[发明专利]在设置了多孔石棉隔膜的电解槽中进行氯-碱电解的方法

说明书

在电解工艺中，氯-碱电解当然有高度的工业意义。简单地说，通过这种方法，将电流施于由氯化钠水溶液（下文称盐水）组成的起始反应物，使其分解成Cl₂，NaOH水溶液和H₂，所述电流以这一方式用作进一步的反应物。现在有三种可供选择的方法用来进行氯-碱电解，即汞阴极法，多孔隔膜法和离子-交换膜法。这最后的一种是最新式的工艺，其特征是低能耗，且对环境无污染，对健康也没有危害。

关于第一第二种工艺，考虑在全部工业化国家中关于在环境中汞的排放都有严格的规定，那么汞阴极工艺就可能大大地逊色。改进的电解池设计允许满足由法律施加的严格限制，但是现今的公众舆论抵制任何“先前的”可能导致向环境排放重金属的任何方法。

目前，隔膜工艺依靠二种可供选择的方法，分别取决于仅用石棉纤维制造隔膜的使用，或还包括有机粘结剂的石棉纤维隔膜的使用。仅用石棉制造的隔膜受差的机械稳定性的不利的影响。就目前所知，石棉纤维可被产生的Cl₂泡腐蚀而受到破坏，随后隔膜损坏，Cl₂中的H₂含量剧烈而危险地增加。因此，在现有技术中，进行了种种努力总是寻求保证隔膜和阳极表面之间保持足够的距离，以使腐蚀的影响减至最小。因此，设置仅用石棉纤维制造的隔膜的电解池不能够利用从市场购得的可扩展的阳极所提供的优点。众所周知，上述的阳极为平的箱形，其中相互独立的较大的表面是可移动的，设置了扩展的装置，它是能够发挥弹簧作用的弹性支撑件。在组装过程中，当阳极插入每对相邻的阴极的有限空间时，用适宜的阻滞器保持在一个受约束的位置。一旦定位了阳极，就拆除阻滞器，阴极较大的表面就被扩展装置推向沉积在阴极上的隔膜的另一表面。通常，如果扩张装置是定得正确的尺寸，阳极表面就与隔膜表面接触，就获得了本技术领域公知的“零-间隙”这种构型。在这种构型中，阴、阳极间的距离被减至最小，因此电解槽的欧姆降就最小，这就使电解过程显著地节省能量。但是，在电解槽仅设置石棉纤维隔膜的情况下，由于气泡刚好在隔膜表面上放出，电解槽的电压随时间趋于升高。而隔膜被剧烈腐蚀，这种优点就失去了。因此，仅用石棉纤维制造的隔膜，至今可扩展的阳极仍不能使用且保持一固定的间隙，一般为6-10mm。显然，按这种方式，电解质中的欧姆降比零-间隙构型中的高，因此能耗也高。

现有技术中解决仅由石棉纤维组成的隔膜的缺点包括将适宜的耐腐蚀的聚合粘合剂加入纤维，这种粘合剂如聚氯三氟乙烯或其它。这些隔膜，称为改性的隔膜，显示出了非常高的机械稳定性，并使它的表面与阴极表面接触，当然可以零-间隙构型运行。但是，零-间隙构型的阳极和改性石棉隔膜组成的电解液的电解池电压并不如预期的满意。实际上，由于阳极和隔膜间的间隙的减小，电解池电压有规律地减小，当距离为3.5-4mm时，电解池电压达最小（参见J.W.Winingsand D.M.Porter现代氯-碱工艺学，1980，P30-32）。推测起来，这种影响是由于聚合粘合剂的存在而产生的，该聚合粘合剂使隔膜的整个表面倾向于产生一定的憎水性，所以，Cl₂泡趋向于粘住在表面，当气泡越多的时候，隔膜越多的表面就接近阳极的表面。气泡粘附到隔膜上表示挡住了电流的通道，这种解释就是为什么低于某一临界间隙（如上述的3.5-4mm），随着间隙的减小，电解池的电压并没有任何减小，而是相反趋向于增加（气泡的影响）。

本发明的目的是提供一种方法，该方法克服了现有技术的仅用石棉制造所用隔膜的隔膜电解槽的缺点，这种隔膜基本上是亲水的，为零-间隙构型。

本发明的这种优点和其它的优点从下面的详细描述中将会更清楚。

本发明是关于设置了阴极、石棉纤维隔膜和可扩张的阳极的隔膜电解槽，可扩张的阳极包括移动的表面、扩张装置和阻滞器。

人们惊奇地发现，可扩张的阴极在它们移动的表面与仅用石棉制造的表面接触面，可以自由地扩张，而没有任何由Cl₂泡产生的腐蚀引张的损坏。当设置了新隔膜的电解槽，阳极在受约束位置，这样隔膜和阳极的移动表面的间隙约为10mm，运行一个小时以上，优选5-10天的期间时，就得到了这种结果。

在这个老化步骤后，电解槽关闭，按标准的步骤打开，拆除阻滞器。按这种方式，扩张装置在未受压力下，阳极的移动表面与隔膜的有关的相对的表面可以自由地接触。