about 17%. The unhydrolyzed copolymer can be compressed at high temperature and pressure to form sheets or membranes of 0.2 to 0.5 mm thickness. The pendant -SO2F groups are then hydrolyzed to -SO3F groups using 10% sulfuric acid or the methods described in the aforementioned patents. The presence of -SO3H groups can be checked by titration using the method described in the Canadian patent. Additional details are provided in Canadian Patent No. 752,427 and U.S. Patent No. 3,041,317. It has been found that hydrolysis of the copolymer is accompanied by its growth, therefore it is advantageous to place the copolymer diaphragm on a mesh or other support after hydrolysis that holds it in the electrolytic cell. The diaphragm can be fixed or cemented to prevent bending. It is best to attach the membrane to a tetrafluoroethylene backing or other suitable fibers before hydrolysis, i.e., while it is still thermoplastic. A thin layer of copolymer in the form of a film covers each fiber and penetrates into the spaces between the fibers. The film then thins slightly where it covers the fibers. The electrolyzer barrier according to the invention is significantly better than those previously used. It is more durable at elevated temperatures. It can operate significantly longer in the electrolyte solution and in the environment of corrosive products, and it does not become brittle under the influence of chlorine at high temperatures in the electrolyzer. Considering the time savings and lower manufacturing costs, such barriers are more cost-effective. The voltage drop across the barriers is acceptable and is not as great as when using many other materials as the lye concentration in the cathode chamber increases to above about 200 g/liter. The selectivity of the barrier and its compatibility with the electrolyte solution do not deteriorate with increasing hydroxyl ion concentration in the cathode liquid, as is observed with other materials. Furthermore, the efficiency of lye production during electrolysis does not decrease as significantly as when using other diaphragms as the hydroxyl ion concentration in the cathode liquid increases. Copolymers with equivalent weights of 900-1600, preferably 1100-1400, are preferably used for the production of barriers; however, some resin barriers may have equivalent weights of 500-4000. It is advantageous to use polymers with a medium equivalent weight because they have satisfactory strength and durability, enable more selective ion exchange, and reduce internal resistance. The surfaces of the copolymers discussed above can be chemically treated, for example, by modifying the -SCJ3H groups. For example, the sulfone groups can be modified or partially replaced with other groups. Such changes can be introduced during or after the production of the barrier. The depth of chemical treatment of the surface of the finished barrier is typically 0.001-0.01 mm. The lye yield in the processes of the invention can increase by about 3-20%, more typically 5-15%, using such modified membranes. In addition to the copolymers and their modified versions discussed above, barriers made of other types of materials were also found to be superior to those previously used in the processes discussed. Although sulfonated and styrene-substituted tetrofluoroethylene (TFE) polymers appear not to be useful for producing selectively cation-permeable barriers that perform satisfactorily in electrolytic processes, it was found that barriers can be produced from sulfonated and styrene-substituted perfluorinated ethylene-propylene (FEP). Sulfostyrenated FEP polymers are resistant to curing and other damage during electrolysis. To produce barriers made of sulfostyrenated FEP polymer, a typical FEP polymer, e.g., from E.I.D. Pont de Hemeurs and Co., is substituted with styrene and the styrenated polymer is sulfonated. A solution of styrene in methylene chloride at approximately 10-20% concentration is prepared, and a sheet of FEP polymer approximately 0.02-0.5 mm thick, preferably 0.05-0.15 mm thick, is immersed in it. After removal from the solution, it is irradiated with a Cobalt 60 lamp. The irradiation intensity is approximately 8000 rad/hour, and the total dose is approximately 0.9 megarads. The polymer is rinsed with water, and monosulfonation of the phenyl rings of the