(57)【要約】【課題】イオン交換膜電解槽の運転停止後に生じる逆電流を防止することができるイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法を提供する。【解決手段】陽極を収容する陽極室１０７と、陰極を収容する陰極室１１０と、陽極室１０７に陽極液を供給する陽極液供給用マニホールド１２１と、陰極室１１０に陰極液を供給する陰極液供給用マニホールド１２４と、を有するイオン交換膜電解槽１００の逆電流防止方法である。イオン交換膜電解槽１００の運転停止後に、陽極液タンク１２３から陽極液供給用マニホールド１２１に陽極液を供給する陽極液供給管１２７、および、陰極液タンク１２３から陰極液供給用マニホールド１２４に陰極液を供給する陰極液供給管１２８のうち少なくとも一方に、陽極液または陰極液よりも電気伝導率の低い低導電性物質を注入する。【選択図】図１
2014091838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極を収容する陽極室と、陰極を収容する陰極室と、前記陽極室に陽極液を供給する陽極液供給用マニホールドと、前記陰極室に陰極液を供給する陰極液供給用マニホールドと、を有するイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法において、
前記イオン交換膜電解槽の運転停止後に、陽極液タンクから前記陽極液供給用マニホールドに陽極液を供給する陽極液供給管、および、陰極液タンクから前記陰極液供給用マニホールドに陰極液を供給する陰極液供給管のうち少なくとも一方に、前記陽極液または前記陰極液よりも電気伝導率の低い低導電性物質を注入することを特徴とするイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法。
【請求項２】
前記低導電性物質が純水である請求項１記載のイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法。
【請求項３】
前記イオン交換膜電解槽の運転停止後に、前記陰極液の循環を停止する請求項１または２記載のイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法。
【請求項４】
前記イオン交換膜電解槽の運転停止後に、前記陽極液供給管、および前記陰極液供給管のうち少なくとも一方を不活性ガスで置換する請求項１〜３のうちいずれか一項記載のイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法。
【請求項５】
前記イオン交換膜電解槽が、陰極液排出用マニホールドと陰極液供給用マニホールドとを有する陰極液循環経路を少なくとも２経路有し、前記イオン交換膜電解槽の運転を停止した後、少なくとも１つの前記陰極液循環経路を他の陰極液循環経路から電気的に切断する請求項１〜４のうちいずれか一項記載のイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換膜電解槽（以下、単に「電解槽」とも称する）の逆電流防止方法に関し、詳しくは、イオン交換膜電解槽の運転停止後に生じる逆電流を防止することができるイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、イオン交換膜電解槽として、片面に陽極を持つ陽極室と片面に陰極を持つ陰極室とを一体化したバイポーラエレメントを、イオン交換膜を挟んで配置する複極式のイオン交換膜電解槽が知られている。このタイプの電解槽は、イオン交換膜を挟んで数１０個のバイポーラエレメントが直列に配置されて電解槽を構成し、この電解槽の複数個が電気的に接続されて運転されている。
【０００３】
電解槽の運転中において、陽・陰極液供給管や陽・陰極液排出管を通じて電解液が循環していると、各バイポーラエレメントの配管を通して漏洩電流が流れる。例えば、食塩水の電解において、電解槽の運転を停止すると、陽極室の陽極液中の活性物質である塩素（Ｃｌ２）と、陰極室の陰極液中の活性物質である水素（Ｈ２）によって、イオン交換膜を介してユニットセルでは起電力を生じ、停止中も運転中と同様に配管を経由して漏洩電流が流れる。そのために、電解槽の内部に正電解方向とは逆方向の電流（逆電流）が流れてしまう。これらの逆電流は、陰極の劣化等の電解槽の性能劣化につながるため、逆電流の低減を目的とし、種々の措置が取られている。
【０００４】
