[其他]堿金屬氫氧化物的生產方法及此法所用的電解槽

無效

• 申請號: 86108477
• 申請日: 1986-12-13
• 公開（公告）號: CN86108477A
• 公開（公告）日: 1987-07-29
• 發明（設計）人: 三宅晴久;金子勇;渡壁淳
• 申請（專利權）人: 旭硝子株式會社
• 主分類號: C25B1/16
• 分類號: C25B1/16;C25B13/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 徐汝巽,段承恩

本發明涉及生產堿金屬氫氧化物的方法及用于此方法的電解槽，特別涉及用離子交換膜生產較高濃度的堿金屬氫氧化物的方法及其電解槽。

堿金屬氯化物水溶液用含氟陽離子交換膜作為隔膜進行電解以生產堿金屬氫氧化物和氯的所謂堿電解離子交換法，近年來在國際上已被廣泛采用，因為將其與常規方法比較，這種方法能以低得多的能量消耗生產高純度的堿金屬氫氧化物。

這種使用離子交換膜進行堿電解的方法，在工業使用的初期，普遍用有磺酸基作為離子交換基的含氟陽離子交換膜，但這種離子交換膜不能獲得高的電流效率。因此，近年來這種離子交換膜已被另一種陽離子交換膜所取代，這種陽離子交換膜至少在膜的陰極一面含有羧酸基，因而其電解時的電流效率已提高到92～97%的水平，大體上適合于工業應用。

然而，人們發現使用這種羧酸型的陽離子交換膜，只有限于生產濃度最高約36～40%（重量）的堿金屬氫氧化物時，才能于低電壓時得到長時間的好的電流效率。按發明人的研究，堿金屬氫氧化物的濃度達40%左右（重量），可得到高達94至98%的電流效率。如果堿金屬氫氧化物超過此濃度界限，電流效率即變差。再者，在這種高濃度下，膜阻也急驟增加，因而電解槽電壓也相應增加。如果連續操作了一段長時間，即一星期至一年的時間，電流效率便逐漸下降。

在這樣高濃度堿金屬氫氧化物中工作了一段長時間的膜，測量其陰極面的離子交換容量，發現該面的離子交換容量由于羧酸基的分解而降低。因此，在膜的陰極一面有羧酸基的陽離子交換膜是不適于生產上述高濃度的堿金屬氫氧化物的。

另外，美國專利4，55，210建議使用一種陽離子交換膜，此膜是在有氨磺酰基的含氟聚合物薄膜的陽極面上迭合有磺酸基的含氟聚合物薄膜，用這樣的陽離子交換膜來生產高濃度堿金屬氫氧化物。但這種方法的初始電流效率很低，并且在連續工作一段長時間以后，電流效率還會降低。

日本專利公告公報No9589/1982公開了一種使用含氟陽離子交換膜制取40%（重量）濃度的氫氧化鈉的方法，該膜是由含羧酸基層和在它的陰極面上的約2微米的含磺酸基層所組成。在膜的陰極一面上有含磺酸的薄層的其它例子有日本公開公報No83030/1983和日本公告公報No23776/1985，公開了制取濃度約35%（重量）的氫氧化鈉的方法。這些文獻都是有關減低電解電壓的。按發明者的研究，這種在陰極一面上的含磺酸基層如果很薄（如公開中所述）時，在堿金屬氫氧化物濃度為40%（重量）時，得到了高至約95%的電流效率，但堿金屬氫氧化物濃度為45%或更高時，電流效率僅有約90%的水平，并隨著時間的推移而趨于降低。

如果能以這樣的高濃度和高電流效率在低電解槽電壓下生產堿金屬氫氧化物，就有可能節約用于濃縮堿金屬氫氧化物所需的能量。

本發明的一個目的是提供一方法和一電解槽，用離子交換膜生產高度濃縮的堿金屬氫氧化物，由此生產的高度濃縮的堿金屬氫氧化物至少為42%（重量），特別是至少為45%（重量）的水平，不僅在初始階段而且在長時間工作中也有高的電流效率。

本發明的另一目的是提供一方法和一電解槽以使用離子交換膜生產高度濃縮的堿金屬氫氧化物。使用這種方法，由于膜阻低，不僅能長時間維持高電流效率，也能長時間維持低電解電壓。

本發明已經解決了上面所說的各種問題，并提供一種生產較高濃度的堿金屬氫氧化物的方法，其濃度至少為42%（重量）、特別是至少為45%（重量），本方法使用有陽極室和陰極室的電解槽進行電解，將堿金屬氯化物的水溶液供給陽極室，以水或堿金屬氫氧化物的稀水溶液供給陰極室，電解槽中的含氟陽離子交換膜由厚度至少為5微米的含-SO₃M（M為堿金屬）基的全氟化碳聚合物構成最外層，第二層則是含有-CO₂M（M為堿金屬）基的全氟化碳聚合物。在45%（重量）的NaOH溶液中，第二層的水含量為2～7%，厚度至少為5微米，第一層的水含量高于第二層。放置交換膜時以其第一層面對陰極室。

現以最佳實施方案作參考對本發明進行詳細解釋。