styrene groups of the polymer is performed, preferably in the pore position. This is achieved by treatment with chlorosulfonic acid, fuming sulfuric acid, or sulfur trioxide, preferably chlorosulfonic acid in chloroform, with sulfonation being complete in approximately 0.5 hour. Examples of partitions produced by the described method include products from RAI Research Corporation, Hauppauge, New York, designated 18STI2S and 16ST13S. The former contains 18% styrene and 2/3 monosulfonated phenyl groups, while the latter contains 16% styrene and 13/16 monosulfonated phenyl groups. To obtain 18% styrene, a 17.5% solution of styrene in methylene chloride is used, while to obtain 16% styrene, a 16% solution of styrene in methylene chloride is used. These products are comparable to the previously described copolymers and produce a voltage drop of about 0.2 V at an electrolytic cell current density of 2 A/square inch, which is the same as those copolymers. These barriers are preferably used as a thin layer, either as such or deposited on an inert carrier or substrate, such as polytetrafluoroethylene fabric, glass fibers, etc. The thickness of the barrier on the carrier can vary considerably and is typically about 0.75-0.38 millimeters. The barrier can take any shape depending on the electrolytic cell design. As stated above, the copolymer is initially produced in a non-acidic form, i.e., in the sulfonyl fluoride form. In this form, it is relatively soft and can be bent and heated linearly or butt-welded, producing welds as strong as the barrier material itself. Therefore, it is advantageous to shape and form such a barrier in a non-acidic form. After the barrier has been formed into the appropriate shape, it is conditioned by hydrolyzing the sulfonyl fluoride groups to free sulfonic acid or alkali metal sulfonate groups. To achieve this, it is heated to boiling point in water or a caustic solution such as sodium or potassium hydroxide. The conditioning process can be carried out before placing the barrier in the electrolyzer or in the electrolyzer after mounting. During heating in water for 16 hours at boiling point, the material typically swells in each direction by about 2%, i.e., by about 25% in total. Under the influence of brine, swelling is reduced to approximately 22%, resulting in a total thinning of the diaphragm during use. It has been found that in some cases it is more advantageous to use two or more such partitions than just one partition. For example, in an electrolyzer for the production of chlorine and caustic soda, it leads in some cases to an increase in caustic yield, especially when operating at caustic soda concentrations above about 200 g/liter. In electrolyzers according to the invention, in which one or more buffer chambers are provided between the anode and cathode chambers, the increase in caustic yield may not be large enough to justify the increased material cost of the multilayer barrier. The anode chamber of each assembly or unit has an inlet for introducing an electrolyte solution into the chamber, such as an aqueous solution of an alkali metal halide, and an outlet for gaseous reaction products, such as chlorine. The cathode chamber of each assembly or unit has an outlet for liquid reaction products, such as aqueous solutions of an alkali metal hydroxide, and an outlet for gaseous by-products, such as hydrogen. Optionally, the cathode chamber may also have an inlet for an electrolyte solution, such as water, dilute alkali metal hydroxide solutions, etc. Furthermore, each buffer chamber between the anode and cathode chambers has an inlet for electrolyte solutions, such as water, and optionally an outlet for liquid reaction products, such as dilute alkali metal hydroxide solutions. Preferably, the inlets for liquid substances and outlets for gaseous products are located in the upper portions of all chambers, and the outlets for liquid substances are located in the lower portions of the chambers. Other positions may also be used. Repeated sets or units of anode, buffer, and cathode chambers can be arranged in any convenient manner in the electrolyte cell according to the invention. The most suitable arrangement is a so-called "filter press" type electrolyte cell. In this arrangement, the anodes, cathodes, and baffles are mounted in suitable