[发明专利]碱金属氯化物电解用离子交换膜、其制造方法及碱金属氯化物电解装置

说明书

提供一种碱金属氯化物电解用离子交换膜，其是透水量大、将向阴极室的供给水量抑制为最小限度、并且可维持低的电解电压的膜，并且能够生成高苛性碱品质的碱金属氢氧化物水溶液。一种碱金属氯化物电解用离子交换膜，其具有由具有羧酸型官能团的含氟聚合物形成的层(12)、具有由具有磺酸型官能团的含氟聚合物形成的层(14A)及层(14B)，在层(14A)与层(14B)之间配置有包含加强丝(22)的加强材料(20)，层(12)的干燥时的厚度为9～28μm，层(14B)包含离子交换容量为1.3～2.5meq/g的层，层(14B)的干燥时的厚度为6～100μm，层(14A)包含离子交换容量为0.9～1.25meq/g的层，层(14A)的干燥时的厚度为40～110μm。

技术领域

本发明涉及碱金属氯化物电解用离子交换膜、其制造方法、碱金属氯化物电解装置、及碱金属氢氧化物的制造方法。

背景技术

作为将盐水等碱金属氯化物水溶液电解从而制造碱金属氢氧化物和氯的碱金属氯化物电解法中所用的离子交换膜，已知有由具有离子交换基团(羧基或羧酸盐基、磺基或磺酸盐基)的含氟聚合物形成的电解质膜。

从维持机械强度、尺寸稳定性的方面出发，电解质膜通常由包含加强丝(聚四氟乙烯(以下，记为PTFE。)丝等)的加强材料来加强。

作为具有加强材料的碱金属氯化物电解用离子交换膜，例如，已知有依次层叠有以下的(1)～(4)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0.80mg当量/g的第一层；(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0.98mg当量/g的第二层的A层；(3)加强材料；及(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1.05mg当量/g的第二层的B层。

然而，对于使用了如上所述的碱金属氯化物电解用离子交换膜的碱金属氯化物的电解方法，为了长期维持良好的运转性能，重要的是以一定范围并且均一地调整维持阴极室内的阴极液体浓度。

通常的浓度调整方法为向阴极室供给水。然而，该方法会产生如下问题。首先，在阴极室内的液体循环不充分的情况下，供给水的附近的阴极液体浓度降低，相反不易稀释的部分的阴极液体浓度变高。其结果，电流效率降低。另外，若因某些故障而使水向阴极室内的供给停止，则阴极液体浓度会急剧上升，不仅电流效率显著降低，而且难以使这样暂时降低的电流效率再次回到起初，需要膜的更换。

为了解决上述问题，提出了使用透水量大的膜作为能将向阴极室的供给水量抑制为最小限度的膜(专利文献2)。专利文献2中的实施例中示出了，为了制成透水量大的膜，需要减薄具有羧酸型官能团的含氟聚合物层的膜厚。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-163858号公报

专利文献2：日本特许第4168932号公报

发明内容

发明要解决的问题

如专利文献2所述，减薄具有羧酸型官能团的含氟聚合物层的膜厚在能够达成高的透水量的方面是有利的。但是，本发明人等发现，若减薄具有羧酸型官能团的含氟聚合物层的膜厚，则氯化物离子会透过离子交换膜，从而苛性碱品质降低。

此处，透水量是指在碱金属氯化物的电解时透过离子交换膜从阳极侧移动到阴极侧的水的量，由相对于1摩尔碱金属离子移动的水的摩尔量比来表示。另外，苛性碱品质是指生成的碱金属氢氧化物水溶液中的碱金属氢氧化物的纯度，在本发明中，苛性碱品质高是指，碱金属氢氧化物水溶液中的碱金属氯化物相对于碱金属氢氧化物的含量少、为碱金属氢氧化物的纯度高的碱金属水溶液。