[发明专利]碱金属氯化物电解用离子交换膜及碱金属氯化物电解装置

说明书

提供提高膜强度并降低膜电阻、降低碱金属氯化物电解时的电解电压、且抑制层(S)与层(C)之间发生剥离的碱金属氯化物电解用离子交换膜。一种碱金属氯化物电解用离子交换膜，其包含：包含具有羧酸型官能团的含氟聚合物的层(C)、2层以上包含具有磺酸型官能团的含氟聚合物的层(S)、以及增强材料，前述层(S)包含层(Sa)和层(Sb)，前述层(Sa)为邻接于前述层(C)的层，前述层(Sb)为不邻接于前述层(C)的层，增强材料以不与前述层(Sa)相接触的状态在前述层(Sb)中与层(Sb)大致平行地配置，并且，前述层(Sa)的离子交换容量低于前述层(Sb)的离子交换容量。

技术领域

本发明涉及碱金属氯化物电解用离子交换膜及碱金属氯化物电解装置。

背景技术

作为将海水等碱金属氯化物水溶液电解来制造碱金属氢氧化物和氯的碱金属氯化物电解法中使用的离子交换膜，已知由具有离子交换基团(羧酸型官能团、磺酸型官能团等)的含氟聚合物形成的电解质膜。关于电解质膜，从维持机械强度、尺寸稳定性的观点出发，通常利用包含将聚四氟乙烯(以下记作PTFE)丝等平织而成的织造布的增强材料进行增强。

作为具有增强材料的碱金属氯化物电解用离子交换膜，例如已知以下的(1)～(4)依次层叠而成的离子交换膜(专利文献1)。

(1)包含具有羧酸型官能团的含氟聚合物的离子交换容量为0.8毫当量/克干燥树脂的聚合物A层、

(2)包含具有磺酸型官能团的含氟聚合物的离子交换容量为0.98毫当量/克干燥树脂的聚合物B层、

(3)增强材料、

(4)包含具有磺酸型官能团的含氟聚合物的离子交换容量为1.05毫当量/克干燥树脂的聚合物C层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-163858号公报

发明内容

发明要解决的问题

离子交换膜中使用的具有羧酸型官能团的含氟聚合物往往使用与具有磺酸型官能团的含氟聚合物相比离子交换容量低、含水率也低的物质。因此，关于专利文献1的离子交换膜，为了降低膜电阻而提高聚合物B层的离子交换容量时，在阳极室内产生液体循环不充分的部分的情况下，由于聚合物B层与聚合物A层的离子交换容量之差异而使含水率差变大，有时在聚合物B层与C层之间发生由电渗析水之差造成的剥离(所谓水泡)。另一方面，减小聚合物B层的离子交换容量时，由水泡造成的剥离受到抑制，耐剥离性提高，但离子交换容量小，因此导致膜电阻变高，电解电压上升。也可以考虑在减小聚合物B层的离子交换容量来确保耐剥离性的同时使离子交换容量小的聚合物B层尽可能地薄来降低膜电阻的方法，但聚合物B层薄时，增强材料处于更加靠近聚合物A层的位置，由增强材料造成的碱金属离子移动遮蔽的影响变得明显，膜电阻反而变高。

如此，现有的离子交换膜的构成难以得到电解电压和耐剥离性双方均充足的离子交换膜。

本发明的目的在于提供膜强度高、膜电阻低、能降低碱金属氯化物电解时的电解电压、且能抑制包含具有磺酸型官能团的含氟聚合物的层(S)与包含具有羧酸型官能团的含氟聚合物的层(C)之间剥离的碱金属氯化物电解用离子交换膜、及使用了该碱金属氯化物电解用离子交换膜的碱金属氯化物电解装置。

用于解决问题的方案

本发明的要旨在于以下的[1]～[11]。

[1]一种碱金属氯化物电解用离子交换膜，其特征在于，其包含：包含具有羧酸型官能团的含氟聚合物的层(C)、2层以上包含具有磺酸型官能团的含氟聚合物的层(S)、以及增强材料，