逆電流を防止する一般的な手法として、例えば、特許文献１では、食塩水電解槽の運転停止後に陽極室に食塩水を注入し、陽極室内に存在する活性物質である塩素（Ｃｌ２）を除去する技術が提案されている。この操作によれば、電解液中の活性物質の濃度が低下するため、逆電流の起電力を低減させることができる。さらに、逆電流の起電力が高くなる原因として、電解液の温度も関係している。電解液の温度が低くなれば、具体的には電解液の温度が室温に近くなれば逆電流の起電力が低下するため、電解槽の温度は低いほうが好ましく、陽極室への食塩水の注入は、電解液の温度を低下させる役割も果たしている。また、特許文献２では、水電解セルの残留電圧除去方法として、陽極室および陰極室の双方に電解液である純水を供給し続けて、陽極室に残留する酸素（Ｏ２）、陰極室に残留する水素（Ｈ２）を電解セルから除去する技術が提案されている。
【０００５】
電解槽の逆電流の低減を目的とした他の技術として、特許文献３には、電解槽の運転を停止した後に、陽極と陰極との間に直流電圧を印加して、陽極から陰極へ微小電流（防食電流）を流すことにより逆電流の発生を防止する技術が提案されている。また、逆電流の影響を受けにくい電極の開発も行われている。例えば、特許文献４には、ニッケル表面を有する導電性基材表面に、金属ニッケル、ニッケル酸化物、炭素原子を含む混在層を形成し、この混在層上に、白金族の金属または白金族の金属化合物を含有する電極触媒層を設けた水溶液電気分解用陰極が提案されている。さらに、特許文献５では、陰極液出口と陰極液回収管とを接続するホースの長さや折れ曲がり位置を好適化する逆電流の低減方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５５−５８３８３号公報
【特許文献２】特開平８−１４４０７９号公報
【特許文献３】特開昭６２−１３５８９号公報
【特許文献４】特開２０１１−１９０５３４号公報（特許第５００６４５６号公報）
【特許文献５】特開２０１２−１５８７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１や特許文献２で提案されている技術は、電解槽の停止時に生じる逆電流に対する対策として、一定の効果は得られるものの、必ずしも満足のいくものではなく、さらなる改良の余地が残されている。また、電解槽を構成するエレメントの数が多い場合、エレメントは逆電流の重畳により、完全短絡よりも大きい逆電流が流れる場合がある。この場合、陰極電位は酸素（Ｏ２）の発生領域に達するおそれがある。このような状況において、特許文献３に記載の技術を適用して、陽極から陰極へ防食電流を流すと、陰極室から水素（Ｈ２）がイオン交換膜を通って陽極室へ拡散し、水素（Ｈ２）−酸素（Ｏ２）の爆発が生じるおそれがある。一方、水素（Ｈ２）−酸素（Ｏ２）の爆鳴気にならないよう、大電流の防食電流を流すと塩素（Ｃｌ２）が発生してしまうという問題を有している。
【０００８】
また、特許文献４に記載の水溶液電気分解用陰極は、発生してしまった逆電流に対する対策としては優れているが、逆電流の発生を防止するという効果は得られない。さらに、特許文献５のように、陰極液出口と陰極液回収管とを接続するホースの長さや折れ曲がり位置を好適化したとしても、十分に逆電流を防止することはできないというのが現状である。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、イオン交換膜電解槽の運転停止後に生じる逆電流を防止することができるイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、以下の着想を得るに至った。すなわち、特許文献１および２は、電解槽の運転停止後においても、陽極室および陰極室に電解液を供給し続けて陽極室内および陰極室内の活性物質を除去して、逆電流の起電力を低減させようというものである。しかしながら、逆電流の起電力を低減させること以外にも、配管内の液の電気抵抗を大きくすることで、逆電流を防止することが可能である。かかる着想のもと、本発明者はさらに鋭意検討した結果、電解槽の運転を停止する際、下記の手順に従うことで、上記課題を解消することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明のイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法は、陽極を収容する陽極室と、陰極を収容する陰極室と、前記陽極室に陽極液を供給する陽極液供給用マニホールドと、前記陰極室に陰極液を供給する陰極液供給用マニホールドと、を有するイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法において、
