[其他]恢復電流效率的方法

無效

• 申請號: 86100211
• 申請日: 1986-01-17
• 公開（公告）號: CN86100211A
• 公開（公告）日: 1986-08-13
• 發明（設計）人: 數原學;鈴木公二;竹下勇
• 申請（專利權）人: 旭硝子株式會社
• 主分類號: C25B3/46
• 分類號: C25B3/46;C25B13/08;C25B13/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 趙越

本發明論及的是借助高氟陽離子交換膜電解氯化鈉。更詳細地說，它論及一個使高氟陽離子交換膜的電流效率在電解過程中恢復的方法。

近些年，離子交換隔膜法，其中，由氟樹脂構成的陽離子交換膜被用作為隔膜，通過氯化鈉的電解，作為一個生產氫氧化鈉和氯氣的方法，已經引起注意，因為這種離子交換膜法在防止污染和節能方面要比通常的水銀法或石棉隔片法優越。因此，生產含有極少量氯化鈉的高純度氫氧化鈉是可能的。用氟樹脂陽離子交換膜于這種離子交換膜法時，羧酸型膜被認為優于磺酸型膜，所以，在高的電流效率下生產高濃度的氫氧化鈉是可能的。另一方面，已經指出羧酸型氟樹脂膜有比磺酸型氟樹脂膜對電流具有更大阻力的問題。

到現在為止，就這種氟樹脂陽離子交換膜作為隔膜用于氯化鈉的電解而論，已經有各種建議用于解決上述問題。例如，日本未審查專利（公開號為120492/1975）公開了一個由羧酸型單體和磺酸型單體共聚而獲得的陽離子交換膜和由使羧酸型單體聚合并飽和于磺酸型氟樹脂膜而獲得的陽離子交換膜，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離子交換膜。據稱，這些陽離子交換膜具有高電流效率和高電導，這是由于磺酸基具有除羧酸基的特性之外的高導電率。日本未審查專利（公開號36589/1977）進一步公開了一個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由羧酸型膜和磺酸型膜組成的分層膜。據說用磺酸型膜在高電流效率下生產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，其目的在于改進磺酸型膜的不相適應的電解性能。例如，一個已知的方法，其中由具有磺酸基的高碳氟聚合物構成的膜的表面由還原和氧化處理使磺酸基向羧酸基發生化學轉化，以便在磺酸型膜的表面形成一羧酸薄層（日本未審查專利公開號24175/1977，24176/1977和24177/1977）。

另一方面，已經提出了各種各樣的用離子交換膜法恢復在氯化鈉電解中的電解特性的方法（日本未審查專利公開號3999/1978，57199/1978，29892/1979，155996/1979，22311/1980，41858/1980和81745/1980）。在這些參考文獻中，公開了一個膜，其電流效率由于鈣和鎂的沉積而降低，用酸和強堿處理以消除鈣和鎂，如果必要的話，該膜被轉變成脂型并被加熱;接著由電流傳導處理，至陽極區的pH值降低，或使用有機溶劑，接著進行加熱處理。公開了用這種再生處理，電流效率能夠恢復。

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使用具有高氟羧酸基的位于相對于陰極一側的膜而獲得的，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，由于負荷的變化或由于電解系統的需要，電解槽的溫度在短時間或長時間內低于80℃是可能發生的。而且，在某些情況下，氫氧化鈉的濃度在電解過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40%恢復到最初的濃度水平之后，電流效率也不可能完全恢復到最初的水平。電流密度越高，這種電流效率的降低越有可能發生。另一方面，電流效率的降低也取決于膜的構造，如膜的加強方式，膜的離子交換容量，或膜的厚度。

這種現象的實際原因是不能完全的，但可以提出如下的解說。即，為了高效地獲得高濃度的氫氧化鈉，需要在膜的陰極側面固定的離子濃度較高。當固定的離子濃度較高時，固定的離子周圍的水分子較少，鈉（Na）的相反離子的運動很可能受到固定離子的限制，用于膜中的鈉離子運動的活性能量趨于增高。當溫度降低時，鈉（Na）離子的運動實際上也相應地降低。如果電解在這樣的條件下進行，圍繞在固定離子周圍的含水狀態結構將會變化，既使當溫度再次升高到最初水平時，其結構也不會恢復到最初的結構狀態，因而電流效率將不會恢復。

這種現象是不希望發生的，因為它引起電能消耗的增加。已經提出了通過降低氫氧化鈉的濃度或當電解槽溫度較低時，降低電流密度，以防止這樣的現象。

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

本發明已完成了解決上面的問題，并提供一個使電流效率在氯化鈉電解中得到恢復的方法，借助于高氟陽離子交換膜，用于生產具有濃度重量比為32-40%的氫氧化鈉，它包括當高氟陽離子交換膜的電流效率下降到予定的水平時，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。