bases or frames equipped with appropriate gaskets and arranged so that the desired spaces between the elements are created, creating the anode, buffer, and cathode chambers. Such bases have the required, described inlets and outlets and are secured with continuous strips or other known means. A typical filter press arrangement is described in U.S. Patent No. 2,282,058. The dissociable compound solution to be electrolyzed is fed to the anode chamber of the electrolyzer. Examples of various solutions of dissociating compounds that can be electrolyzed and produce products include aqueous solutions of alkali metal halides, from which alkali metal hydroxides and halogen are obtained; aqueous solutions of hydrochloric acid, from which hydrogen and chlorine are obtained; aqueous solutions of ammonium sulfate, from which persulfates are obtained; aqueous solutions of borax, from which perborates are obtained; and so on. The best anode liquids among these solutions are aqueous solutions of alkali metal halides, especially sodium chloride, and aqueous solutions of hydrochloric acid. Alternatively, water is fed to each central or buffer chamber, and a dilute sodium hydroxide solution is withdrawn from each of these chambers. The concentration of these solutions is generally variable, with the most dilute solutions passing from the closest chamber to the anode chamber. Typical sodium hydroxide contents for these solutions are about 50-200 g/liter. To form the cathode liquid, one or more dilute solutions are introduced into the cathode chamber, with or without additional water. These solutions can be combined or introduced separately into the cathode chamber. It is most advantageous to introduce dilute sodium hydroxide solutions from each buffer chamber as at least part of the feed into the next buffer chamber and finally into the cathode chamber. A more concentrated sodium hydroxide solution with a concentration of about 150-250 g/liter is obtained from the cathode chamber, and the typical sodium hydroxide content is about 160 g/liter. Furthermore, gaseous products, chlorine and hydrogen, are obtained from the anode and cathode chambers, respectively. Alternatively, water is supplied to both the central or buffer chambers and the cathode chamber. A stream of dilute sodium hydroxide is discharged from each buffer chamber, and a product stream, a more concentrated sodium hydroxide solution, is discharged from the cathode chamber. The amount of dilute caustic soda solution withdrawn from the cathode chamber can vary depending on the individual requirements for each type of solution. During typical operation, approximately 50% of the sodium hydroxide is withdrawn from the buffer chambers as dilute solutions, while the amount of concentrated caustic soda solution withdrawn from the cathode chamber can vary depending on the individual requirements for each type of solution. During typical operation of the electrolytic cell, about 50% of the sodium hydroxide is withdrawn as dilute solutions from the buffer cells, and the other 50% is obtained as a more concentrated solution from the cathode cell. The concentration of the dilute caustic soda solutions is generally as indicated above. The concentration of the more concentrated caustic soda solution from the cathode cell is usually about 200 to 420 g/liter, and is typical at about 280 g/liter. In a typical process using sodium chloride as the feedstock to the anode cell, the solution contains about 250 to 325 g/liter of sodium chloride, and most preferably about 320 g/liter. The feedstock typically has a pH in the range of about 1.0 to 10.0, preferably about 3.5. The desired pH values in the anode cell can be maintained by adding acid, preferably hydrochloric acid, to the anode liquid. The spent anode liquid solution removed from the anode chamber generally contains about 200-295 g/liter of sodium chloride, preferably about 250 g/liter. In a three-chamber electrolyzer, that is, an electrolyzer having one or more repeating units consisting of an anode and a cathode chamber separated by a central or buffer chamber, water is introduced into the central and buffer chambers and a dilute sodium hydroxide solution is withdrawn from them. This solution usually contains about 50-200 g/liter of sodium hydroxide, and its typical content is