前記イオン交換膜電解槽の運転停止後に、陽極液タンクから前記陽極液供給用マニホールドに陽極液を供給する陽極液供給管、および、陰極液タンクから前記陰極液供給用マニホールドに陰極液を供給する陰極液供給管のうち少なくとも一方に、前記陽極液または前記陰極液よりも電気伝導率の低い低導電性物質を注入することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法においては、前記低導電性物質は、水であることが好ましい。また、本発明のイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法においては、前記イオン交換膜電解槽の運転停止後に、前記陰極液の循環を停止することが好ましい。さらに、本発明のイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法においては、前記イオン交換膜電解槽の運転停止後に、前記陽極液供給管、および前記陰極液供給管のうち少なくとも一方を不活性ガスで置換することが好ましい。さらにまた、本発明のイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法においては、前記イオン交換膜電解槽が、陰極液排出用マニホールドと陰極液供給用マニホールドとを有する陰極液循環経路を少なくとも２経路有する場合、前記イオン交換膜電解槽の運転を停止した後、少なくとも１つの前記陰極液循環経路を他の陰極液循環経路から電気的に切断することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、イオン交換膜電解槽の運転停止後に生じる逆電流を防止することができるイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】２槽の複極式イオン交換膜電解槽を電気的に接続したイオン交換膜電解槽の一例の概略構成図である。
【図２】バイポーラエレメントの一例の概略構成図である。
【図３】２槽の単極式イオン交換膜電解槽を電気的に接続したイオン交換膜電解槽の一例の概略構成図である。
【図４】（ａ）はアノードエレメントの一例の概略構成図であり、（ｂ）はカソードエレメントの一例の概略構成図である。
【図５】電流測定装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、２槽の複極式イオン交換膜電解槽を電気的に接続したイオン交換膜電解槽の一例の概略構成図であり、図２は、バイポーラエレメントの一例の概略構成図である。以下、本発明の電解槽の逆電流の防止方法を、食塩の電解を例に説明する。図１に示すイオン交換膜電解槽１００は、点線で囲まれた電解槽Ａと電解槽Ｂとが、電気的に接続されることにより構成されている。図示する各電解槽Ａ、Ｂは、複数のバイポーラエレメント１０１がイオン交換膜１０２を介して積層されてなり、直列に配置された複数のバイポーラエレメント１０１の両端にはエンドアノードエレメント１０３およびエンドカソードエレメント１０４がそれぞれ配置されている。
【００１６】
図２に示すように、バイポーラエレメント１０１は、陽極１０５が陽極隔壁１０６から間隔をあけて配置された陽極室１０７と、陰極１０８が陰極隔壁１０９から間隔をあけて配置された陰極室１１０と、が一体的に形成されてなり、陽極１０５および陰極１０８は、それぞれ陽極隔壁１０６に設けられた陽極リブ１１１および陰極隔壁１０９に設けられた陰極リブ１１２に保持されている。また、陽極室１０７および陰極室１１０の上部には、それぞれ陽極室側気液分離手段１１３および陰極室側気液分離手段１１４が設けられている。図示例においては、陽極室１０７の下部に、陽極液供給部１１５が設けられており、陽極室側気液分離手段１１３には、濃度が低下した陽極液（塩水）を排出する陽極液排出部１１６が設けられている。また、陰極室１１０の下部には、陰極液供給部１１７が設けられており、陰極室側気液分離手段１１４には、濃度が増大した陰極液（水酸化ナトリウム水溶液）を排出する陰極液排出部１１８が設けられている。
【００１７】
図１に示す例によれば、複数個のバイポーラエレメント１０１の陽極液排出部１１６、および陰極液排出部１１８は、それぞれ陽極液排出用マニホールド１１９および陰極液排出用マニホールド１２０に接続されている。また、陽極室１０７に陽極液を供給する陽極液供給用マニホールド１２１は、陽極液供給バルブ１２２を介して、陽極液供給タンクである供給塩水タンク１２３と接続されており、陰極室１１０に陰極液を供給する陰極液供給用マニホールド１２４は、陰極液供給バルブ１２５を介して、陰極液タンクである循環苛性タンク１２６に接続されている。なお、陽極液排出用マニホールド１１９で回収された陽極液は、溶存している塩素ガス（Ｃｌ２）が脱塩素塔で除去され、塩濃度の調整等を経て、供給塩水タンク１２３に送られる。また、陰極液排出用マニホールド１２０で回収された陰極液は、循環苛性タンク１２６に送られ、一部は電解槽に循環し、一部の苛性ソーダ（ＮａＯＨ）は製品として取出される。
