專利名稱：氯堿電解槽的隔板及其制造方法
氯堿電解槽的隔板及其制造方法 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及氯堿電解槽的隔板，尤其涉及非石棉型隔膜。
背景技術(shù)：
隔膜電解槽早就用于堿金屬氯化物(alkali chloride)鹽水電解，例如生產(chǎn)氯氣 和苛性鈉的氯化鈉電解。這種技術(shù)通常將纖維性半透隔膜沉積在許多有孔陰極結(jié)構(gòu)例如篩 網(wǎng)或沖壓片上并將它們安裝在電解槽內(nèi)部，插入相應(yīng)的陽極結(jié)構(gòu)，該陽極結(jié)構(gòu)由涂有用于 氯釋放的催化組合物的閥金屬構(gòu)件構(gòu)成。隔膜纖維最初基于石棉，該石棉從一般工藝條件 中的滲透性和耐化學(xué)品性方面看是最佳材料，但是它們的應(yīng)用引起眾所周知的重大健康危 害。近些年來，于是進(jìn)行了一些嘗試，利用具有基本上相當(dāng)特征的合成纖維替代石棉。事實(shí) 上，可能使用的材料的選擇受高度侵蝕性反應(yīng)環(huán)境限制；為了獲得足夠的耐性，尤其是對初 生氯氣的足夠耐性，開發(fā)了至少部分氟化的聚合物，這些聚合物另一方面呈現(xiàn)相當(dāng)高的疏 水性質(zhì)。后者是造成一些安全關(guān)注的不利特征，因?yàn)樗乐垢裟け还に囯娊赓|(zhì)充分地浸濕 和防止隔膜有效地隔離兩個(gè)槽隔室中形成的氣態(tài)產(chǎn)物(在陰極隔室的氫氣和在陽極隔室 的氯氣)。聚合物纖維因此必須用適合的添加劑改性以賦予隔膜所要求的可濕性；通常采 用的添加劑的一個(gè)實(shí)例是氧化鋯，它過去已經(jīng)用于石棉隔膜。在US 4，253，935中公開了使 聚四氟乙烯基隔膜親水的鋯和鎂氧化物基涂層，這仍是不能足夠達(dá)到要求的解決方案，得 到的隔膜的浸潤是用石棉纖維時(shí)獲得的大約25% ；可以通過直接制備復(fù)合纖維，將氧化鋯 顆粒嵌入或包在優(yōu)選氟化的有機(jī)聚合物纖維內(nèi)部達(dá)到好得多的結(jié)果，如US 4,853, 101中 公開那樣，完全引入本文。US 4，853，101的隔膜從復(fù)合各向異性纖維的含水懸浮液開始制 造，該復(fù)合各向異性纖維由優(yōu)選氟化的聚合物(例如PVDF或PTFE)構(gòu)成，該優(yōu)選氟化的聚 合物具有一致量的以機(jī)械方式壓在它們表面上的氧化鋯基陶瓷顆粒；隨后將該懸浮液沉積 在陰極結(jié)構(gòu)上，該陰極結(jié)構(gòu)由充當(dāng)該懸浮液的過濾器的有孔金屬體(例如篩網(wǎng))構(gòu)成。為 了加速過程，通常通過利用真空泵在該陰極體的相對側(cè)上施加負(fù)壓來進(jìn)行沉積。為了使陰 極表面上的復(fù)合纖維穩(wěn)定，在滿足聚合物顆粒的流動開始但不達(dá)到熔點(diǎn)或分解點(diǎn)的溫度下 進(jìn)行合適的燒結(jié)處理，例如通常在320-380°C的溫度下處理氟化聚合物不超過3小時(shí)的時(shí) 間。在滿負(fù)荷工作狀態(tài)條件下，US 4，853，101的隔膜呈現(xiàn)稍劣于石棉隔膜的功能特征，雖 然如此，最佳性能的達(dá)到是非常慢、弱和麻煩的。特別是在漫長起動階段期間，但是在一定 程度上還在規(guī)則作用期間，由于優(yōu)先的疏水性通道殘存在于隔膜結(jié)構(gòu)內(nèi)或殘存在工藝電解 質(zhì)不能填充的毛細(xì)管孔隙而引起的不充分的氣體分離使一些氫氣滲漏至陽極隔室中，這在 更極端的情況下可能形成爆炸性混合物。在一些情形下，在起動階段使用高的表面活性劑 濃度以便加速隔膜親水通常，將用量至多5體積％的20耶1 (由DUPont，USA制備的氟化 表面活性劑)添加到電解質(zhì)中，該Zonyl 幫助電解質(zhì)滲入隔膜的孔隙內(nèi)，從而降低聚合物
