[發(fā)明專利]堿金屬氯化物電解用離子交換膜、其制造方法及堿金屬氯化物電解裝置

有效

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• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN109154091B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 山木泰;金子隆之;草野博光;西尾拓久央
• 申請（專利權）人: AGC株式會社
• 主分類號: C25B13/08
• 分類號: C25B13/08;B01J39/05;B01J39/07;B01J39/20;B01J47/12;C25B1/46
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

提供一種堿金屬氯化物電解用離子交換膜，其是透水量大、將向陰極室的供給水量抑制為最小限度、并且可維持低的電解電壓的膜，并且能夠生成高苛性堿品質的堿金屬氫氧化物水溶液。一種堿金屬氯化物電解用離子交換膜，其具有由具有羧酸型官能團的含氟聚合物形成的層(12)、具有由具有磺酸型官能團的含氟聚合物形成的層(14A)及層(14B)，在層(14A)與層(14B)之間配置有包含加強絲(22)的加強材料(20)，層(12)的干燥時的厚度為9～28μm，層(14B)包含離子交換容量為1.3～2.5meq/g的層，層(14B)的干燥時的厚度為6～100μm，層(14A)包含離子交換容量為0.9～1.25meq/g的層，層(14A)的干燥時的厚度為40～110μm。

技術領域

本發(fā)明涉及堿金屬氯化物電解用離子交換膜、其制造方法、堿金屬氯化物電解裝置、及堿金屬氫氧化物的制造方法。

背景技術

作為將鹽水等堿金屬氯化物水溶液電解從而制造堿金屬氫氧化物和氯的堿金屬氯化物電解法中所用的離子交換膜，已知有由具有離子交換基團(羧基或羧酸鹽基、磺基或磺酸鹽基)的含氟聚合物形成的電解質膜。

從維持機械強度、尺寸穩(wěn)定性的方面出發(fā)，電解質膜通常由包含加強絲(聚四氟乙烯(以下，記為PTFE。)絲等)的加強材料來加強。

作為具有加強材料的堿金屬氯化物電解用離子交換膜，例如，已知有依次層疊有以下的(1)～(4)的離子交換膜(專利文獻1)。

(1)包含具有羧酸型官能團的含氟聚合物的、離子交換容量為0.80mg當量/g的第一層；(2)包含具有磺酸型官能團的含氟聚合物的、離子交換容量為0.98mg當量/g的第二層的A層；(3)加強材料；及(4)包含具有磺酸型官能團的含氟聚合物的、離子交換容量為1.05mg當量/g的第二層的B層。

然而，對于使用了如上所述的堿金屬氯化物電解用離子交換膜的堿金屬氯化物的電解方法，為了長期維持良好的運轉性能，重要的是以一定范圍并且均一地調整維持陰極室內的陰極液體濃度。

通常的濃度調整方法為向陰極室供給水。然而，該方法會產生如下問題。首先，在陰極室內的液體循環(huán)不充分的情況下，供給水的附近的陰極液體濃度降低，相反不易稀釋的部分的陰極液體濃度變高。其結果，電流效率降低。另外，若因某些故障而使水向陰極室內的供給停止，則陰極液體濃度會急劇上升，不僅電流效率顯著降低，而且難以使這樣暫時降低的電流效率再次回到起初，需要膜的更換。

為了解決上述問題，提出了使用透水量大的膜作為能將向陰極室的供給水量抑制為最小限度的膜(專利文獻2)。專利文獻2中的實施例中示出了，為了制成透水量大的膜，需要減薄具有羧酸型官能團的含氟聚合物層的膜厚。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-163858號公報

專利文獻2：日本特許第4168932號公報

發(fā)明內容

發(fā)明要解決的問題

如專利文獻2所述，減薄具有羧酸型官能團的含氟聚合物層的膜厚在能夠達成高的透水量的方面是有利的。但是，本發(fā)明人等發(fā)現，若減薄具有羧酸型官能團的含氟聚合物層的膜厚，則氯化物離子會透過離子交換膜，從而苛性堿品質降低。

此處，透水量是指在堿金屬氯化物的電解時透過離子交換膜從陽極側移動到陰極側的水的量，由相對于1摩爾堿金屬離子移動的水的摩爾量比來表示。另外，苛性堿品質是指生成的堿金屬氫氧化物水溶液中的堿金屬氫氧化物的純度，在本發(fā)明中，苛性堿品質高是指，堿金屬氫氧化物水溶液中的堿金屬氯化物相對于堿金屬氫氧化物的含量少、為堿金屬氫氧化物的純度高的堿金屬水溶液。