about 100 g/liter. The dilute sodium hydroxide solution is most conveniently introduced into the cathode chamber with or without the addition of water to the cathode liquid. The cathode chamber produces a more concentrated sodium hydroxide solution with a concentration of approximately 150-250 g/liter, with a typical concentration of approximately 160 g/liter. Additional gaseous products, chlorine and hydrogen, are also obtained from the anode and cathode chambers. Alternatively, water is fed to the central or buffer chamber as well as to the cathode chamber, and a stream of dilute sodium hydroxide is withdrawn from the buffer chamber, while a product stream, i.e., a more concentrated sodium hydroxide solution, is withdrawn from the cathode chamber. During operation, the amount of dilute solution or caustic soda withdrawn from the buffer chamber and the amount of concentrated caustic soda solution withdrawn from the cathode chamber can be varied, depending on the specific requirements for this type of solution. In typical operation, about 50% of the sodium hydroxide is calculated as a dilute solution from the buffer chamber and the other 50% is withdrawn from the cathode chamber as a more concentrated solution. The concentration of the dilute caustic soda solution is usually about 50-200 g/liter, especially about 100 g/liter. Similarly, the concentration of the more concentrated caustic soda solution from the cathode chamber is generally about 220-420 g/liter, especially about 280 g/liter. The electrochemical decomposition in the electrolytic cell according to the invention is usually carried out at a voltage of about 3.4-4.8 volts, preferably about 4.2 volts. It is particularly advantageous to use a current density of about 690,034.2 A/cm². The electrolyzer can operate at a temperature of about 90-105°C, preferably at about 95°C. The chlorine yield or anode efficiency has been found to be at least about 90% and the caustic soda yield or cathode efficiency to be at least 85%. Furthermore, the concentrated caustic soda solution obtained from the cathode chamber is of high purity, at least approaching, if not equal to, the "Rayen purity" of caustic soda. The sodium hydroxide purity is usually so high that it contains essentially no sodium chlorate, and the sodium chloride content is less than 1 g/liter. When the electrolysis process is carried out in cells consisting of sections or repeating units containing two or more buffer chambers, the operating procedure is similar to that previously described. Thus, water can be supplied to all buffer chambers and the cathode chamber, and a portion of the sodium hydroxide produced can be withdrawn from each buffer chamber as a dilute sodium hydroxide solution and from the cathode chamber as a more concentrated sodium hydroxide solution. Most preferably, the dilute sodium hydroxide solutions are discharged from each buffer chamber as at least part of the feed to the next buffer chamber and finally to the cathode chamber. In this way, a stream of high-purity concentrated sodium hydroxide is withdrawn from the cathode chamber. As indicated above, in addition to the electrolysis of sodium chloride solutions to produce chlorine and caustic soda, the electrolyzer according to this invention preferably performs the electrolysis of hydrochloric acid solutions to produce chlorine and hydrogen. In such a process, an aqueous hydrochloric acid solution having a hydrogen chloride content of about 10 to 20% by weight, preferably about 15 to 25% by weight, is fed to the anode chamber as the anode solution. The preferred hydrogen chloride content in such feed solutions is about 1 to 10% by weight, especially about 1 to 5% by weight. Although the solutions fed to the anode, buffer and cathode chambers are not contaminated with ions, in many cases it has been found desirable to add alkali metal chlorides, such as sodium chloride, to the anode liquid to reduce corrosion, particularly when using a steel or similarly corrosive cathode. In such cases, about 12 to 25% by weight of sodium chloride is usually added to the anode liquid. An electrolyzer according to the invention is shown in an example embodiment in the drawings. Fig. 1 shows a diagram of an electrolyzer with three chambers, Fig. 2 shows a diagram of an electrolyzer with four chambers