[发明专利]采用具有气体扩散电极的两室离子交换膜食盐水电解槽的电解方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用具有气体扩散电极的两室离子交换膜电解槽的电解方法，和通过使用上述电解方法来生产氯气或苛性钠的方法。

背景技术

离子交换膜方法是众所周知的，其通过利用气体扩散电极电解饱和食盐水来产生氯气和苛性钠水溶液。在该方法中，由离子交换膜将电解槽分成装配有阳极并填充有食盐水的阳极室，和装配有阴极并填充有苛性钠水溶液的阴极室。通过在上述两电极之间供给电流来进行电解，同时将含氧气体(氧气浓度为100％至20％)提供到阴极室中以分别在阴极室和阳极室中产生苛性钠水溶液和氯气。

使用气体扩散电极作为阴极的电解方法，与普通的形成氢的电解方法的理论分解电压和功率成本相比较，能够使理论分解电压减少约1V并且使功率成本减少约30％，因为在前者方法中阴极上没有形成氢。为了将上述使用气体扩散电极的食盐水电解达到实际应用，进行了多种研究。在这方面，专利公布1和2提议了一种方法作为进一步减小电解电压的手段，在所述方法中通过将气体扩散电极密切附着到离子交换膜上以基本上除去阴极液体室，或将阴极室配置为气体室(该方法称为两室方法，因为电解槽由阳极室和阴极气体室组成)。该方法有利地将电阻降低至最低极限以保持电解电压最小值，因为在离子交换膜和阴极之间不存在阴极电解液的间隙。

专利公布3公开了在阴极室中装配有气体扩散电极的食盐水电解槽，其中在将含有阴极电解液和含氧气体的阴极室加压的同时进行电解(三室离子交换膜电解槽)。在专利公布3中，将阴极室加压以实现气体扩散电极和离子交换膜之间的密切接触。

现有技术公布

专利公布

专利公布1：JP-A-11(1999)-124698

专利公布2：JP-A-2006-322018

专利公布3：JP-A-2000-64074(第0012和0015段)

发明概述

通过本发明解决的问题

在这些涉及使用气体扩散电极的离子交换膜食盐水电解方法的专利公布中，仅对气体扩散电极的制造和性能提高给予了关注，而对通过电解产生的苛性钠水溶液的品质进行的考虑很少。这种使用两室离子交换膜电解槽的食盐水电解包括的问题是：在电解的早期阶段在苛性钠水溶液中的食盐浓度达到100ppm，接着是其连续向上的趋势，从而引起电解停止。

因此，本发明的一个目的是提供一种电解方法，其中在两室离子交换膜电解中产生的苛性钠水溶液中的食盐浓度减小。

用于克服所述问题的方法

在其上反复研究后，已经通过下列发现克服了所述问题：当将两室离子交换膜电解槽的阴极气体室的内部加压的同时进行电解时，可以将电解产生的苛性钠水溶液中的食盐浓度减小。

根据本发明，可以如下克服上述问题。

(1)一种使用两室离子交换膜电解槽来电解食盐水的方法，将所述两室离子交换膜电解槽用离子交换膜分成装配有阳极的阳极室和装配有气体扩散电极的阴极气体室，其中通过将所述阴极气体室的内部加压，使等于所述阳极室中的液体压力和所述阴极气体室中的气体压力之间的差(＝“阳极室中的液体压力”-“阴极气体室中的气体压力”)的差压与非加压时的差压相比是减小的，从而降低电解产生的苛性钠水溶液中的食盐浓度。

(2)在上述第(1)项中，通过将阴极气体室的内部加压，使差压达到2.4kPa以下。

(3)在上述第(1)项中，通过使阴极气体室内部加压，使差压达到-21.6kPa以上。

(4)在上述第(1)至(3)项中的任一项中，将阴极气体室中的含氧气体的气体压力增加以将阴极气体室的内部加压。

(5)通过采用权利要求1至4中任一项所述的方法生产氯气。

(6)通过采用权利要求1至4中任一项所述的方法生产苛性钠。

阳极室中的液体压力指的是：当阳极室填充有食盐水时在阳极室中食盐水高度的中点处，食盐水推压离子交换膜的压力，并将其计算为“阳极室中的压力”＝“食盐水高度”ד食盐水密度”÷2。例如，当阳极室中食盐水高度为600mm并且食盐水密度为1.12g/ml时，阳极室中液体压力约为3.4kPa，如通过600mm×1.12g/ml÷2计算。

为什么在将容纳气体扩散电极的两室离子交换膜食盐水电解槽的阴极气体室加压的同时进行电解时，能够将阴极气体室中产生的苛性钠水溶液中的食盐浓度减小或保持低的原因，可以推测如下。