[其他]恢復(fù)電流效率的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86100211
• 申請(qǐng)日: 1986-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86100211A
• 公開(kāi)（公告）日: 1986-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 數(shù)原學(xué);鈴木公二;竹下勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 旭硝子株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): C25B3/46
• 分類(lèi)號(hào): C25B3/46;C25B13/08;C25B13/02
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利代理部
• 代理人: 趙越

本發(fā)明論及的是借助高氟陽(yáng)離子交換膜電解氯化鈉。更詳細(xì)地說(shuō)，它論及一個(gè)使高氟陽(yáng)離子交換膜的電流效率在電解過(guò)程中恢復(fù)的方法。

近些年，離子交換隔膜法，其中，由氟樹(shù)脂構(gòu)成的陽(yáng)離子交換膜被用作為隔膜，通過(guò)氯化鈉的電解，作為一個(gè)生產(chǎn)氫氧化鈉和氯氣的方法，已經(jīng)引起注意，因?yàn)檫@種離子交換膜法在防止污染和節(jié)能方面要比通常的水銀法或石棉隔片法優(yōu)越。因此，生產(chǎn)含有極少量氯化鈉的高純度氫氧化鈉是可能的。用氟樹(shù)脂陽(yáng)離子交換膜于這種離子交換膜法時(shí)，羧酸型膜被認(rèn)為優(yōu)于磺酸型膜，所以，在高的電流效率下生產(chǎn)高濃度的氫氧化鈉是可能的。另一方面，已經(jīng)指出羧酸型氟樹(shù)脂膜有比磺酸型氟樹(shù)脂膜對(duì)電流具有更大阻力的問(wèn)題。

到現(xiàn)在為止，就這種氟樹(shù)脂陽(yáng)離子交換膜作為隔膜用于氯化鈉的電解而論，已經(jīng)有各種建議用于解決上述問(wèn)題。例如，日本未審查專(zhuān)利（公開(kāi)號(hào)為120492/1975）公開(kāi)了一個(gè)由羧酸型單體和磺酸型單體共聚而獲得的陽(yáng)離子交換膜和由使羧酸型單體聚合并飽和于磺酸型氟樹(shù)脂膜而獲得的陽(yáng)離子交換膜，作為由既含有羧酸基又含有磺酸基的高碳氟聚合物組成的陽(yáng)離子交換膜。據(jù)稱(chēng)，這些陽(yáng)離子交換膜具有高電流效率和高電導(dǎo)，這是由于磺酸基具有除羧酸基的特性之外的高導(dǎo)電率。日本未審查專(zhuān)利（公開(kāi)號(hào)36589/1977）進(jìn)一步公開(kāi)了一個(gè)羧酸型高碳氟聚合物與磺酸型高碳氟聚合物的混合膜和一個(gè)由羧酸型膜和磺酸型膜組成的分層膜。據(jù)說(shuō)用磺酸型膜在高電流效率下生產(chǎn)高濃度氫氧化鈉的困難，在這些情況下，可以由分層羧酸型膜或由混合羧酸型聚合物得到解決。

這里提出了許多各種各樣的建議，其目的在于改進(jìn)磺酸型膜的不相適應(yīng)的電解性能。例如，一個(gè)已知的方法，其中由具有磺酸基的高碳氟聚合物構(gòu)成的膜的表面由還原和氧化處理使磺酸基向羧酸基發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化，以便在磺酸型膜的表面形成一羧酸薄層（日本未審查專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)24175/1977，24176/1977和24177/1977）。

另一方面，已經(jīng)提出了各種各樣的用離子交換膜法恢復(fù)在氯化鈉電解中的電解特性的方法（日本未審查專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)3999/1978，57199/1978，29892/1979，155996/1979，22311/1980，41858/1980和81745/1980）。在這些參考文獻(xiàn)中，公開(kāi)了一個(gè)膜，其電流效率由于鈣和鎂的沉積而降低，用酸和強(qiáng)堿處理以消除鈣和鎂，如果必要的話(huà)，該膜被轉(zhuǎn)變成脂型并被加熱;接著由電流傳導(dǎo)處理，至陽(yáng)極區(qū)的pH值降低，或使用有機(jī)溶劑，接著進(jìn)行加熱處理。公開(kāi)了用這種再生處理，電流效率能夠恢復(fù)。

在氯化鈉的電解中，借助于離子交換膜，其中氫氧化鈉是通過(guò)使用具有高氟羧酸基的位于相對(duì)于陰極一側(cè)的膜而獲得的，通常是將電解控制在80-95℃的溫度范圍，以便將電解槽的電壓維持在較低的水平。然而，由于負(fù)荷的變化或由于電解系統(tǒng)的需要，電解槽的溫度在短時(shí)間或長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)低于80℃是可能發(fā)生的。而且，在某些情況下，氫氧化鈉的濃度在電解過(guò)程中也可能變得異常地高。在這種情況下，電流效率將降低，既使電解溫度恢復(fù)到大約90℃的水平，或者，氫氧化鈉的濃度其重量比一旦由超過(guò)40%恢復(fù)到最初的濃度水平之后，電流效率也不可能完全恢復(fù)到最初的水平。電流密度越高，這種電流效率的降低越有可能發(fā)生。另一方面，電流效率的降低也取決于膜的構(gòu)造，如膜的加強(qiáng)方式，膜的離子交換容量，或膜的厚度。

這種現(xiàn)象的實(shí)際原因是不能完全的，但可以提出如下的解說(shuō)。即，為了高效地獲得高濃度的氫氧化鈉，需要在膜的陰極側(cè)面固定的離子濃度較高。當(dāng)固定的離子濃度較高時(shí)，固定的離子周?chē)乃肿虞^少，鈉（Na）的相反離子的運(yùn)動(dòng)很可能受到固定離子的限制，用于膜中的鈉離子運(yùn)動(dòng)的活性能量趨于增高。當(dāng)溫度降低時(shí)，鈉（Na）離子的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上也相應(yīng)地降低。如果電解在這樣的條件下進(jìn)行，圍繞在固定離子周?chē)暮疇顟B(tài)結(jié)構(gòu)將會(huì)變化，既使當(dāng)溫度再次升高到最初水平時(shí)，其結(jié)構(gòu)也不會(huì)恢復(fù)到最初的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，因而電流效率將不會(huì)恢復(fù)。

這種現(xiàn)象是不希望發(fā)生的，因?yàn)樗痣娔芟牡脑黾印Ｒ呀?jīng)提出了通過(guò)降低氫氧化鈉的濃度或當(dāng)電解槽溫度較低時(shí)，降低電流密度，以防止這樣的現(xiàn)象。

本發(fā)明的目的是提供一個(gè)新方法，使電流效率下降的膜得到恢復(fù)，而不依靠那種常規(guī)的方法。特別是，本發(fā)明要解決上面提到的缺點(diǎn)，不用拆卸電解槽。

本發(fā)明已完成了解決上面的問(wèn)題，并提供一個(gè)使電流效率在氯化鈉電解中得到恢復(fù)的方法，借助于高氟陽(yáng)離子交換膜，用于生產(chǎn)具有濃度重量比為32-40%的氫氧化鈉，它包括當(dāng)高氟陽(yáng)離子交換膜的電流效率下降到予定的水平時(shí)，使電解中止，并使陰極電解液濃度維持在重量比不高于30%的水平上。