【００１８】
図１に示すような２槽の複極式イオン交換膜電解槽を電気的に接続した構成を有するイオン交換膜電解槽１００を用いて食塩水を電気分解する場合、電解槽１００の運転を停止すると、上述の通り、陽極室１０７中の溶存塩素と陰極室１１０中の水素とが駆動力となって、バイポーラエレメント１０１および各マニホールド等の配管に逆電流が生じる。そこで、本発明の逆電流防止方法においては、電解槽１００の運転停止後、供給塩水タンク１２３から陽極液供給用マニホールド１２１に陽極液を供給する陽極液供給管１２７、および、循環苛性タンク１２６から陰極液供給用マニホールド１２４に陰極液を供給する陰極液供給管１２８のうち少なくとも一方に、陽極液または陰極液よりも電気伝導率の低い低導電性物質を注入する。
【００１９】
陽極液供給管１２７や陰極液供給管１２８に陽極液または陰極液よりも電気伝導率の低い低導電性物質を注入することで、配管内の液の電気抵抗が大きくなる。これにより、電解槽１００の運転停止後に、内部起電力を持った各バイポーラエレメント１０１とマニホールド等の配管との間で形成される電気回路を流れる逆電流を低減することができる。なお、逆電流は、電解槽１００の運転停止後の液温度が高く、電解液中の活性物質濃度が高い間は起電力が高くて顕著であるため、陽極液供給管１２７や陰極液供給管１２８への低導電性物質の注入は、運転停止後速やかに行うことが望ましい。
【００２０】
上述のとおり、従来、食塩水の電解槽の逆電流の防止技術においては、電解液中の活性物質の除去を主目的として、電解槽１００の運転停止後に、陽極室１０７および陰極室１１０に電解液を注入してきた。これに対して、本発明の逆電流防止方法においては、陽極液または陰極液よりも電気伝導率の低い低導電性物質を、陽極液供給管１２７および陰極液供給管１２８のうち少なくとも一方に注入し、配管内の電解液の電気抵抗を増大させて逆電流を低減させている。また、低導電性物質を注入することは、活性物質（Ｃｌ２、Ｈ２）を除去することにもつながり、さらに、低導電性物質を注入することで、電解槽温度を下げることができる点でも優れている。
【００２１】
本発明の逆電流防止方法においては、低導電性物質としては、陽極液または陰極液よりも電気伝導率が小さく、逆電流を防止できるものであれば特に制限はなく、例えば、水を好適に用いることができる。低導電性物質として水を用いる場合、電気伝導率が１０−５Ω−１ｃｍ−１以下のものが特に好適であり、純水、イオン交換水、ボイラー蒸気ドレン、苛性・塩水蒸発設備からの凝縮水等を好適に用いることができる。また、低導電性物質として不活性ガスを用いる場合は、窒素ガス（Ｎ２）、ヘリウムガス（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等を好適に用いることができる。図１に示す例においては、純水タンク１２９ａ、１２９ｂが配置され、それぞれ、陽極液供給管１２７、陰極液供給管１２８に純水を注入している。
【００２２】
本発明の逆電流防止方法においては、陽極液供給管１２７や陰極液供給管１２８の両方に低導電性物質を注入するのが好ましいが、いずれか一方に低導電性物質を注入すればよい。例えば、陰極液供給管１２８のみに低導電性物質を注入して、陽極液供給管１２７は従来どおり陽極液（塩水）を供給して活性物質（Ｃｌ２）を除去してもよい。また、陽極液供給管１２７に、活性物質（Ｃｌ２）に対して２倍〜２０倍のモル量の亜硫酸ソーダを陽極液に供給し、酸化還元反応により活性物質（Ｃｌ２）を除去することも有効である。
【００２３】
また、本発明の逆電流防止方法においては、電解槽１００の運転停止後に、陰極液の循環を停止することが好ましい。電解槽１００の運転時は、陽極液は陽極液排出部１１６から、陰極液は陰極液排出部１１８からオーバーフローしている。このオーバーフローした陽極液は塩濃度調整等のため系外に除かれることになるが、陰極液の大部分は循環苛性タンク１２６に回収され、陰極液供給用マニホールド１２４を通り、陰極室１１０へ循環して利用される。そのため、各バイポーラエレメント１０１と各々のマニホールド等の配管との間で電気回路が形成されて漏洩電流が流れる。これが、電解槽１００が運転を停止した場合に逆電流の原因となる。したがって、電解槽１００の運転停止後に、陰極液の循環を停止させることで、各エレメント１０１と陰極液排出用マニホールド１２０との間に形成された電気回路を切断し、漏洩電流に起因する逆電流を防止する。
