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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bipolaren
Membranen.
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Die bipolaren Membranen sind Grundbestandteile der Elektrodialysezellen.
Diese letzteren sind in der Technik gut bekannt, wo sie insbesondere für die
Herstellung von Säuren und Basen aus deren Salzen verwendet werden.
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Bei Verfahren, die im allgemeinen zur Herstellung von bipolaren Membranen
verwendet werden, fügt man eine kationische Membran und eine anionische
Membran aneinander, die vorher einer Vorbehandlung unterzogen wurden. Zu
diesem Zweck wird in der internationalen Anmeldung WO 89/01059 (UNISEARCH
LIMITED) ein Verfahren zur Herstellung einer bipolaren Membran beschrieben,
gemäß dem man eine kationische Membran und eine anionische Membran getrennt
mit einer alkalischen Lösung eines Salzes eines von Natrium oder Kalium
verschiedenen Metalls behandelt, man anschließend die kationische Membran an
die anionische Membran anfügt, dann den so erhaltenen Verbund mit einer
alkalischen wäßngen Lösung behandelt. Bei einer modifizierten Ausführungsform
dieses bekannten Verfahrens werden die kationische Membran und die anionische
Membran mit der alkalischen wäßrigen Lösung behandelt, bevor sie aneinander
gefügt werden. Bei diesen bekannten Verfahren ist die verwendete alkalische
Lösung eine Natriumhydroxidlösung, und es wird empfohlen, dazu das Metallsalz
zuzusetzen.
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Die mittels der vorher beschriebenen bekannten Verfahren erhaltenen
bipolaren Membranen zeichnen sich im allgemeinen durch eine gute mechanische
Haftung und einen mäßigen elektrischen Widerstand aus.
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Die Erfindung hat zum Gegenstand, bipolare Membranen mit Leistungen, die
wenigstens mit denen der Membranen, die mittels der vorher beschriebenen
bekannten Verfahren erhalten wurden, vergleichbar sind, auf einfachere und
ökonomischere Weise zu liefern.
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Folglich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer bipolaren
Membran, gemäß dem man eine kationische Membran mit einer Verbindung eines
mehrwertigen Metalls und mit einer wäßrigen Alkalimetallhydroxidlösung behandelt,
man sie dann an eine anionische Membran anfügt, wobei das Verfahren dadurch
gekennzeichnet ist, daß das Alkalimetallhydroxid Lithiumhydroxid umfaßt.
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Mit kationischer Membran soll eine dünne, nicht poröse Folie, die selektiv für
Kationen durchlässig und für Anionen undurchlässig ist, bezeichnet werden. Die bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren kationischen Membranen müssen
*.eei e e e .
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e Cii ee
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aus einem Material bestehen, das gegenüber wäßrigen sauren oder basischen
Lösungen inert ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare kationische
Membranen sind beispielsweise die Folien aus Fluorpolymer, das funktionelle
Gruppen enthält, die von Sulfonsäuren, Carbonsäuren oder von Phosphonsäuren
oder den Gemischen solcher funktioneller Gmppen abgeleitet sind, wobei diese
Gwppen die Rolle von kationischen Haftplätzen der Membran spielen. Für diese
Anwendung der Zelle gemäß der Erfindung besonders geeignete Membranen sind
diejenigen, die unter dem Namen RAIPORE (PALL RAI) bekannt sind.
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Definitionsgemäß ist eine anionische Membran eine dünne, nicht poröse Folie,
die selektiv für Anionen durchlässig und für Kationen undurchlässig ist. Bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare anionische Membranen sind Folien aus
einem Polymermaterial, das gegenüber wäßrigen sauren oder basischen Lösungen
inert ist und quartäre Ammoniumgruppen umfaßt, die die Rolle von anionischen
Haftplätzen spielen.
