[发明专利]双极型离子交换膜电解池

说明书

本发明涉及一种双极型离子交换膜电解池。

被广泛使用的离子交换膜电解池是压滤器(紧固)型的电解池，其中如图4所示，通过插入衬垫22(厚度画得放大了)，使一些离子交换膜20和间隔框构件21相间地安装，安装的构件用液压机或类似装置从两边紧固。这种类型的电解池一般被分类为并联的单极型电解池和串联的双极型电解池，两者的区别在于电学连接方式不同。

在如图5所示的双极型离子交换膜电解池中，间隔框构件21由背对背连接的阳极间隔框30和阴极间隔框40形成。用于形成阳极室31的阳极间隔框30包括后板32和大体上与后板32平行并与后板32间有一定空间安装的网状阳极板33，其中支承构件或肋34安装于后板32和阳极板33之间，以保持位于其间的空间。每个支承部件34上有多个开口，电极液或电解液通过这些开口可在图5中的左右方向流动。

用于形成阴极室41的阴极间隔框40的结构与阳极间隔框30的结构相同，即它包括后板42、网状阴极板43和支承构件或肋44。后板32与后板42整体连接成用于传导电流的间壁。每块后板32、42的外围边缘部分弯曲并固定于一中空部件或方形管24。

图6是间隔框构件21的正视图，即从阴极一边看到的图，其中标号27代表位于阴极间隔框一边的入口，阴极液或阴极电解液由此引入。标号28代表用于阴极电解液和氢气的出口。同样地，在阳极间隔框30上形成阳极液的入口27a和出口28a。

在氯碱电解池的制造中，阳极室31产生氯气，阴极室41产生氢气。每种气体都分别与电解液混合以形成气-液相混合气流。此气流在每个间隔室中上升至到达室上部的每个气体-液体分离器29，气-液混合气流在此分成气相和液相并分别从室中通过出口28、28a排出。

气体-液体分离器可以是如美国专利号为5,225,060的文件中揭示的那种分离器即气体-液体分离室位于每块极板上部的无电解区域，其中在气体-液体分离室底部至少形成一个开口从而使间隔室中向上流通的气-液相混合气流通过此开口进入分离室。

此外，气体-液体分离器还可以是如日本审查专利公开号为46191/1985的文件中揭示的那种分离器，即在电解区装有L型通道构件而形成气-液分离室，使气-液相混合气体从电极边进入分离室并从中排出。

在这种双极型离子交换膜电解池中，当气-液相混合气体的释放不通畅时，造成间隔室上部的空气的滞流，引起室中压强变化，于是产生电压变化。此外，室中压强不稳定引起相邻的离子交换膜的振动，并使它们与电极频频接触，从而会损坏离子交换膜，因此，必须在气体-液体分离器中迅速地把气体从液体中分离出来，并且把它们排出间隔室。对此，气体-液体分离器的作用很重要。

在无导电电流、电解的区域中形成的如美国专利号为5,225,060中所揭示的气体-液体分离器中，接近位于气体-液体分离室底部形成的开口处很容易发生气体滞流，从而发生间隔室中压强变化，离子交换膜的损坏和电压变化。

此外，在导电电流区域形成的如日本审查专利公开号为46191/1985的文件中揭示的气体-液体分离器中，其中气-液相混合气体通过位于电极板和气体-液体分离室之间的缝隙或间隙进入气体-液体分离室，因为电极做成网状，因而在电极和离子交换膜之间很容易形成气体的滞流，从而引起间隔室中压强变化，离子交换膜的损坏及电压变化。

本发明的主要目的在于提供一个双极型离子交换膜电解池，其气体-液体分离器可抑制间隔室中压强的变化，离子交换膜的损坏及电压的变化。

依据本发明，在双极型离子交换膜电解池中提供有其间插入离子交换膜并紧固在一起的多个间隔框单元，其中每个间隔框单元由背对背连接的阳极间隔框和阴极间隔框组成，阳极间隔框和阴极间隔框分别包括大体上平行安装且其间具有一定空间的后板和网电极，该双极型离子交换膜电解池的特征在于，后板的上部在高于每个阳极和阴极间隔框的网状极板的位置处向外弯曲以形成一倒U形部分；一U形通道构件被安置并固定于此倒U形部分，从而在此U形通道构件与后板之间形成空隙或缝隙，并且由倒U形部分和U形通道构件或部分限定的区域就是气体-液体分离室。

在本发明中，具有分散开口的支承构件支撑板大体上水平地装在U形通道构件中，从而对支承构件的上部在气体-液体分离室中提供了一气相室，且对于支承构件的下部在气体-液体分离室中提供了一液相室。

此外，在本发明中，U形通道构件和后板之间的空隙或缝隙宽度最好是电极间隔框宽度的5-20％。

此外，在本发明中，在空隙或缝隙一边的U形通道构件上端形成的气体-液体分离室的入口尺寸A最好是气体-液体分离室高度的5-30％。