according to the invention, Fig. 3 shows a diagram of the modified electrolyzer shown in Fig. 1, and Fig. 4 shows a diagram of the modified electrolyzer from Fig. 2. Fig. 1 shows a diagram of an electrolyzer with three chambers. Body 1 consists of an anode chamber 3, a cathode chamber 7, and a buffer chamber 11 separating the anode and cathode chambers. Anode 5 and cathode 9 are located in the anode and cathode chambers, respectively. Partitions or diaphragms 13 and 15 form a buffer chamber 11 and separate it from the anode chamber 3 and the cathode chamber 7, respectively. The partitions are composed of a hydrated cation exchange resin coated with a thin layer of a fluorinated copolymer with pendant sulfonic acid groups. Anode chamber 3 has an inlet 17 through which an electrolyte solution, such as sodium chloride brine, is introduced. This chamber also has an outlet 18 through which the exhausted electrolyte solution is discharged from the anode chamber. In addition, the anode chamber is provided with a gas outlet 21 through which gaseous electrolysis products, such as chlorine, are removed from the chamber. Although the electrolyte solution inlet and gas outlet are indicated in the upper portion of the anode chamber and the electrolyte solution outlet in the lower portion, other inlet and outlet arrangements may optionally be used. Similarly, buffer chamber 11 has an inlet 23 and an outlet 27. When the electrolyzer is used for electrolysis of sodium chloride brine to produce chlorine and caustic soda, water is introduced into the buffer chamber through inlet 23, and dilute sodium hydroxide solution is withdrawn through outlet 27. Furthermore, cathode chamber 7 has an inlet 29 and an outlet 25, through which water or dilute caustic soda solutions, respectively, are introduced in the sodium chloride brine electrolysis process and high-purity concentrated caustic soda solution is withdrawn as a process product. The cathode chamber may also additionally have an outlet for gaseous by-products (not shown), such as hydrogen. As with the inlets and outlets of the anode chamber, the inlets and outlets of the buffer and cathode chambers may be located other than at the top and bottom of the chambers, respectively, as indicated in Fig. 1. Fig. 2 shows a schematic diagram of the modified electrolyzer of Fig. 1. The electrolyzer has more than one buffer chamber between the anode and cathode chambers. As shown in the drawing, body 2 consists of an anode chamber 4 and a cathode chamber 8, which separate two intermediate or buffer chambers 12 and 14. Anode 6 and cathode 10 are located in anode chamber 41 and cathode chamber 8, respectively. A series of partitions and diaphragms 16, 18 and 20 form buffer chambers 12 and 14 and separate them from the anode and cathode chambers. All these partitions are made of the above-described thin layer of fluorinated copolymer with pendant sulfonic acid groups.90 034 7 The anode chamber has an inlet 22 and an outlet 24 for introducing and removing electrolyte solution, such as sodium chloride brine. This chamber also has an outlet 26 for removing gaseous decomposition products, such as chlorine. Buffer chambers 12 and 14 have corresponding inlets 30 and 32 and outlets 36 and 38. When the electrolyzer is used for electrolysis of sodium chloride brine, water is typically introduced through inlets 30 and 32, and dilute caustic soda solution is withdrawn through outlets 36 and 38. Cathode chamber 8 has inlet 40 and outlet 34. When electrolyzing sodium chloride brine, concentrated, high-purity caustic soda solution is withdrawn through outlet 34, and water or dilute caustic soda solution is introduced through inlet 40. Like the electrolyzer in Fig. 1, the cathode chamber can also be equipped with an outlet for gaseous decomposition products (not shown). As with the electrolyzer of Fig. 1, the position of the various inlets and outlets may be varied depending on the particular operating conditions required. Fig. 3 shows a diagram of a modified electrolyzer of Fig. 2 comprising four buffer chambers between the anode and cathode chambers. As indicated in the drawing, body 1 comprises an anode chamber 3 and a cathode chamber 13. These chambers separate four buffer chambers 5, 7, 9 and 11. An anode 15 and a cathode 17 are located in anode