[其他]用于电解槽的隔膜构件

说明书

本发明涉及到用于电解槽的隔膜，更具体地说，涉及到一种隔膜构件，在隔膜的垫圈承载面上加有压力的应用场合下，这种隔膜构件具有抗撕裂的性能。

有许多众所周知的隔膜可用于电解槽。例如，典型的隔膜包括全氟化羧基或磺基阳离子交换隔膜，例如由蓬·内穆尔公司（E.I.dupont de Nemours and Company）制造的Nafion牌隔膜，或由化成玻璃有限公司（Asahi Glass Company，Ltd）制造的Flemions牌隔膜。这些隔膜通常可成张地买到，以用于有着单极或双极电极的压滤器型或平板型电解槽中。在美国专利4，111，779号和4，108，742号中叙述了双极压滤器型电解槽的一些例子。举例来说，这些电解槽用来电解含水的碱金属卤化物，以产生像氯气一类的卤素，以及如氢氧化钠那样的碱金属的氢氧化合物。通常，双极压滤型电解槽是由几个串联安置的双极单室所构成。每一双极单室有一被分隔墙隔开的阳极和阴极空间。典型的结构是阳极和阴极附着在分隔墙相反的两面。隔膜通常介于两相邻单室之间，来把阳极空间和阴极空间分开。大量的阳极和阴极框架安装成平行的样式，而用一纵向夹紧装置把这些阳极和阴极框架与介于框架间的那些隔膜一起夹紧，以形成一整体的电解槽。

一般，在隔膜和阳极或阴极框架间插入一个垫圈，使电解槽有流体密封性能，即提供一个液或气密性密封，以阻止阳极和阴极空间之间电解液的洩漏或电解液漏入大气。因为电解槽一般都是在腐蚀性环境下工作的;所以电解槽具有完善的液和气密性密封是很重要的。通常，垫圈的一边和电极框架的横向表面接触，而垫圈的另一边和隔膜周边表面的一边相接触。

典型的垫圈材料包括如橡胶或合成橡胶一类的弹性材料。商用的双极隔膜电解器通常采用乙丙烯共聚物（EPM）或乙丙烯二烯（EPDM）作为在隔膜和电极框架间的垫圈材料。当通过框架构件向框架施加压力时，这些材料有变形和向外扩张的趋势;当垫圈向外变形时，在向外变形的垫圈的压力下，某些和垫圈相接触的隔膜受到拉力而有延伸的趋势。当试图把这些框架压成一流体密封的电解槽时，邻近电极框架的垫圈下面的隔膜的这种延伸造成隔膜的破坏或撕裂。此外，弹性垫圈需要一较高的压力来达到密封，这增加了破坏和撕裂隔膜的危险。

隔膜的任何破损或撕裂会降低工作期间的电流效率，在降低电解槽电解效率的同时，大大地增加了所用的电流。电流效率和/或电解效率过分的下降就需要把整个槽停止工作来更换一张或几张破损了的隔膜，这是很昂贵的。

本发明是一离子交换隔膜构件，它包括至少一层适合于用作离子交换隔膜的第一种材料，以及至少一层适合于加强此隔膜的第二种材料，所述加强层紧固在环绕隔膜周边的至少一个垫圈承载面上。

本发明还在于有一种包括下列步骤的密封电解槽的方法：

（a）在电解槽中的至少一个电极框架和一张离子交换隔膜之间插入至少一个垫圈，所述隔膜包括至少一层适合用作离子交换隔膜的材料以及至少一层适合于加强此隔膜的材料，所述加强层紧固在环绕，隔膜周边的至少一个垫圈承载面上;以及

（b）对该电解槽施加一压力。

虽然在下面的一些图中示出的是本发明的另一种实施方案，但是在这些插图中，用同样的参考数号来描述相同的元件。

图1是本发明隔膜构件的透视图，它表明了一张沿着周边有着一圈加强材料的隔膜。

图2是本发明的另一实施方案的透视图，它表明沿着周边有着许多通孔和一圈加强材料的隔膜。

图3是沿着图1中3-3线所取的剖面图。

图4是本发明另一实施方案的剖视图，它表明在隔膜周边的一个平面上有着一圈加强材料。

图5是沿着图2中5-5线所取的剖面图。

图6的剖视图表明包括图1的隔膜构件在内的一部分串联电解室的集合体。

参阅图1，图中示出了由一种隔膜材料制成的一矩形薄层11，在隔膜周边部分的两相反平面上附着，连结着，或粘结着一圈加强材料12。图3更清楚地描绘了成一条状的加强材料12固着在隔膜11的两面，而且只是沿着隔膜的垫圈承载面的两面。图4表明加强材料12只加到隔膜的一个平的表面，而且只是沿着隔膜周边的垫圈承载表面。“垫圈承载表面”定义为：为在电解器的一个电极框架周边实现密封，隔膜周边要承受压力的部分。图1的加强材料12有着一镜框的形状。然而，要知道本发明的隔膜构件或结构并不限于矩形薄层，而可以是圆形或其它所希望状。