【００２４】
さらに、本発明の逆電流防止方法においては、電解槽１００の運転停止後に、供給塩水タンク１２３から陽極液供給用マニホールド１２１に陽極液を供給する陽極液供給管１２７、および循環苛性タンク１２６から陰極液供給用マニホールド１２４に陰極液を供給する陰極液供給管１２８のうち少なくとも一方を、Ｎ２ガス等の不活性ガスで置換することも好ましい。陽極液供給管１２７や陰極液供給管１２８を不活性ガスで置換することにより、各バイポーラエレメント１０１と各マニホールド等の配管との間に形成された電気的回路を切断して、漏洩電流に起因する逆電流を防止することができる。
【００２５】
さらにまた、本発明の逆電流防止方法においては、複数の電解槽（図１に示す例においては電解槽Ａ、Ｂの２槽）が一つの電気回路に組み込まれている場合、電解槽１００が運転を停止した後、少なくとも１つの電解槽の陰極液循環経路を他の電解槽の陰極液循環経路から電気的に切断することが好ましい。具体的には、例えば、図１に示す陰極液供給用マニホールド１２４ａと１２４ｂの間を、外部の循環苛性タンク１２６から陰極液を供給するラインの陰極液供給バルブ１２５ａ、１２５ｂを閉じることで、電解槽Ａの陰極液循環経路と電解槽Ｂの陰極液循環経路の電気的接続を切断する。これは、特に、電解槽１００を構成するエレメント１０１の数が多い場合に有効であり、図示例においては、電解槽Ａ、Ｂおよび各マニホールド等の配管との間で形成される電位差が、電解槽Ａとマニホールド等の配管との電位差と、電解槽Ｂとマニホールド等の配管との電位差とに分割されるため、逆電流を約１／２に低減させることができる。
【００２６】
図３は、２槽の単極式イオン交換膜電解槽を電気的に接続したイオン交換膜電解槽の一例の概略構成図であり、図４は、（ａ）はアノードエレメントの一例の概略構成図であり、（ｂ）はカソードエレメントの一例の概略構成図である。図３に示すイオン交換膜電解槽２００は、図中、点線で囲まれた電解槽Ｃと電解槽Ｄとが、電気的に接続されることにより構成されている。図示する各電解槽Ｃ、Ｄは、アノードエレメン２０１と、カソードエレメント２０２と、がイオン交換膜２０３を挟んで交互に配置され、両端に、ハーフカソードエレメント２０４が配置されている。
【００２７】
図４に示すように、アノードエレメント２０１は、両面に陽極２０５を有し、カソードエレメント２０２は、両面に陰極２０６を有し、それぞれが図３に示す電解槽Ｃ、Ｄの陽極室２０７および陰極室２０８を形成している。また、陽極室２０７および陰極室２０８の上部には、それぞれ陽極室側気液分離手段２０９および陰極室側気液分離手段２１０が設けられている。また、図示例においては、陽極室２０７の下部に、陽極液供給部２１１が設けられており、陽極室側気液分離手段２０９には、濃度が低下した陽極液（塩水）を排出する陽極液排出部２１２が設けられている。陰極室２０８には、陰極液供給部２１３が設けられており、陰極室側気液分離手段２１０には、濃度が増大した陰極液（水酸化ナトリウム水溶液）を排出する陰極液排出部２１４が設けられている。
【００２８】
また、図３に示す例によれば、アノードエレメント２０１の陽極液排出部２１２、およびカソードエレメント２０２の陰極液排出部２１４は、それぞれ陽極液排出用マニホールド２１５および陰極液排出用マニホールド２１６に接続されている。さらに、陽極室２０７に陽極液を供給する陽極液供給用マニホールド２１７は、陽極液供給バルブ２１８を介して供給塩水タンク２１９と接続されており、陰極室２０８に陰極液を供給する陰極液供給用マニホールド２２０は、陰極液供給バルブ２２１を介して循環苛性タンク２２２に接続されている。なお、陽極液排出用マニホールド２１５で回収された陽極液は、溶存している塩素ガス（Ｃｌ２）が脱塩素塔で除去され、塩濃度の調整等を経て、供給塩水タンク２１９に送られる。また、陰極液排出用マニホールド２１６で回収された陰極液は、循環苛性タンク２２２に送られ、一部は電解槽に循環し、一部の苛性ソーダ（ＮａＯＨ）は製品として取出される。
【００２９】
図３に示すような２槽の単極式イオン交換膜電解槽を電気的に接続した構成を有するイオン交換膜電解槽２００を用いて食塩水を電気分解する場合、やはり、複極式イオン交換膜電解槽と同様に、陽極室２０７中の溶存塩素（Ｃｌ２）と陰極室２０８中の水素（Ｈ２）とが駆動力となって、アノードエレメント２０１、カソードエレメント２０２およびマニホールド等の各配管に逆電流が生じる。そこで、本発明の逆電流防止方法においては、電解槽２００の運転停止後、供給塩水タンク２１９から陽極液供給用マニホールド２１７に陽極液を供給する陽極液供給管２２３、および、循環苛性タンク２２２から陰極液供給用マニホールド２２０に陰極液を供給する陰極液供給管２２４のうち少なくとも一方に、陽極液または陰極液よりも電気伝導率の低い低導電性物質を注入する。