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In der Praxis sind die kationischen Membranen nicht ideal undurchlässig für
Mionen und die anionischen Membranen sind nicht ideal undurchlässig für
Kationen. Definitionsgemäß ist die Stromausbeute einer kationischen Membran der
Molenbruch des Kations, das die Membran unter der Wirkung eines Faradays
tatsächlich durchquert. Auf gleiche Weise ist die Stromausbeute einer anionischen
Membran der Molenbmch des Mions, das die Membran unter der Wirkung eines
Faradays tatsächlich durchquert.
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Die bipolaren Membranen sind Membranen, die auf einer Seite die
Eigenschäften einer kationischen Membran und auf der anderen Seite die Eigenschaften
einer anionischen Membran aufweisen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das mehrwertige Metall
vorteilhafterweise unter den Übergangselementen ausgewählt. Chrom, Eisen, Nickel,
Ruthenium, Zirkonium und Rhodium sind bevorzugt. Chrom eignet sich besonders gut.
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Die Verbindung von mehrwertigem Metall ist vorzugsweise ein anorganisches
Salz. Dieses kann vorteilhafterweise unter den Chloriden, den Nitraten, den
Phosphaten und den Sulfaten ausgewählt sein. Die Chloride sind bevorzugt, und unter
diesen ist das Chrom(lll)-chiorid besonders empfohlen. Man verwendet
vorteilhafterweise hydratisiertes Chrom( II 1)-chlorid, wobei das Chrom( 1 11)-chlond-Hexahydrat
bevorzugt ist.
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Die Behandlung der kationischen Membran mit der Verbindung von
mehrwertigem Metall hat die Funktion, wenigstens einen Teil der mobilen Kationen oder
a e... e i. ee .e
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Co-Ionen der kationischen Membran durch Ionen des mehrwertigen Metalls zu
ersetzen. Im Prinzip ist die Anzahl von Ionen des mehrwertigen Metalls, die in der
kationischen Membran am Ende der Behandlung vorhanden sind, nicht
entscheidend. Jedoch versucht man im allgemeinen, in die kationische Membran eine
Menge an Kationen des mehrwertigen Metalls von wenigstens gleich 0,001
(vorzugsweise 0,01) Mol pro m² der Seite der kationischen Membran einzubauen, die
dazu bestimmt ist, mit der anionischen Membran in Kontakt zu treten, wobei sich
Werte von 0,02 bis 0,03 pro m² im allgemeinen gut eignen.
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Die Behandlung der kationischen Membran mit der Verbindung von
mehrwertigem Metall kann vorteilhafterweise durch lnkontaktbringen der kationischen
Membran mit einer wäßrigen Lösung der Verbindung von mehrwertigem Metall
ausgeführt werden, beispielsweise indem man die kationische Membran in ein
wäßriges Bad besagter Verbindung eintaucht. Bei dieser Ausfühmngsform der
Erfindung ist die Konzentration der wäßrigen Lösung nicht entscheidend, wobei
jedoch die konzentrierten Lösungen bevorzugt werden. In der Praxis wird die
Verwendung von wäßrigen Lösungen empfohlen, deren Konzentration an
Verbindung von mehrwertigem Metall wenigstens gleich 0,05 (vorzugsweise 0,1) Molil ist.
Die maximal zulässige Konzentration der wäßrigen Lösung der Verbindung von
mehrwertigem Metall ist diejenige, die der Sättigung entspricht, und sie hängt
demzufolge von verschiedenen Parametern, wie der Art der Verbindung von
mehrwertigem Metall, der Temperatur der Lösung und deren pH-Wert ab. Es wird
bevorzugt, Lösungen bei einer Temperatur nahe der Raumtemperatur,
beispielsweise von 15 bis 35 ºC, zu verwenden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Verbindung von
mehrwertigem Metall im Zustand einer sauren Lösung verwendet werden. Bei dieser
Ausführungsform der Erfindung kann man insbesondere eine saure Lösung wählen,
deren pH-Wert kleiner als 3, beispielsweise zwischen 0,05 und 1 ist, wie eine
wäßrige Salzsäurelösung. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht die
Verwendung von wäßrigen, an Verbindung von mehrwertigem Metall konzentrierten
Lösungen, die beispielsweise pro Liter 0,8 bis 1,5 Mol besagter Verbindung
enthalten, wenn diese Chrom(lli)-chlorid-Hexahydrat ist.
