[其他]电解用多层隔膜

说明书

本发明是关于用于电解的一种新型多层隔膜。更具体讲，本发明是关于一种新型用于如碱金属氯化物水溶液电解的多层隔膜，它具有高电流效率和低的膜电阻，特别是高机械强度。

对于用电解碱金属氯化物的水溶液来生产碱金属氢氧化物和氯气，使用离子交换膜法是在近几年来常见的方法。在这种方法中所用的离子交换膜必须具有高机械强度，高电流效率和低膜电阻。

为此目的，已经提出了一种多层离子交换膜，它是靠一层具有高电阻和低水含量的离子交换树脂薄膜和一层具有低电阻和高水含量的离子交换树脂薄膜压成整体结构而得到，从而已取得基本特性的改进，见日本未审特许公开番号36589/1977和No.132089/1978。

然而，为了降低膜电阻和用这种多层离子交换膜进一步节能，需要再增加水含量。这些水含量的增加会带来膜强度的突然恶化，所以增加是有限度的。

另一方面，日本未审特许公开番号82681/1977和No.11199/1978，则提出过把一层厚的多孔材料和一层薄的基本上不透水的阳离子交换树脂结合在一起作成隔膜。这种隔膜原来是打算改善生产高浓度碱金属氢氧化物时的电流效率的，而隔膜的总厚度最好是从0.6到2mm，而孔隙大小约有0.1mm（100μm），还有，离子交换树脂层是相当的厚。用这样一种隔膜时，其膜电阻是高了（在每一个实例中槽电压超过3.6伏），从而这样的隔膜就不一定令人满意了。

还有，日本未审特许公开番号71888/1976公布了一种隔膜是用拉伸了的多孔层和一带有磺酸基的离子交换层层压而成。这里，其离子交换层比多孔层厚，而且没有公布在电解槽的阳极面和阴极面之间离子交换树脂是安排在朝哪一面。

本发明的目的是为电解提供一种隔膜，和常用的隔膜相比，用它可以获得高电流效率，同时它具有低电阻而特别是有高的机械强度。

本发明的另一个目的是为各种水溶液的电解提供一种有用的隔膜，特别是为电解碱金属氯化物水溶液生产碱金属的氢氧物和氯，并且提供一种电解的方法和使用这样的隔膜的电解槽。

本发明提供一种电解用的新型多层隔膜，它包括一层含氟高分子多孔层，其孔径从0.05到10μm，孔隙度从30～95%，厚度从30到450μm，其内部和阳极面是亲水的;它还包含一层承载在它的朝阴极面上的离子交换树脂层，其厚度比多孔层薄，但至少有5μm厚，它的离子交换容量是从0.5到2.0meq/每克干树脂，隔膜的总厚度是从35到500μm。

现在参照较好的具体例子对本发明作详细说明。

本发明的多层隔膜基本上是上面指明的多孔层和上面指明的离子交换树脂层的结合，而且它建立在前所未知的新概念和新发现上。

本发明所依据的是这样的概念，在本发明的隔膜里所获得的电流效率，唯一依赖于面向阴极的离子交换层，并且在阳极一边的多孔层仅仅是给离子交换树脂层提供支撑和加强作用。因之，本发明的隔膜是由在阴极那边的、具有高电阻的、具有达到足够的电流效率所需的最小厚度的离子交换层和具有低电阻的、高机械强度的多孔层组成。但是，根据本发明者所作的研究得出不可能简单地把多孔层和离子交换层层压在一起就达到目的。

也就是说，例如上述的日本未审特许公开番号11199/1978所提出的，由多孔层和离子交换树脂层组成的通常的多层隔膜具有很大的孔径和厚度，其电阻必定是高的，因之就不可能得到低电阻隔膜。现在已发现，为了获得低电阻隔膜，必须尽量减少多孔层的厚度，这时为了导致高机械强度，就希望减小孔隙大小使之达到从0.05到10μm的范围，而且要优先采用经拉伸的多孔材料。

另一方面，根据本发明者的研究得出当孔隙大小降低以后，在电解时发生的气体和空气泡都容易沉积在多孔层的孔上，即使孔隙度增高也是如此，从而膜电阻容易变得比常用的封闭隔膜例如一般的离子交换膜还要高。为了改善这一点，根据本发明的研究结果得出使用内部和阳极面都是亲水的多孔层可以获得显著的改进。

因之，根据本发明的多层隔膜电解时，能给出高电流效率和低膜电阻;使用多孔层，优先使用经拉伸的多孔层，它特别给出高机械强度，尤其是电解时或处理时对电解隔膜所要求的高撕裂强度。

现在，进一步详细地来叙述本发明。

构成本发明的多孔层隔膜的阳极那边的多孔层是用含氟聚合物做成，它有特定的孔径，孔隙度和厚度，而且其阳极那边表面和内部必须是亲水的。

用于多孔层的含氟聚合物最好包括聚四氟乙烯或四氟乙烯和

CF₂＝CFCnF_2n+1（n＝1到5）

或