chamber 3 and cathode chamber 13, respectively. A series of partitions or diaphragms 19, 21, 23, 25 and 27 form the buffer chambers and separate them from the anode and cathode chambers. Partitions 19, 21, and 23 are diaphragms formed from a fluorinated copolymer with pendant sulfonic acid groups, and partitions 25 and 27 are porous asbestos diaphragms. The anode chamber has an inlet 29 and an outlet 31 for the introduction and removal of an electrolyte solution, such as sodium chloride brine. Furthermore, the anode chamber has an outlet 33 for the discharge of gaseous decomposition products, such as chlorine. Each of the buffer chambers 5, 7, 9, and 11 is provided with inlets 35, 37, 39, and 41, and outlets 45, 47, 49, and 51, respectively. When the electrolyzer is used for the electrolysis of sodium chloride brine, water is typically fed through the inlets, and a dilute caustic soda solution is discharged through the outlets. The cathode chamber 12 has an inlet 43 and an outlet 53. During the electrolysis of sodium chloride brine, a concentrated, high-purity caustic soda solution is withdrawn through outlet 53, and water or a dilute caustic soda solution is fed through inlet 43. As with the electrolyzer shown in Figure 1, the cathode chamber may also have an outlet (not shown) for discharging gaseous decomposition products, such as hydrogen. Furthermore, as with the electrolyzer shown in Figure 2, the positions of the various inlets and outlets can be changed depending on the specific operating conditions required. Example I. A three-chamber laboratory electrolyzer is subjected to a current of 120 A, an anode current density of 2 A/square inch, and a voltage of 4.1 V. The electrolyzer has a metallic anode of titanium coated with ruthenium dioxide and two cation-exchange partitions, one on each side, separating the intermediate or buffer chamber from the anode and cathode chambers. The partition is formed by a thin film layer, 0.4 millimeters thick, made of a hydrolyzed copolymer of tetrofluoroethylene and sulfonated perfluorovinyl ether with an equivalent weight of approximately 1180, prepared according to U.S. Patent No. 3,282,875. A brine solution containing 320 g/liter of sodium chloride is circulated through the anode chamber, and water is added to the buffer and cathode chambers. Hydrochloric acid is added to the anode liquid to maintain a pH of about 4.8. The effluent from the buffer chamber contains about 116 g/liter of sodium hydroxide, and from the cathode chamber about 384 g/liter of sodium hydroxide. Mixing the two effluent streams produces a solution containing about 197 g/liter of sodium hydroxide, substantially free of sodium chlorate, and less than 1 g/liter of sodium chloride. Over 18.5 hours of operation, the lye yield or cathode current efficiency is about 85.7 percent, and the chlorine yield or anode current efficiency is about 97 percent. Example II An industrial, three-chamber electrolyzer of the type described in Example 1 is subjected to a temperature of approximately 96°C, a current of 130 kA, an anode current density of 2 A/square inch, and a voltage of 4.1 V. An aqueous brine solution containing approximately 320 g/liter of sodium chloride is fed to the anode chamber. The anode solution withdrawn from the anode chamber has a pH of approximately 3.5 and contains approximately 250 g/liter of sodium chloride. Hydrochloric acid is added to maintain the pH of the anode liquid at approximately 3.5. Water is fed to the buffer chamber, and a solution containing approximately 110 g/liter of sodium hydroxide is withdrawn from it. This solution is introduced into the cathode chamber, and a cathode liquid is obtained containing about 100 g/liter of sodium hydroxide, 0.5 g/liter of sodium chloride, and undetectable amounts (less than 0.1 g/liter) of sodium chlorate. During operation, the cathode current efficiency is 85% and the anode current efficiency is 96%. Example III. The three-chamber electrolyzer described in Example II is subjected, at a temperature of about 94°C, to a current of 130 kA, an anode current density of 2.0 A/square inch, and a voltage of 4.2 V. An aqueous brine containing about 320 g/liter of sodium chloride is introduced into the anode chamber, and a solution having a pH of about 4.0 and containing about 250 g/liter of sodium