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Gemäß einer anderen Ausfühmngsform der Erfindung wird jedoch bevorzugt,
daß die Verbindung von mehrwertigem Metall im Zustand einer basischen Lösung
verwendet wird, deren pH-Wert vorteilhafterweise wenigstens gleich 10,
vorzugsweise gleich 12 ist. Zu diesem Zweck kann man vorteilhafterweise eine wäßrige
Lösung von Alkalimetallhydroxid, beispielsweise von Natrium-, Kalium- oder Lithium
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hydroxid, verwenden. Es wird bevorzugt, eine wäßrige Lithiumhydroxidlösung zu
wählen. Die wäßrigen Lösungen, die wenigstens 1 Mol Lithiumhydroxid enthalten,
sind besonders empfohlen. In der Praxis hat man Interesse, eine wäßrige Lösung zu
verwenden, die an Lithiumhydroxid so konzentriert ist wie möglich.
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Die Behandlung der Membran mit der Verbindung von mehrwertigem Metall
kann gleichermaßen bei Raumtemperatur oder bei hoher Temperatur ausgeführt
werden, wobei diese jedoch niedriger als die Temperatur der thermischen
Zersetzung der kationischen Membran bleiben muß. Die Dauer der Behandlung muß
ausreichend sein, um die gewünschte Mzahl von Kationen des mehrwertigen
Metalls in die kationische Membran einzubauen. Sie hängt demzufolge von
zahlreichen Parametern, wie der ausgewählten Verbindung von mehrwertigem Metall,
der Konzentration der Lösung und ihrer Temperatur, ab.
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Gemäß der Erfinung wird die kationische Membran auch mit einer wäßrigen
Alkalimetallhydroxidlösung, die Lithiumhydroxid umfaßt, behandelt.
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Mit wäßriger Alkalimetallhydroxidlösung, die Lithiumhydroxid umfaßt, soll eine
wäßrige Alkalimetallhydroxidlösung bezeichnet werden, die eine wesentliche Menge
an Lithiumhydroxid enthält. Außer Lithiumhydroxid kann die wäßrige
Alkalimetallri geispielsweise Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid umfassen. In der Praxis
sind wäßrige Alkalimetallhydroxidlösungen, die bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren verwendbar sind, diejenigen, deren Gehalt in Molen an Lithiumhydroxid
wenigstens 50 Prozent des Alkalimetallhydroxids ist. Besonders vorteilhafte wäßrige
Alkalimetallhydroxidlösungen sind diejenigen, deren Gehalt in Molen an Lithium
- hydroxid wenigstens 80 (vorzugsweise wenigstens 90) Prozent des
Alkalimetallhydroxids ist, wobei die Lösungen, bei denen das Alkalimetallhydroxid ganz aus
Lithiumhydroxid besteht, bevorzugt sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Behandlung mit der wäßrigen
Alkalimetallhydroxidlösung zur gleichen Zeit wie die Behandlung mit der Verbindung
von mehrwertigem Metall ausgeführt werden, wobei man zu diesem Zweck eine
wäßrige Lösung der Verbindung von mehrwertigem Metall und von Lithiumhydroxid
verwendet.
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Bei einer bevorzugten Ausfühmngsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Behandlung mit der wäßrigen Alkalimetallhydroxidlösung nach der
Behandlung mit der Verbindung von mehrwertigem Metall ausgeführt. Bei dieser
bevorzugten Ausführungsform ist es bevorzugt, daß die wäßrige
Alkalimetallhydroxidlösung keine Verbindung von mehrwertigem Metall enthält. Gemäß einer
vorteilhaften Durchführungsvariante dieser bevorzugten Ausführungsform der
.