纖維的疏水性，但是該電解質(zhì)不久就浸出而不會為該問題提供決定性的解決方案。因此提供用于隔膜氯堿槽的克服上述問題，尤其是改進(jìn)氣態(tài)產(chǎn)物分離的合成隔板 將是合乎需要的。
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一些方面在所附權(quán)利要求書中給出。在一個(gè)方面，氯堿電解槽的隔板由半透隔膜構(gòu)成，該半透隔膜包含并入了以機(jī)械 方式結(jié)合的陶瓷材料顆粒的任選氟化的有機(jī)聚合物纖維的網(wǎng)絡(luò)，其中所述陶瓷材料包含與 羥基化學(xué)結(jié)合的鋯。所述陶瓷材料(具有確保隔膜可濕性和允許氣體從隔膜孔隙最佳排空 的目的)可從氧化鋯開始經(jīng)歷水合處理，任選接著經(jīng)歷酸或堿洗處理獲得。在另一個(gè)方面，用隔板覆蓋的隔膜槽陰極的制造方法包括形成并入以機(jī)械方式 結(jié)合的氧化鋯的任選氟化的有機(jī)聚合物纖維的懸浮液，接著將此種懸浮液沉積在有孔金屬 基材上，熱處理以將所述纖維燒結(jié)成多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在負(fù)壓下水合處理和任選的酸或堿洗 處理。在一個(gè)實(shí)施方案中，在將該隔膜覆蓋的陰極安裝在隔膜電解槽后進(jìn)行纖維沉積和燒 結(jié)。在另一個(gè)方面，對電解槽的隔板執(zhí)行水合處理和任選的酸或堿洗處理的設(shè)備包 括用于容納溶液、任選地配有可視液位控制器的池，向所述池施加負(fù)壓任選配備有壓力計(jì) 的真空泵，循環(huán)泵，將所述池與含待調(diào)節(jié)的隔板的槽水力連接的裝置。在另一個(gè)方面，從早先工作的隔膜覆蓋的陰極洗去雜質(zhì)的方法包括在40-100°C的 溫度下在負(fù)壓下用PH值低于2或高于12的溶液浸泡該隔膜。發(fā)明詳述本發(fā)明的隔板由包含有機(jī)聚合物纖維的網(wǎng)絡(luò)的半透隔膜構(gòu)成，此種纖維并入以 機(jī)械方式結(jié)合的陶瓷材料顆粒，此種陶瓷材料包含與羥基化學(xué)結(jié)合的鋯；該隔板可以通 過使包含用氧化鋯顆粒改性的纖維的隔膜經(jīng)歷持久水合處理而獲得。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，US 4，853，101的隔膜的功能缺陷可能歸因于氧化鋯顆粒在燒結(jié)處理后為使聚合物結(jié)構(gòu)機(jī)械穩(wěn) 定所要求的親水性缺乏；在現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)中，在啟動階段用大量表面活性劑浸泡隔膜，以降 低聚合物結(jié)構(gòu)的總體疏水性，從而迫使工藝電解質(zhì)穿入孔隙內(nèi)部。在用電解質(zhì)強(qiáng)制浸潤之 后，在幾百小時(shí)的工作后，氧化鋯的疏水特性也減輕，但是不到足夠的程度一旦表面活性 劑完全從隔膜孔隙浸出，氣體累積就再次發(fā)生，從而削弱電特性和幫助陰極放出的氫氣擴(kuò) 散到陽極隔室，而具有相關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明的隔板相反地包含與羥基形成化學(xué)穩(wěn) 定鍵的鋯顆粒，從而獲得顯著持久的疏水性質(zhì)。本發(fā)明人事實(shí)上已經(jīng)觀察到，穩(wěn)定的&-0-H 鍵的形成(如對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的那樣，可通過分光光度法，例如通過紅外技術(shù) 容易地檢測)導(dǎo)致電化學(xué)性能(在工作電壓、Pharadaic效率和產(chǎn)物氯氣的純度方面)至 少相當(dāng)于可用石棉隔膜獲得的那些。