[发明专利]阴极的活化

说明书

本发明涉及生产碱金属氯酸盐的方法和阴极的活化方法。

发明背景

碱金属氯酸盐、尤其是氯酸钠的电解生产是公知的。碱金属氯酸盐是重要的化学品，特别是在纸浆和造纸工业中作为生产广泛用于漂白的二氧化氯的原材料。照惯例，其通过碱金属氯化物在无分隔的电解槽中的电解生产。在这类电解槽中发生的总化学反应是：

MCl+3H₂O→MClO₃+3H₂

其中M是碱金属。尤其在US 5,419,818和EP 1242654中描述了氯酸盐法的实例。

在氯酸钠的生产过程中，氯化钠在阳极上氧化形成氯，其然后在受控化学条件下转化成氯酸钠。在阴极上，水被还原形成作为该电化学反应的副产物的氢气。

US 3,535,216公开了在配有钢阴极的氯酸盐电解槽中生产氯酸盐的方法。

但是，钢阴极在氯酸盐法中不是随着时间一直稳定的。钢还会在电解槽中腐蚀。钢阴极还可传导原子氢，由此双极电解槽中的钢阴极与钛基阳极之间的连接可能需要背板以防止形成氢化钛。还已经发现，以US 3,535,216中所述的量使用重铬酸钠和钼酸造成不合意的大量氧释出以及高的槽电压。

本发明的目的是提供降低槽电压的生产碱金属氯酸盐的方法。另一目的是提供在使用低量铬和活化金属的同时以方便有效的方式活化这种电解槽中的阴极的方法。本发明的又一目的是提供具有高的阴极电流效率的方法。又一目的是提供减少氧形成由此降低电解槽中的能量损失和爆炸危险的方法。

发明内容

本发明涉及生产碱金属氯酸盐的方法，包括在装有至少一个阳极和至少一个阴极的电解槽中将包含碱金属氯化物的电解质电解，其中：

a)所述电解质包含大约0.01×10^-6至大约500×10^-6mol/dm³的量的任何形式的铬，

b)所述电解质包含总量为大约0.1×10^-6至大约0.5×10^-3mol/dm³的任何形式的钼、钨、钒、锰和/或其混合物。

本发明还涉及用于生产碱金属氯酸盐的电解槽中的阴极的活化方法，包括在装有至少一个阳极和至少一个阴极的电解槽中将包含碱金属氯化物的电解质电解，其中：

a)所述电解质包含大约0.01×10^-6至大约500×10^-6mol/dm³的量的任何形式的铬

b)所述电解质包含总量为大约0.1×10^-6至大约0.5×10^-3mol/dm³的任何形式的钼、钨、钒、锰和/或其混合物。

金属钼、钨、钒、锰和/或其混合物在本文中被称作“活化金属”，它们可以以任何形式使用，例如单质、离子和/或化合物。根据一个实施方案，如果使用活化金属的混合物，总量应在所主张的范围内。

根据一个实施方案，电解质溶液包含任何形式的铬，铬通常为离子形式，例如重铬酸根，和其它六价铬形式，以及例如三价铬之类的形式，合适地作为六价铬化合物添加，例如以Na₂CrO₄、Na₂CrO₇、CrO₃或其混合物添加。

根据一个实施方案，电解质溶液包含大约0.01·10^-6至大约100·10^-6、例如大约0.1·10^-6至大约50·10^-6、或大约5·10^-6至大约30·10^-6mol/dm³的量的任何形式的铬。

根据一个实施方案，该电解质包含总量为大约0.001·10^-3至大约0.1·10^-3、或大约0.01·10^-3至大约0.05·10^-3mol/dm³的任何形式的钼、钨、钒、锰和/或其混合物，例如钼。

根据一个实施方案，电解质可进一步包含缓冲剂，例如碳酸氢盐(例如NaHCO₃)。