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Erfindung behandelt man die kationische Membran zuerst mit einer wäßrigen
Lithiumhydroxidlösung, die die mehrwertige Verbindung umfaßt, dann mit der weiter
oben definierten wäßrigen Alkalimetallhydroxidlösung.
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Bei der eben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform und ihrer
Durchführungsvariante kann die Behandlung der kationischen Membran mit der wäßrigen
Alkalimetallhydroxidlösung beispielsweise durch Versprühen der L- sung auf der
Seite der kationischen Membran, die dazu bestimmt ist, mit der anionischen
Membran in Kontakt zu treten, oder durch Tränken besagter Seite mit der Lösung,
beispielsweise mit einer Bürste, durchgeführt werden. Ein bevorzugtes Mittel besteht
darin, die Membran in ein Bad der Lösung zu tauchen.
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Obwohl sie nicht durch eine theoretische Erklärung gebunden sein wollen,
denken die Erfinder, daß die Behandlung mit der wäßrigen
Alkalimetallhydroxidlösung die Funktion hat, die Kationen des mehrwertigen Metalls, die in der
kationischen Membran vorhanden sind, in Metallhydroxid umzuwandeln. Es drängt
sich demzufolge gemäß der Erfindung auf, eine theoretische Menge der
Alkalimetallhydroxidlösung zu verwenden, die wenigstens ausreicht, um einen wesentlichen Teil
der Kationen des mehrwertigen Metalls der kationischen Membran in Metallhydroxid
umzuwandeln, wobei besagter Teil im allgemeinen wenigstens gleich 50,
vorzugsweise gleich 90% der mehrwertigen Kationen, die in der bipolaren Membran
vorhanden sind, ist. Die bezüglich der wäßrigen Alkalimetallhydroxidlösung optimale
Menge, die einzusetzen ist, hängt demzufolge von verschiedenen Parametern, wie
der Menge an Kationen des mehrwertigen Metalls in der kationischen Membran, der
Art des mehrwertigen Metalls, insbesondere seiner Wertigkeit, der Konzentration der
Lösung und ihrer Temperatur, ab und kann in jedem einzelnen Fall durch eine
Routinearbeit im Labor bestimmt werden. In der Praxis erhält man im allgemeinen
gute Ergebnisse mit Alkalimetallhydroxidlösungen, die wenigstens 0,5 (vorzugsweise
0,8) Mol Alkalimetallhydroxid pro Liter enthalten, wobei der maximal zulässige
Gehalt der Sättigung entspricht. Gehalte von 0,8 bis 1,2 Mol Alkalimetallhydroxid pro
Liter eignen sich im allgemeinen gut. Obwohl sich Lösungen auf Raumtemperatur
eignen können, ist die Verwendung von heißen Lösungen, beispielsweise auf einer
Temperatur von 50 bis 90 ºC, bevorzugt.
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Als Variante kann das erfindungsgemäße Verfahren gegebenenfalls zwischen
der Behandlung mit der Verbindung von mehrwertigem Metall und der Behandlung
mit der Natriumhydroxidlösung, ebenso wie nach der Behandlung mit der wa ßrigen
Alkalimetallhydroxidlösung ein freigestelltes Waschen der kationischen Membran mit
entmineralisiertem Wasser umfassen. Das Waschen wird im allgemeinen bei
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Raumtemperatur ausgeführt, obwohl niedrigere oder höhere Temperaturen sich
auch eignen können.
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Um die kationische Membran an die anionische Membran anzufügen, können
alle geeigneten Mittel verwendet werden. Ein gemäß einer besonderen
Ausführungsform der Erfindung bevorzugtes Mittel besteht darin, die beiden Membranen
in feuchtem Zustand unter Vermeidung der Bildung von Lufftaschen zwischen den
beiden Membranen aufeinander aufzubringen und zu pressen. Zu diesem Zweck
werden bei dieser Ausführungsform der Erfindung die kationische Membran und die
anionische Membran getrennt mit entmineralisiertem Wasser behandelt, bevor sie
aufeinander aufgebracht werden. Man kann bei Raumtemperatur oder bei hoher
Temperatur arbeiten, unter der Bedingung, daß diese niedriger als die Temperatur
der thermischen Zersetzung der anionischen Membran oder der kationischen
Membran bleibt.