根據(jù)本發(fā)明的隔板包含可以同樣具有全氟化類型的有 機(jī)聚合物纖維(例如PVDF或PTFE)，從而在化學(xué)穩(wěn)定性方面呈現(xiàn)氟化聚合物的全部優(yōu)點(diǎn)，而 不受此類聚合物的高疏水性影響。在一個(gè)實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的隔板如下制備從并入以機(jī)械方式結(jié)合的氧化 鋯的任選氟化的有機(jī)聚合物纖維的懸浮液開始，沉積在有孔金屬基材上，隨后對所沉積的 纖維執(zhí)行熱燒結(jié)處理以形成多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；然后讓所獲得的燒結(jié)隔膜進(jìn)一步經(jīng)歷在負(fù)壓下 在環(huán)境溫度以上的溫度(40-100°C )下在水合溶液中的浸泡和水合處理至少1小時(shí)。該水 合溶液可以任選地由水構(gòu)成。在負(fù)壓下處理陰極沉積的隔膜在本發(fā)明的整個(gè)說明書中是 指從有孔陰極基材的與隔膜覆蓋的一側(cè)相對的那側(cè)施加負(fù)壓，在某種程度上如真空過濾那 樣。
上述方法提供具有最佳性能的隔膜，甚至從氟化聚合物開始也如此，氟化聚合物 已知要求在非常高的溫度(320-380°C)下燒結(jié)處理并因此引起幾乎不親水性的氧化鋯形 成。用于形成&-0-H鍵的水合溶液可以是微堿性的溶液，具有9-12的pH值。為了促進(jìn)水 合處理的起始步驟，可能添加適度量的表面活性劑到水合溶液中，例如0. 1-5重量％，這取 決于表面活性劑的類型；例如，還可能采用氟化表面活性劑例如Zonyl (由DuPont制備)， 按通常不超過的量(0. 1-0. 2重量％ 通常是足夠的)。在負(fù)壓條件(優(yōu)選低于60kPa的 絕對壓力)下施加的處理能具有從隔膜孔隙有效抽出空氣的優(yōu)點(diǎn)，從而加速它們被水合溶 液的浸泡。在一個(gè)實(shí)施方案中，將隔膜浸泡在水合溶液中的步驟以兩階段進(jìn)行持續(xù)30-180 分鐘的第一級段在中等溫度(50-70°C )下以施加負(fù)壓(例如5-50kPa的絕對壓力)進(jìn)行直 到空氣從孔隙完全抽出和隔膜被浸泡；在這一階段中表面活性劑的任選添加可以幫助加速 該過程。在隨后的階段中，該階段在一個(gè)實(shí)施方案中具有至少8小時(shí)(例如12-16小時(shí)) 的持續(xù)期，將溫度提高到至少80°C，任選地在較低負(fù)壓下或在微小正壓(例如35-120kPa) 下。這一工藝階段導(dǎo)致&02物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和那些&-0-H鍵的形成，從而賦予隔膜最佳可濕 潤特性。在一個(gè)實(shí)施方案中，隔膜水合之后是用洗滌溶液例如用水的洗滌步驟。在一個(gè) 實(shí)施方案中，洗滌溶液是強(qiáng)酸性洗滌溶液(PH值不高于2)或強(qiáng)堿性洗滌溶液(pH值不低 于12)；洗滌步驟可以幫助從隔膜孔隙清除痕量表面活性劑以及在水合處理之后可能沉淀 的雜質(zhì)，并因此也可以在首次啟動之前進(jìn)行。水合處理事實(shí)上可能造成隔膜孔隙的堵塞， 例如歸因于在適度堿性PH值下形成幾乎不可溶氫氧化物或鹽的痕量離子例如鈣、鎂、鐵或 鋁。取決于存在的雜質(zhì)的屬性，在強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性條件下進(jìn)行洗滌可能是更方便的；在一 些情形下，可以用待稍后電解的工藝鹽水實(shí)現(xiàn)洗滌。此外，洗滌步驟通常在高于環(huán)境溫度 (40-100°C )下，任選在負(fù)壓(5-60kPa)下進(jìn)行。