chloride is withdrawn from this chamber. Hydrochloric acid is added to maintain the pH of the anode liquid at approximately 4.0. Water is fed to the buffer and cathode chambers. A low-concentration solution, approximately 100 g/liter of sodium hydroxide, is withdrawn from the buffer chamber, while a concentrated caustic solution containing approximately 280 g/liter of sodium hydroxide is obtained from the cathode chamber. The electrolyzer produces approximately 2.2 tons/day of sodium hydroxide as a weak caustic solution and approximately 2.4 tons/day of sodium hydroxide as a concentrated caustic solution. The cathode current efficiency is 86%, and the anode current efficiency is 96%. Example IV: A four-chamber laboratory electrolyzer is prepared, consisting of an anode and cathode chambers separated by two buffer chambers. The anode chamber is made of chlorendic acid polyester, commercially available under the name HetronR. The two buffer chambers are made of polypropylene, and the cathode chamber is made of mild steel. The anode chamber, the first buffer chamber, and both buffer chambers are separated by a cation exchange diaphragm barrier. The diaphragm is a thin, 0.254-millimeter-thick layer of hydrolyzed tetrafluoroethylene and perfluorovinyl ether sulfate copolymer with an equivalent weight of approximately 1100, obtained according to U.S. Patent No. 3,282,875. The second buffer chamber and the cathode chamber are separated by a standard asbestos diaphragm. Brine containing approximately 320 g/liter of sodium chloride is circulated through the anode chamber. This chamber contains a metallic titanium anode coated with ruthenium dioxide. Water is fed to the first buffer chamber. The liquid flowing from the first buffer chamber is pumped to the second buffer chamber, and the solution from this chamber flows through a porous asbestos diaphragm to the cathode chamber, which is equipped with a steel cathode. The electrolyzer operates at a current of 120 A, an anode current density of 2.0 A/square inch, and a voltage of 4.4 V. The concentration of the sodium hydroxide solution in the first buffer chamber is 120 g/liter, in the second chamber 187 g/liter, and in the cathode chamber 200 g/liter, the latter containing approximately 0.5 g/liter of sodium chloride. When operating under these conditions, the chlorine efficiency at the anode is 96% and the caustic efficiency at the cathode is 93%. A stoichiometric amount of hydrochloric acid is added to the anode liquid to compensate for the difference in efficiency between the anode and the cathode. Example V. Electrolysis is carried out by the method described in Example IV in the cell used in Example I at a current of 220 A, an anode current density of 2.0 A/square inch, and a voltage of 4.3 V. The solution in the first buffer chamber contains 140 g/liter of sodium hydroxide, in the second buffer chamber 220 g/liter, and the solution withdrawn from the cathode chamber contains 240 g/liter of sodium hydroxide and about 2.0 g/liter of sodium chloride. The anode chlorine efficiency is 96% and the cathode caustic efficiency is 90%. Example VI. The electrolyzer described in Example IV is modified by replacing the asbestos diaphragm between the second buffer chamber and the cathode chamber with a porous perfluorosulfonic acid diaphragm manufactured by du Pont, trademark ESL323. The electrolyzer is operated under the conditions given in Example L. The caustic concentration in the first buffer chamber is 100 g/liter, in the second buffer chamber and 40 g/liter, and a stream containing 213 g/liter of sodium hydroxide is withdrawn from the cathode chamber. The anode chlorine efficiency is 96% and the cathode caustic efficiency is 94%. Example VII. The electrolyzer described in Example IV is modified by replacing the porous asbestos diaphragm with a porous polypropylene film called Celgard®. The electrolyzer is operated as described in Example I. The operating conditions and results obtained are presented in the table. First buffer chamber 110 g/liter 125 g/liter 135 g/liter 150 g/liter Concentration of sodium hydroxide Second buffer chamber 135 g/liter 159 g/liter 173 g/liter 214 g/liter Cathode chamber 191 g/liter 252 g/liter 244 g/liter 303 g/liter Cathode efficiency 93% 92% 91% 89%90034 9 PL PL PL PL PL

Claims (1)

1.1.