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Die am Ende des erfindungsgemäßen Verfahrens gewonnene bipolare
Membran muß vor ihrer Verwendung in einer Elektrodialysezelle vorzugsweise in
feuchtem Zustand aufbewahrt werden.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die anionische
Membran eine Behandlung erfahren, die der der kationischen Membran gleicht,
bevor sie an die kationische Membran angefügt wird. Zu diesem Zweck kann sie
nacheinander mit der Verbindung von mehrwertigem Metall und mit der wäßrigen
Alkalimetallhydroxidlösung unter den Bedingungen, die weiter oben im Fall der
kationischen Membran dargelegt wurden, behandelt werden. Bei dieser
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die für die Behandlung der
anionischen Membran verwendete Verbindung von mehrwertigem Metall gleich oder
verschieden von der Verbindung von mehrwertigem Metall sein, die für die
Behandlung der kationischen Membran verwendet wird. Man verwendet für die Behandlung
der kationischen Membran und für die Behandlung der anionischen Membran
vorzugsweise die gleiche Verbindung von mehrwertigem Metall. Die für die
Behandlung der anionischen Membran verwendete Alkalimetallhydroxidlösung kann
die gleiche sein wie diejenige, die für die Behandlung der kationischen Membran
verwendet wird. Als Variante kann sie deutlich frei von Lithiumhydroxid sein.
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Bei einer anderen, bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird nur die
kationische Membran der Behandlung mit der Verbindung von mehrwertigem Metall
und mit der wäßrigen Alkalimetallhydroxidlösung unterzogen und die anionische
Membran wird, bevor sie auf die kationische Membran aufgebracht wird, einer
Behandlung unterzogen, die im wesentlichen aus einem Waschen mit ent
1,, ee . . ..
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mineralisiertem Wasser besteht. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens weist den Vorteil einer größeren Vereinfachung auf, ohne den
Leistungen der bipolaren Membran zu schaden.
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Die mit dem wie oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene
bipolare Membran ist für die elektrochemische Zersetzung des Wassers gut
geeignet und kann demzufolge bei den Elektrodialysetechniken verwendet werden,
die wäßrige Lösungen verwenden. So findet sie eine Verwendung für die
Herstellung von Säuren und Basen aus deren Salzen. Die mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene bipolare Membran findet eine besonders interessante
Anwendung f"r die Herstellung von wäßrigen Alkalimetallhydroxidlesungen
(besonders von Natriumhydroxid) durch Elektrodialyse von wäßrigen Lösungen von
Alkalimetallsalzen, wie Alkalimetallchlond, rbonat, -phosphat, -sulfat oder -acetat.
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Die Erfindung betrifft demzufolge auch ein Verfahren zur Herstellung einer
wäßrigen Alkalimetallhydroxidlösung durch Elektrodialyse einer wäßrigen Lösung
eines Alkalimetallsalzes, gemäß dem man die Elektrodialyse in Gegenwart einer
bipolaren Membran ausführt, die mit dem weiter oben definierten
erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde.
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Die Erfindung läßt sich besonders auf die Herstellung von wäßrigen
Natriumhydroxidlösungen durch Elektrodialyse von wäßrigen Natriumchloridlösungen,
beispielsweise mittels der in dem Patent US-A-4238305 beschriebenen Technik,
anwenden.
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Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.
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In den Beispielen verwendete man kationische Membranen und anionische
Membranen RAIPORE (Pall Rai). Die kationischen RAIPORE-Membranen sind
Membranen aus Fluorpolymer, die von Carbonsäure abgeleitete funktionelle
Gruppen tragen, und die anionischen RAIPORE-Membranen sind Membranen aus
Polymer, die von quartärem Ammonium abgeleitete funktionelle Gruppen tragen.