這種洗滌處理證明對現(xiàn)有技術(shù)中的被雜質(zhì) 毒化(意外地或由于延長的工作)的隔膜也有效，并因此可以周期性地重復(fù)。因?yàn)樵诠ぷ?期間，隔膜通常經(jīng)歷陽極側(cè)的適度酸性的環(huán)境和陰極側(cè)的高度堿性的環(huán)境，所以在其內(nèi)部 沉淀的雜質(zhì)可能具有最多樣的屬性(例如沉淀物含Ca、Mg、Fe、Ni、Al、Si02)；因此，選擇用 PH值不高于2的酸性溶液，或用pH值不低于12的堿性溶液洗滌可以是分情況評價(jià)的，這對 本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。上面兩個(gè)調(diào)節(jié)步驟(即水合步驟和任選的洗滌步驟)可以 在合適的裝置中實(shí)現(xiàn)或直接在裝備有隔膜的電解槽中實(shí)現(xiàn)。例如，直接地在電解槽中進(jìn)行 洗滌步驟可能比在外部裝置中更實(shí)際。在一個(gè)實(shí)施方案中，將其中裝配了待經(jīng)歷水合和/或洗滌的隔膜的裝置(由外部 裝置或電解槽本身構(gòu)成)與合適的調(diào)節(jié)設(shè)備連接，該調(diào)節(jié)設(shè)備包括用于容納溶液、任選配 有液位可視檢測器的池，適合于向所述池施加負(fù)壓的真空泵，此種泵任選裝備有壓力計(jì)，用 于溶液的循環(huán)泵和用于所述池與含待調(diào)節(jié)的隔板的裝置水力連接的合適裝置。所述池必須 用耐工藝條件(特別是在PH值和溫度方面)的材料制造并且可以裝備用于達(dá)到和維持所 要求的溫度的裝置。在一個(gè)實(shí)施方案中，將調(diào)節(jié)設(shè)備安裝在處理裝置上，例如安裝在推車上這樣可能 具有的優(yōu)點(diǎn)是，在安裝新隔膜之后或當(dāng)用過的隔膜需要定期或臨時(shí)洗滌時(shí)，促進(jìn)其在氯堿 生產(chǎn)設(shè)備的不同電解槽上的順序使用。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將調(diào)節(jié)設(shè)備固定并且通過適合的歧管使對獨(dú)立槽的處理變得可能。
參考作為本發(fā)明實(shí)施方案的非限制性說明提供的附圖將更好地理解本發(fā)明。


附圖示出了與氯堿電解槽連接的調(diào)節(jié)設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式附圖示出了與隔膜氯堿電解槽連接的調(diào)節(jié)設(shè)備的實(shí)施方案，其中進(jìn)行隔板的水合 和任選的洗滌處理；這種設(shè)備可以如何與外部調(diào)節(jié)設(shè)備接合對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易 見的，其中可以在最后的槽裝配之前暫時(shí)性地安裝這種隔板。附圖中所示的設(shè)備包括一個(gè)池100，它可以裝有待用于前述處理的溶液；裝填液 位可以利用可視控制器200檢測。池100經(jīng)過管線150與隔膜氯堿槽600的活動出口管 620水力連接。池100還裝備有配備壓力計(jì)310的真空泵300，經(jīng)過管線450與隔膜電解槽 600的陽極隔室連接的循環(huán)泵400和pH值探頭500 ；池100進(jìn)一步裝備有將溶液加熱的裝 置(沒有示出)?？