[其他]一種單極電解槽、電解槽單元和在單極電解槽中進行電解的工藝

無效

• 申請號: 85109756
• 申請日: 1985-12-16
• 公開（公告）號: CN85109756A
• 公開（公告）日: 1986-10-15
• 發明（設計）人: 理查德·尼爾·比瓦;格里格里·簡·埃爾登·莫里斯;吉塞普·諾利
• 申請（專利權）人: 陶氏化學公司;奧羅茨奧·諾拉電化學工廠聯合股票公司
• 主分類號: C25B9/00
• 分類號: C25B9/00;C25B9/04;C25B1/34
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 余剛

本發明涉及一種改進的單極電解槽設計，特別是涉及到這樣一種單極電解槽單元，它具有價格低廉、有效的電流傳輸元件，該元件用來為電解槽的電極提供電流。

氯氣和苛性堿是用來生產許多化學制品的基本化學產品。它們幾乎是完全利用電解的方法，從堿金屬氯化物水溶液中制成，其主要部分用隔膜型電解槽生產。在用隔膜型電解槽工藝中，將鹽水（氯化鈉水溶液）連續送入陽極室，流過通常由石棉制成的隔膜，再通過陰極返回。為了減少氫氧離子的反向遷移，總是保持流速大于轉換速率，所以得到的陰極電解液中有堿金屬氯化物。在陰極，氫離子以氫氣的形式排放出來。然后，含有氫氧化鈉，未反應的氯化鈉及其它雜質的陰極電解液必須經過濃縮和提純以期獲得可在市場上銷售的氫氧化鈉和氯化鈉，它們可以在氯化物和氫氧化鈉電解槽中使用以便進一步生產氫氧化鈉。

隨著尺寸穩定陽極和為此采用的各種鍍層成分技術的發展，允許縮小電極之間的間隙，利用這些電極，電流效率大大增加，因而該電解槽也更為有效。還有，隨著不透水薄膜大量用于電解槽，由于各種離子可以有選擇性地通過薄膜，所以摒除了合成產品中的雜質因而省去一些造價昂貴的提純和濃縮處理步驟。

現在，許多氯氣和氫氧化物生產者都采用尺寸穩定陽極，但是，迄今為止，還有待實現不透水薄膜的大規模商業應用。這至少部分原因是由于還不能提供良好的、經濟的使用平面膜的電解槽。采用膜片的電解槽的幾何形狀使得它難以在電極之間采用平面薄膜。因此，在氯氣、堿金屬氫氧化物和氫的生產過程中，人們已提出了壓濾器電解槽裝置來代替它。

通常，采用兩種基本的電解槽電解鹽水溶液以生產氯氣和氫氧化鈉，這兩種電解槽即為單極電解槽和雙極電解槽。盡管雙極電解槽不是本發明之目的，但了解雙極電池的操作有助于全面了解先有技術。

雙極、壓濾器型電解槽是由數個串聯的電化學單元組成的，正如在壓濾器中一樣，其中的每個單元（除去兩端的單元外）在一邊作為陽極而在另一邊作為陰極，用薄膜將這些雙極單元之間的空間分為陽極區和陰極區。在典型操作時，堿金屬鹵化物溶液被送入陽極區，在這里，陽極處將產生鹵素氣體。通過薄膜，堿金屬離子被選擇傳送到陰極區，當氫氣被釋放時，堿金屬離子在陰極處和氫氧離子相結合從而生成堿金屬氫氧化物。在這種類型的電解槽中，可得到純度和濃度很高的堿金屬氫氧化物，從而減少蒸發和鹽離析等昂貴的后續步驟。雙極電極和薄膜被夾嵌成壓濾器型結構的電解槽是串聯的，其中，一個電解槽的電極通過某種通用結構件與相鄰電池的陰極相連。

單極，壓濾器型電解槽可從美國專利4341604中得到了解，該電解槽單元包括端電解槽單元和多個位于端電解槽單元之間的中間電解槽單元。

隔離體，（可以是膜片）或離子交換膜被置于每個相鄰的陽極和陰極之間，以便將電解槽組分成數個陽極單元和陰極單元，每個陽極單元都有一入口和出口，電解液通過該入口進入該單元，而通過該出口排出液體和氣體，每個陽極電解槽單元同樣有一個或多個出口，如果必要，還可有一入口，通過該入口，可將液體（如水）加入該單元，在電解槽單元中的每個陽極還配有接頭，電流可以通過它流入電解槽單元;而每個陰極也有接頭，通過它，電流可從電解槽單元中流出。在單極電解槽中，電流流入一個電解槽單元并從鄰近的反相電解槽單元中流出。它與雙極電解槽組一樣，電流不是通過電解槽組的一端流向電解槽組的另一端。

為了確保有效的利用單極電解槽電極的整個表面，期望對電極提供相對穩定的電流而且沒有過量的阻抗損耗。為達此目的，先有技術中曾經設計了各種裝置和機械以便將電流有效地傳送給電極。

首先，將電流供給單極電解槽的最顯而易見的裝置就是通過導線、電纜、棒等把電源和電極連接起來。盡管這種裝置減小了配電系統中的阻抗損耗，但由于一些電極不能有效地導電，使得不能為整個電極提供相對平穩的電流，所以不能令人滿意，這種情況對于經常用于氯-堿電解槽的鈦電極來說尤為顯著。因此，經常有必要為電極提供多個接頭以確保適當的配電。在美國專利4464242，4464243和4056458中涉及到了各種電接頭。

本發明的主要目的是為單極電解槽提供配電裝置，這樣一種裝置具有最少量的部件和電接頭，采用造價低廉易于得到的材料，并可使用合理長度和寬度的電極。

尤其是本發明涉及的單極電解槽具有兩個端電解槽單元和至少一個置于所述端電解槽單元之間的中間電解槽單元，所述電解槽單元由從堅固的不透水的離子交換膜和不透水的隔板中選擇的隔離體所隔離，中間電解槽單元包括：

兩個相互之間有一定間隔的平行、平面電極組件;