【００３０】
陽極液供給管２２３や陰極液供給管２２４に、陽極液または陰極液よりも電気伝導率の低い低導電性物質を注入することで、配管内の液の電気抵抗が大きくなり、逆電流を低減することができる。なお、逆電流の発生は、電解槽２００の運転停止後の液温度が高く、電解液中の活性物質濃度が高い間は起電力が高くて顕著であるため、本実施の形態においても、陽極液供給管２２３や陰極液供給管２２４への低導電性物質の注入は、運転停止後速やかに行うことが望ましい。また、本実施の形態においても、低導電性物質を注入することは、活性物質（Ｃｌ２、Ｈ２）を除去することにもつながり、さらに、低導電性物質を注入することで、電解槽温度を下げることができる。
【００３１】
本実施の形態においても、低導電性物質としては、陽極液または陰極液よりも電気伝導率が小さく、逆電流を防止できるものであれば特に制限はなく、例えば、水を好適に用いることができる。低導電性物質として水を用いる場合、電気伝導率が１０−５Ω−１ｃｍ−１以下のものが好適であり、純水、イオン交換水、ボイラー蒸気ドレン、苛性・塩水蒸発設備からの凝縮水等を好適に用いることができる。また、低導電性物質として不活性ガスを用いる場合は、窒素ガス（Ｎ２）、ヘリウムガス（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等を好適に用いることができる。図３に示す例においても、純水タンク２２５ａ、２２５ｂが配置され、それぞれ、陽極液供給管２２３、陰極液供給管２２４に純水を供給している。
【００３２】
本実施の形態においても、陽極液供給管２２３や陰極液供給管２２４の両方に低導電性物質を注入するのが好ましいが、いずれか一方に低導電性物質を注入すればよい。例えば、陰極液供給管２２４のみに低導電性物質を注入して、陽極液供給管２２３は陽極液（塩水）を供給して活性物質（Ｃｌ２）を除去してもよい。また、活性物質（Ｃｌ２）に対して２倍〜２０倍のモル量の亜硫酸ソーダを陽極液に供給し、酸化還元反応により活性物質（Ｃｌ２）を除去することも有効である。
【００３３】
また、本実施の形態においても、電解槽２００の運転停止後に、陰極液の循環を停止することが好ましい。電解槽２００の運転時は、陽極液が陽極液排出部２１２から、陰極液が陰極液排出部２１４からオーバーフローしている。このオーバーフローした陽極液は塩濃度調整等のため系外に排出されることになるが、陰極液の大部分は循環苛性タンク２２２に回収され、陰極液供給用マニホールド２２０を通り、陰極室２０８へ循環して利用される。そのため、カソードエレメント２０２および各々のマニホールド等の配管との間で電気回路が形成されて漏洩電流が流れる。これが、電解槽２００が運転を停止した場合に逆電流の原因となる。したがって、電解槽２００の運転停止後に、陰極液の循環を停止させることで、各カソードエレメント２０２と陰極液排出用マニホールド２１６との間に形成された電気回路を切断し、漏洩電流に起因する逆電流を防止する。
【００３４】
さらに、本実施の形態においても、電解槽２００の運転停止後に、供給塩水タンク２１９から陽極液供給用マニホールド２１７に陽極液を供給する陽極液供給管２２３、および循環苛性タンク２２２から陰極液供給用マニホールド２２０に陰極液を供給する陰極液供給管２２４のうち少なくとも一方を、Ｎ２ガス等の不活性ガスで置換してもよい。陽極液供給管２２３や陰極液供給管２２４を不活性ガスで置換することにより、アノードエレメント２０１、カソードエレメント２０２および各マニホールド等の配管の間に形成された電気的回路を切断して、漏洩電流に起因する逆電流を防止することができる。
【００３５】
さらにまた、本実施の形態においても、複数の電解槽（図３に示す例においては電解槽Ｃ、Ｄの２槽）が一つの電気回路に組み込まれている場合、少なくとも１つの電解槽の陰極液循環経路を他の電解槽の陰極液循環経路から電気的に切断することが好ましい。具体的には、例えば、図３に示す陰極液供給用マニホールド２２０ａ、２２０ｂの間を、外部の循環苛性タンク２２２から陰極液を供給するラインの陰極液供給バルブ２２１ａ、２２１ｂを閉じることで、電解槽Ｃの陰極液循環経路と電解槽Ｄの陰極液循環経路の電気的接続を切断する。これは、特に、電解槽２００を構成する各エレメント２０１、２０２の数が多い場合に有効であり、電解槽Ｃ、Ｄと各マニホールド等の配管との間で形成される電位差が、電解槽Ｃとマニホールドとの電位差と、電解槽Ｄとマニホールドとの電位差とに分割されるため、逆電流を約１／２に低減させることができる。