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Beisdiel 1 (erfindungsgemäß)
In diesem Beispiel verwendete man eine kationische Membran RAIPORE
R-4010 und eine anionische Membran RAIPORE R-1 030.
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Man unterzog die kationische Membran einer Behandlung, die die folgenden
aufeinanderfolgenden Schritte umfaßte:
- ein Eintauchen in eine molare wäßrige Salzsäurelösung bei Raumtemperatur
etwa 15 Minuten lang;
b . e aub
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ein Eintauchen in eine saure wäßrige Lösung von Chromtrichlorid-Hexahydrat
(die 300 g Chromtrichlorid-Hexahydrat und 50 g Salzsäure pro Liter enthält) bei
Raumtemperatur 24 Stunden lang;
- eine Wäsche durch Eintauchen in ein Bad aus entmineralisiertem Wasser bei
Raumtemperatur 15 Minuten lang;
- ein Eintauchen in eine molare wäßrige Lithiumhydroxidlösung bei 70 ºC
15 Minuten lang;
- eine Wäsche durch Eintauchen in ein Bad aus entmineralisiertem Wasser bei
Raumtemperatur einige Sekunden lang.
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Außerdem tauchte man die anionische Membran 1 Stunde lang in ein Bad aus
entmineralisiertem Wasser bei Raumtemperatur ein.
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Am Ende der jeweiligen Behandlungen der kationischen Membran und der
anionischen Membran brachte man sie in feuchtem Zustand und unter leichtem
Druck aufeinander auf, um die bipolare Membran zu bilden.
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Um die Leistungen der so erhaltenen bipolaren Membran zu bewerten,
verwendete man eine elektrochemische Meßzelle, die durch die zu untersuchende
bipolare Membran, die vertikal angeordnet ist, und zwei kationische Membranen der
Marke NAFION (Dupont), die auf beiden Seiten der bipolaren Membran vertikal
angeordnet sind, in vier aufeinanderfolgende Abteile getrennt ist. In den beiden
äußeren Abteilen der Zelle brachte man eine Mode beziehungsweise eine Kathode
aus Nickel an. Die bipolare Membran wurde in der Zelle so ausgerichtet, daß ihre
anionische Seite zur Anode gewendet war. In den beiden äußeren Abteilen ließ man
eine Lösung mit 0,10 Gew.-% Natriumhydroxid zirkulieren In dem mittleren Abteil,
das die an ionische Seite der bipolaren Membran umfaßt, ließ man eine wäßrige 1 M
Natriumhydroxidlösung zirkulieren, und in dem mittleren Abteil, das die kationische
Seite der bipolaren Membran umfaßt, ließ man eine 1 M Salzsäurelösung zirkulieren
Die Abteile der Zelle wurden auf Raumtemperatur gehalten.
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Die Anode und die Kathode der Zelle wurden mit den Klemmen einer
Stromquelle verbunden, die so eingestellt war, daß sie in der Zelle einen Strom von
10 kaim² Oberfiäche der bipolaren Membran erzeugte. Mittels Luggin-Kapillaren
maß man die Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten der bipolaren Membran.
Diese stabilisierte sich zwischen 0,95 und 1,05 V.
.
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Beis iel
2 (erfindungsgemäß)
Man wiederholte den Versuch des Beispiels 1 unter Verwendung einer
kationischen Membran RAIPORE R-401 0 und einer anionischen Membran
RAIPORE R-4030.
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Man maß die Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten der bipolaren
Membran auf die Art und Weise und unter den Bedingungen, die in Beispiel 1
dargestellt sind. Die Potentialdifferenz stabilisierte sich zwischen 0,93 und 0,99 V.
Beispiel 3 (erfindungsgemäß)
In diesem Beispiel verwendete man ebenfalls eine kationische Membran
RAIPORE R-4010 und eine anionische Membran RAIPORE R-4030. Man unterzog
die kationische Membran und die anionische Membran der Behandlung, die in
Beispiel 2 auf die kationische Membran angewendet wurde.
