[发明专利]双极压滤器型电解池及采用它的电解方法

说明书

本发明涉及一种双极压滤器型电解池，特别是，本发明涉及一种制备氯和碱金属氢氧化物的双极压滤器型电解池，以及用上述电解池电解碱金属氯化物的方法。

至今已提出了许多关于碱金属氯化物电解(下面通常叫做“离子交换薄膜方法电解”)工艺的建议，它采用一种离子交换薄膜以大电流效能生成一种高纯度碱金属氢氧化物。例如，美国专利4,108,742号公开了一种方法，它是在将阴极室的内部压力保持在高于阳极室内部压力的水平下进行电解的；日本专利申请公开说明书51-103099号公开了一种方法，它是将无机酸混合到阳极电解液中，并将阳极室中的盐溶液的PH值保持在3.5或以下进行电解；美国专利4,105,515号介绍了一种方法，它是同时将阳极室中的卤气压力和阴极室中氢气压力保持在超大气压下进行电解的；美国专利4,214,957号公开了一种方法，它是在所提供的新的盐溶液和/或再循环的低浓度盐溶液可吸收氯化氢气时，进行电解时。这些方法有效地降低了电解电压或减小了所放出氯气的氧浓度。然而，根据在大的电流密度情况下在阳极和阴极室也不形成气体区域从而进行有效的电解并防止电解池的波动的观点来说，这些方法还不是十分令人满意的。电解池的波动导致了离子交换薄膜的破损，再有，正如将要在后面所要详细描述的，在阳极和阴极室内形成的一个气体区域会导致针孔的形成和离子交换薄膜的破损。

根据通常所提出的碱金属氯化物电解的电解池，如可以参考美国专利4,111,779号，其中在电解池单元中阳极和阴极室之间的电连接是通过一个爆炸熔接钛一铁板的点焊来建立的；美国专利4,108,752号中，一个电解池单元内阳极和阴极室之间的电连接是通过弹簧式连接器装置建立的；加拿大专利1076994号中，电解池是由塑料制成，并且一个电解池单元内阳极和阴极室之间的电连接是通过螺栓和螺母装置建立的；日本专利申请公开说明书54-90079号中，一个电解池单元内阳极和阴极室之间的电连接是通过将钛作为阳极侧的隔壁材料，并将不锈钢作为阴极侧的隔壁材料，通过一铜板由超声波焊接而建立连接的。这些传统的电解池在其结构方面和减小电解池单元内阳极和阴极室间的电阻方面有所改进，然而，在这些传统的电解池中，对于解决下述问题没有给出专门的解决方案，即在大电流密度下进行电解时所发生的电解池振动问题，电极室内电解液(溶质)的不均匀浓度分布的出现以及在电极室的上部的气体区域的形成。电解液浓度的不均匀性是由电解质溶液的不良循环造成的，并且很可能会对离子交换薄膜的所需特性不利。

在美国专利4,557,816号中，在电极室中提供了一个导管，由此改善了电极室中电解液浓度的均匀性，但是其缺点在于，在大电流密度下进行电解时，仍会出现电解池的波动和在电极室上部形成一个气体区域。

另一方面，美国专利4,643,818号公开了一种电解池，它既可以用作单极型电解池，也可以用作双极型电解池，并且美国专利4,734,180号(相对应的欧洲公开号为0220659B1)公开了一种电解池，其中每个电解池单元是将阳极侧的盘形体和阴极侧的盘形体背对背放置，每个盘形体包括一隔壁，沿隔板周边伸延的框壁以及分别沿框壁上侧和底侧部分延伸的钩形凸缘，并且将上部和底部的连接条分别配合地插入上部和底部的贯通空间，其中贯通空间是在二盘形体背对放置和固定时，在框壁的上侧部分和上钩形部分之间和在框壁的底侧部分和上钩形部分之间分别形成的。上述两个美国专利的优点不仅在于能够减少焊接部分的数量以及即使在高的电解池内部压力下也不会出现电解液的漏泄，而且还在于每个电解池单元的装配可以很容易地进行，并且成本是低的。然而，上述美国专利的电解池对于在运行条件下需要稳定地进行电解致使内部压力在较宽范围内由超大气压到减压变化时或是在电流密度为45A/dm²或以上条件下进行所需的稳定电解时，在电极室内的电解液的循环以及防止气体区域的形成和电解池振动方面还不是令人满意的。