【００３６】
ここまで、本発明の逆電流防止方法について、２槽の複極式イオン交換膜電解槽を電気的に接続した電解槽１００と、２槽の単極式イオン交換膜電解槽を電気的に接続した電解槽２００とに分けて詳細に説明してきたが、本発明の逆電流防止方法においては、イオン交換膜電解槽の運転停止後に、陽極室および陰極室のうち少なくとも一方の内部に低導電性物質を注入することのみが重要であり、それ以外の構成については特に制限はない。例えば、陽極および陰極は、従来から用いられている既知の電極を採用することができる。また、電解槽の運転条件についても、特に制限はなく、通常行われている一般的な条件を適用することができる。
【００３７】
なお、本発明の逆電流防止方法において、低導電性物質として純水を陽極室１０７、２０７や陰極室１１０、２０８に注入すると、イオン交換膜１０２、２０３が膨潤してしまい、これにより、イオン交換膜１０２、２０３にシワが生じ、機械的にダメージを与えてしまうという懸念がある。しかしながら、現行のイオン交換膜型食塩電解等で一般に使用されているカルボン酸やスルフォン酸、または両者複合の酸をイオン交換基とするパーフルオロ陽イオン交換膜の耐久性は日々向上し、最近では懸念も払拭され、問題なく使用することができる。例えば、旭硝子（株）社製のＦ８０２０、Ｆ８０２０ＳＰおよびＦ８０８０や、デュポン（株）社製のＮ２０１０、Ｎ２０３０およびＮ２０４０、旭化成（株）社製のＦ４４０１、Ｆ４４０３およびＦ６８０１を好適に用いることができる。さらには、運転停止後、陰極室に４００−６００ｍｍＨ２Ｏの圧力を与えることにより膜を陽極室側に押さえ、膜のしわを防止することも有効である。
【００３８】
また、本発明の逆電流防止方法を用いて電解槽の運転を停止した場合、低導電性物質を陽極室１０７、２０７や陰極室１１０、２０８に注入するのは、逆電流の影響が大きい時間のみでよい。これは、再度、電解槽を立ち上げる際に、陽極液や陰極液の濃度調整が困難になる場合があるからである。したがって、電解槽を保管する場合は、電解槽の運転停止後、上記本発明の逆電流防止方法を適用し、逆電流の影響がなくなったら、再度、陽極液および陰極液でそれぞれ陽極室および陰極室を置換して、保存するのが好ましい。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明のイオン交換膜電解槽の逆電流防止方法を、実施例を用いてより詳細に説明する。
従来例および実施例のそれぞれの場合において、各マニホールドの電圧と逆電流値を測定した。図１に示すタイプの構成の電解槽として、ｎ−ＢｉＴＡＣ８９６（クロリンエンジニアズ（株）社製）を２槽直列に配置した電解槽を用いた。
【００４０】
逆電流は、図５に示す構成の電流測定装置３００を、陽極液排出用マニホールド１１９、陰極液排出用マニホールド１２０、陽極液供給用マニホールド１２１および陰極液供給用マニホールド１２４に組み込むことにより測定した。電解槽１００内の各エレメント１０１から排出された陽極液および陰極液が、それぞれ陽極液排出用マニホールド１１９および陰極液排出用マニホールド１２０で合流した後、および、陽極液および陰極液が、それぞれ陽極液供給用マニホールド１２１および陰極液供給用マニホールド１２４で分散される前に、陽極液および陰極液が通過する場所にメッシュ状の２枚の白金電極３０１を設置し、これらの電極に電流計３０２を繋ぐことで電流値を測定した。白金電極３０１の間の配管３０３は絶縁のためにＰＶＣ製のものを用いた。なお、電流測定装置３０１の両側の配管３０４は、陽極測定用はチタン製、陰極測定用はニッケル製とした。また、図中の矢印は、陽極液および陰極液の流れを示す。
【００４１】
＜従来例＞
電解槽１００の運転を停止した後の処理として、温度６０℃、濃度３００ｇ／Ｌの塩水を、０．２５ｍ３／ｈ／エレメントの流量で陽極液供給用マニホールド１２１通して陽極室１０７へ供給した。また、温度８５℃、濃度３０質量％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を、０．２５ｍ３／ｈ／エレメントの流量で陰極液供給用マニホールド１２４を通して陰極室１１０へ供給した。
【００４２】