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Man maß die Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten der bipolaren
- Membran auf die Art und Weise und unter den Bedingungen, die in Beispiel 1
dargestellt sind. Die Potentialdifferenz stabilisierte sich zwischen 1,00 und 1,06 V.
Beis iel 4 (Referenz)
Man wiederholte alle Versuchsbedingungen des Beispiels 3, außer bezüglich
der wäßrigen Lithiumhydroxidlösung, die durch eine wäßrige Natriumhydroxidlösung
ersetzt wurde. Die Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten der bipolaren
Membran stabilisierte sich auf einem mittleren Wert von 1,81 V.
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Ein Vergleich der Beispiele 3 und 4 zeigt den von der Erfindung erbrachten
Vorteil.
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Beispiel 5 (erfindungsgemäß)
Man wiederholte alle Versuchsbedingungen des Bei piels 2, außer daß das
Eintauchen der kationischen Membran in die molare wäßrige Salzsäurelösung
weggelassen wurde. Die Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten der
bipolaren Membran stabilisierte sich auf einem mittleren Wert von 0,97 V.
Beispiel 6 (erfindungsgemäß)
Man verwendete wie in den Beispielen 2 bis 5 eine kationische Membran
RAIPORE R.4010 und eine anionische Membran RAIPORE R.4030.
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Man unterzog die kationische Membran einer Behandlung, die die folgenden
aufeinanderfolgenden Schritte umfaßte:
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- ein Eintauchen in eine basische wäßrige Lösung von Chromtrichlorid-Hexahydrat
(die 50 g Chromtrichlorid-Hexahydrat und 2 Mol Lithiumhydroxid pro Liter enthält)
bei Raumtemperatur 24 Stunden lang;
- eine Wäsche durch Eintauchen in ein Bad aus entmineralisiertem Wasser bei
Raumtemperatur 15 Minuten lang;
- ein Eintauchen in eine molare wäßrige Lösung von Lithiumhydroxid bei 70 ºC
15 Minuten lang;
- eine Wäsche durch Eintauchen in ein Bad aus entmineralisiertem Wasser bei
Raumtemperatur einige Sekunden lang.
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Außerdem wurde die anionische Membran bei Raumtemperatur in ein Bad aus
entmineralisiertem Wasser getaucht.
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Am Ende der jeweiligen Behandlungen der kationischen Membran und der
anionischen Membran brachte man sie in feuchtem Zustand und unter leichtem
Druck aufeinander auf, um die bipolare Membran zu bilden.
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Man maß die Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten der bipolaren
Membran auf die in Beispiel 1 dargestellte Art und Weise. Die Potentialdifferenz
stellte sich auf einen mittleren Wert von 0,85 V ein.
Beis iel 7 (Referenz)
Man wiederholte den Versuch des Beispiels 6, wobei man die folgenden
Unterschiede einbrachte:
- man verwendete für die basische Lösung von Chromtrichlorid eine wäßrige
- Lösung, die 50 g Chromtrichlorid-Hexahydrat und 2 Mol Natriumhydroxid enthielt;
- die molare Lithiumhydroxidlösung wurde durch eine molare
Natriumhydroxidlösung ersetzt.
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Die Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten der bipolaren Membran
stabilisierte sich auf einem mittleren Wert von 1,50 V.
Beisdiel 8 (Referenz)
In diesem Beispiel unterzog man die kationische Membran und die anionische
Membran der Behandlung, die in Beispiel 7 auf die kationische Membran
angewendet wurde. Die Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten der bipolaren
Membran stellte sich auf einen mittleren Wert von 0,90 V ein.
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Ein Vergleich des Ergebnisses des Beispiels 6 (erfindungsgemäß) mit
denjenigen der Beispiele 7 und 8 zeigt den von der Erfindung erbrachten Fortschritt.