PL1974172880A 1973-07-19 1974-07-19 PL90034B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US38079973A 1973-07-19 1973-07-19
US38870273A 1973-08-15 1973-08-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL90034B1 true PL90034B1 (en) 1976-12-31

Family

ID=27009115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL1974172880A PL90034B1 (en) 1973-07-19 1974-07-19

Country Status (22)

Country Link
JP (1) JPS5044178A (en)
AR (1) AR207588A1 (en)
AT (1) AT333787B (en)
AU (1) AU475720B2 (en)
BR (1) BR7405996D0 (en)
CS (1) CS186270B2 (en)
DD (1) DD112358A5 (en)
DE (1) DE2434921C3 (en)
EG (1) EG11394A (en)
ES (1) ES428391A1 (en)
FI (1) FI220674A7 (en)
FR (1) FR2237987B1 (en)
GB (1) GB1468942A (en)
HU (1) HU172244B (en)
IL (1) IL45141A (en)
IT (1) IT1017264B (en)
NL (1) NL7409591A (en)
NO (1) NO742590L (en)
PH (1) PH11928A (en)
PL (1) PL90034B1 (en)
RO (1) RO69683A (en)
SE (1) SE7409386L (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5214584A (en) * 1975-07-25 1977-02-03 Asahi Glass Co Ltd Electrodialysis method of a base-containing solution
CA1120429A (en) * 1977-03-04 1982-03-23 Sirou Sujuki Treatment of cation exchange membrane with monoamine its salt, or quaternary ammonium salt
DE2743820C3 (en) * 1977-09-29 1981-10-22 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Application of a process for the electrochemical conversion of substances in an electrolyte solution in the sulfuric acid hybrid process
JP2001236968A (en) * 2000-02-23 2001-08-31 Asahi Kasei Corp Fuel cell reactor and method of using the same
AT526359B1 (en) * 2022-10-25 2024-02-15 Univ Linz Three-chamber cell

Also Published As

Publication number Publication date
AU475720B2 (en) 1976-09-02
SE7409386L (en) 1975-01-20
FI220674A7 (en) 1975-01-20
IL45141A0 (en) 1974-09-10
FR2237987A1 (en) 1975-02-14
GB1468942A (en) 1977-03-30
AU7130474A (en) 1976-02-05
AT333787B (en) 1976-12-10
IT1017264B (en) 1977-07-20
JPS5044178A (en) 1975-04-21
DE2434921B2 (en) 1980-05-14
DE2434921A1 (en) 1975-02-06
PH11928A (en) 1978-09-13
HU172244B (en) 1978-07-28
AR207588A1 (en) 1976-10-15
ATA588474A (en) 1976-04-15
NL7409591A (en) 1975-01-21
DE2434921C3 (en) 1981-01-22
NO742590L (en) 1975-02-17
EG11394A (en) 1978-03-29
CS186270B2 (en) 1978-11-30
FR2237987B1 (en) 1977-10-14
DD112358A5 (en) 1975-04-12
IL45141A (en) 1977-02-28
ES428391A1 (en) 1976-12-01
BR7405996D0 (en) 1975-05-13
RO69683A (en) 1981-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3976549A (en) Electrolysis method
CA1073402A (en) Electrolytic manufacture of chlorates using a plurality of electrolytic cells
CA1056768A (en) Coating metal anodes to decrease consumption rates
US3899403A (en) Electrolytic method of making concentrated hydroxide solutions by sequential use of 3-compartment and 2-compartment electrolytic cells having separating compartment walls of particular cation-active permselective membranes
US4124477A (en) Electrolytic cell utilizing pretreated semi-permeable membranes
US4207165A (en) Filter press cell
CS214871B2 (en) Method of preparation of alcalic metal carbonate in the electrolyser
CA1073847A (en) Method of operating a three compartment electrolytic cell for the production of alkali metal hydroxides
US3878072A (en) Electrolytic method for the manufacture of chlorates
GB1599191A (en) Process for electrolysis in a membrane cell employing pressure actuated uniform spacing
US4436608A (en) Narrow gap gas electrode electrolytic cell
US3904495A (en) Electrolytic-electrodialytic and chemical manufacture of chlorine dioxide, chlorine and chloride-free alkali metal hydroxide
US3954579A (en) Electrolytic method for the simultaneous manufacture of concentrated and dilute aqueous hydroxide solutions
CA1076060A (en) Electrolytic method for the manufacture of hypochlorites
US3948737A (en) Process for electrolysis of brine
US3920551A (en) Electrolytic method for the manufacture of dithionites
PL90034B1 (en)
US4066519A (en) Cell and process for electrolyzing aqueous solutions using a porous metal separator
US4062743A (en) Electrolytic process for potassium hydroxide
US4061550A (en) Process for electrolysis
US4256562A (en) Unitary filter press cell circuit
US4242184A (en) Membrane cell chlor-alkali process having improved overall efficiency
US4285795A (en) Electrolysis apparatus
CA1117895A (en) Method of reducing chlorate formation in a chlor-alkali electrolytic cell
GB2026547A (en) Diaphragm cell for brine electrolysis