運転停止３時間後と６時間後に、陽極液供給用マニホールド１２１、陽極液排出用マニホールド１１９、陰極液供給用マニホールド１２４および陰極液排出用マニホールド１２０における電位と逆電流を測定した。得られた結果を、電解槽１００の運転停止後の条件とともに表１に示す。ここで、逆電流の値は各マニホールドで測定した電流の合算値であり、その最大値を示している。なお、運転停止３時間後のセル電圧は１．６Ｖ、陽極室１０７から排出されている陽極液は、温度６５℃、濃度３００ｇ／Ｌの塩水であり、陰極室１１０から排出されている陰極液は、温度６５℃、濃度２８質量％の水酸化ナトリウム水溶液であった。さらに、運転停止６時間後のセル電圧は１．６Ｖ、陽極室１０７から排出されている陽極液は、温度４０℃、濃度３００ｇ／Ｌの塩水であり、陰極室１１０から排出されている陰極液は、温度４０℃、濃度２８質量％の水酸化ナトリウム水溶液であった。
【００４３】
＜実施例＞
電解槽１００の運転を停止した後の処理として、温度２５℃の純水（電気伝導率：１０−５Ω−１ｃｍ−１以下）を０．２５ｍ３／ｈ／エレメントの流量で、陽極液供給管１２７から陽極液供給用マニホールド１２１を通して陽極室１０７に注入した。また、温度２５℃の純水（電気伝導率：１０−５Ω−１ｃｍ−１以下）を０．２５ｍ３／ｈ／エレメントの流量で、陰極液供給管１２８から陰極液供給用マニホールド１２４に注入した。なお、陰極液供給用マニホールド１２４への純水の供給については、陰極液供給用マニホールド１２４が純水に置換された後に停止した。
【００４４】
従来例と同様に、運転停止３時間後と６時間後に、陽極液供給用マニホールド１２１、陽極液排出用マニホールド１１９、陰極液供給用マニホールド１２４および陰極液排出用マニホールド１２０における電位および逆電流を測定した。得られた結果を、電解槽１００の運転停止後の条件とともに表１に示す。なお、運転停止３時間後のセル電圧は１．３Ｖ、陽極室１０７から排出されている陽極液は、温度４０℃、濃度１４ｇ／Ｌの塩水であり、陰極室１１０からはほとんど陰極液が排出されていない状態であった。さらに、運転停止６時間後のセル電圧は１．３Ｖ、陽極室１０７から排出されている陽極液は、温度３０℃、濃度１ｇ／Ｌの塩水であり、陰極室１１０からはほとんど陰極液が排出されていない状態であった。ここで、陽極液供給用マニホールドと陰極液供給用マニホールドには純水を供給していること、陰極液排出用マニホールドにはほとんど液が流れていなかったことから、これらのマニホールド電位は測定できなかった。
【００４５】
【表１】
2014091838.tif 000003
【００４６】
表１より、本発明の逆電流防止方法によれば、電解槽の運転停止後における逆電流が大幅に低減できることがわかる。
【符号の説明】
【００４７】
１００  複極式イオン交換膜電解槽
１０１  バイポーラエレメント
１０２  イオン交換膜
１０３  エンドアノードエレメント
１０４  エンドカソードエレメント
１０５  陽極
１０６  陽極隔壁
１０７  陽極室
１０８  陰極
１０９  陰極隔壁
１１０  陰極室
１１１  陽極リブ
１１２  陰極リブ
１１３  陽極室側気液分離手段
１１４  陰極室側気液分離手段
１１５  陽極液供給部
１１６  陽極液排出部
１１７  陰極液供給部
１１８  陰極液排出部
１１９  陽極液排出用マニホールド
１２０  陰極液排出用マニホールド
１２１  陽極液供給用マニホールド
１２２  陽極液供給バルブ
１２３  供給塩水タンク
１２４  陰極液供給用マニホールド
１２５  陰極液供給バルブ
１２６  循環苛性タンク
１２７  陽極液供給管
１２８  陰極液供給管
１２９  純水タンク
２００  単極式イオン交換膜電解槽
２０１  アノードエレメント
２０２  カソードエレメント
２０３  イオン交換膜
２０４  ハーフカソードエレメント
２０５  陽極
２０６  陰極
２０７  陽極室
２０８  陰極室
２０９  陽極室側気液分離手段
２１０  陰極室側気液分離手段
２１１  陽極液供給部
２１２  陽極液排出部
２１３  陰極液供給部
２１４  陰極液排出部
２１５  陽極液排出用マニホールド
２１６  陰極液排出用マニホールド
２１７  陽極液供給用マニホールド
２１８  陽極液供給バルブ
２１９  供給塩水タンク
２２０  陰極液供給用マニホールド
２２１  陰極液供給バルブ
２２２  循環苛性タンク
２２３  陽極液供給管
２２４  陰極液供給管
２２５  純水タンク
３００  電流測定装置
３０１  白金電極
３０２  電流計
３０３、３０４  配管
【図１】
2014091838.tif 000004
【図２】
2014091838.tif 000005
【図３】
2014091838.tif 000006
【図４】
2014091838.tif 000007
【図５】
2014091838.tif 000008