[发明专利]氢氧化钠碱液的生产方法

说明书

本发明涉及含水氢氧化钠碱液的生产方法。

通常，高纯度含水氢氧化钠碱液是用电解法生产的。目前工业上使用的方法是在汞阴极电解槽电解的方法和在选择透过性阳离子交换膜电解槽电解的方法。

更具体地说，本发明涉及选择透过性阳离子交换膜电解槽的电解法改进。

人们都知道为了能在电解槽中生产含水氢氧化钠碱液，该槽含有一个阳极室和一个阴极室，两室由选择透过性阳离子膜隔开，在阳极室内的氯化钠水溶液和在阴电解槽阴极室内的水同时被电解。结果，产生氯气和氢气，并由阴极室收集氢氧化钠水溶液，通常称为含水氢氧化钠碱液（Journal  WPCF  Vol.44，No.9，September  1972，S.A.Michalek  and  F.B.Leitz：“On-Site  generation  of  hypochlorite”，Pages  1697  to  1712（See  Pages  1701  to  1703））。在该已知方法中，生产氢氧化钠不可避免地要涉及伴随生产氯，其产率为每公斤氢氧化钠886克的氯。对应于氯和氢氧化钠产量间的这种固定关系构成该法的主要缺点，结果，使该法不具有使其产量适应氯和氢氧化钠各自市场波动所必须的灵活性。

此外，有一种方法是将许多离子膜的电解槽联用，以便向它们各自的阳极室并联地供给氯化钠水溶液，它们的阴极室串联连接。在该已知方法中，向一个电解槽的阴极室供水，其余电解槽的阴极室则供给离开串联在先的电解槽的阴极电解液（专利BE-A-832，180）。该已知方法确实提高了该电解装置的总收率，然而它没有避免前述有关氢氧化钠产量不可能与氯伴随产量无关的缺点。

本发明的目的在于提供一种能避免已述公知技术缺点的方法，使该法有可能控制氢氧化钠的电解产量而与氯产量无关。

因此，本发明涉及一种生产氯和含水氢氧化钠碱液的方法，在该法中使用的电解槽有一个阳极室和一个阴极室，两室由一个选择透过性阳离子膜隔开。氯化钠水溶液在阳极室电解，与此同时溶有氢氧化钠的水介质在阴极室电解。按照本发明，使用的氢氧化钠是由石灰处理碳酸钠水溶液产生的。

本发明方法中，选择透过性阳离子膜是一种薄的无孔膜，其中含有阳离子交换剂。合适的膜是由氟聚合物，最好是由全氟聚合物制成的阳离子膜，该聚合物含有由磺酸、羧酸或膦酸产生的阳离子官能团或这些官能团的混合物。

在本发明的方法中，氯化钠水溶液的浓度不是特别严格的。然而，有利的是使用尽可能浓的溶液，饱和溶液是最好的。

按照本发明，含有由石灰处理碳酸钠水溶液得到的氢氧化钠的水介质是在电解槽阴极室内被电解。通常水介质是水。由碳酸钠水溶液与石灰反应生产氢氧化钠是一种众所周知的技术（K.Winnaker and L.Kücler“Technologie minerale”translated by A.Zundel，Eyrolles Publishers，1962，Pages 382 to 388）。这种苛化碳酸钠技术引起氢氧化钠水溶液的产生，它可送到所述电解槽的阴极室中。

在本发明的方法中，最好使用尽可能浓的碳酸钠溶液，饱和溶液最好。碳酸钠溶液可由任意适宜的方法制得。所使用的这种溶液一般是由碳酸氢钠水溶液或悬浮液除去碳酸氢钠制得的，例如在用氨水生产苏打的方法中所得到的溶液（Te  Pang  Hou，“Manufacture  of  Soda”，Hafner  Publishing  Company，1969）。从碳酸氢钠水溶液或悬浮液除去碳酸氢钠是技术上熟知的一种操作，通常包括加热这些溶液，例如使用蒸汽流。

本发明范围内的石灰是氧化钙或氢氧化钙。最好使用氢氧化钙含水悬浮液。

在本发明方法的一个特殊实施例中，碳酸钠水溶液用石灰处理，由反应介质收集稀的氢氧化钠水溶液，所述稀溶液按控制的条件蒸发以形成每公斤含186克以上的氢氧化钠的浓缩溶液，所述浓缩溶液经冷却在母液中结晶出氢氧化钠水合物，收集该氢氧化钠水合物，将其加热到足以使其熔化的温度，再将熔化的氢氧化钠水合物送到电解槽的阴极室。在本发明方法的这一实施例中，熔融氢氧化钠水合物构成前述在电解槽阴极室内电解的水介质。