梢岳帽?00經(jīng)過管線450在陽極隔室處為被許多陽極插入的氯堿槽600 (其 內(nèi)部通常安裝了用待調(diào)節(jié)的隔膜覆蓋的許多陰極)供應(yīng)存儲在池100中的溶液，或經(jīng)過管 線750供應(yīng)具有合適純度的堿金屬氯化物鹽水700 (例如氯化鈉)；管線751任選地用于 在用工藝電解質(zhì)進(jìn)行的調(diào)節(jié)步驟期間為池100給料；池100還配備有供應(yīng)不同溶液的裝置 (沒有示出)，例如供應(yīng)水合溶液以完成相關(guān)的隔膜浸泡步驟的裝置或供應(yīng)鹽酸以便PH值 調(diào)節(jié)的裝置。槽600的陰極隔室被堿金屬氯化物鹽水700裝填的液位通過可視控制器610 調(diào)節(jié)；液位611和612示意性地代表最小和最大裝填液位。槽600與電力800的連接或斷 開利用跳接開關(guān)810達(dá)到。附圖中顯示剩余元件的意義對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的，具體來說390 表示通過泵300改變施加于池100的真空水平的閥，391表示允許槽與外界環(huán)境連通或與之 隔絕的閥；392表示將包含在池100中的溶液排出的閥；490和491分別表示在連接池100 與隔膜槽600的管線450上的和泵400到池100的循環(huán)管線451上的截流閥；190表示在 連接池100與活動出口管620的管線150上的截流閥，和191表示允許將槽600的陽極隔 室與外界環(huán)境連接的閥。
實(shí)施例為氯堿設(shè)備的兩個(gè)隔膜槽裝備陰極并插入相等數(shù)目的鈦陽極，該陰極配備有根據(jù) US 4，853，101的基于PTFE纖維與在360°C下燒結(jié)的氧化鋯的隔板，該陽極配備有釕和鈦氧 化物基催化涂層。為第一槽(標(biāo)記為參比槽)裝備隔膜，該隔膜預(yù)先在PH值為10含4重 量％根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的Zonyl 氟化表面活性劑的氯化鈉鹽水中浸泡。還根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行 參比槽的啟動。為第二槽(標(biāo)記為根據(jù)本發(fā)明的槽)裝備隔膜，該隔膜在燒結(jié)周期后沒有進(jìn)一步 處理并與如附圖所示的安裝在推車上的調(diào)節(jié)設(shè)備接合。在第一處理步驟期間，將該槽放置 在生產(chǎn)線外部；在不同實(shí)施方案中，可以將該槽安裝在生產(chǎn)線中，同時(shí)讓跳接開關(guān)810在斷開位置以便保證電流的完全旁路通過。為池100裝有PH值為11含0. Zonyl 的水合 溶液。用池100的水合溶液裝填槽600的陽極隔室到最大液位612并開始加熱該水合溶 液。然后進(jìn)行在負(fù)壓條件下的隔膜浸泡步驟，以兩階段進(jìn)行在持續(xù)大約90分鐘的第一階 段中，開啟泵300，通過作用于閥390使池100處于85kPa的壓力，隨后打開閥191和緩慢地 打開閥190，直到槽600的陰極隔室中達(dá)到45kPa的壓力；因此從陽極隔室回到陰極隔室的 溶液實(shí)現(xiàn)浸泡隔膜，稍后經(jīng)過活動管道620送到池100 ；同時(shí)，陰極隔室中的負(fù)壓條件幫助 空氣從隔膜孔隙解吸。在該程序期間，測量陽極電解液從最高液位612到最低液位611所 要求的時(shí)間(它是滲透性并因此是隔膜浸泡程度的直接函數(shù))重復(fù)上述程序3次，每次利 用泵400填充槽600至最高液位612，直到達(dá)到從最高液位612到最低液位611的大致恒 定的下降時(shí)間和25kPa的絕對壓力。在整個(gè)該第一階段期間，溫度持續(xù)緩慢地上升，直到達(dá) 到70°C。在持續(xù)總共12小時(shí)的第二階段中，使循環(huán)水合溶液的溫度達(dá)到90°C并將絕對壓 力設(shè)定到60kPa 然后通過關(guān)閉閥191封閉陽極隔室與外界環(huán)境的連接，結(jié)果中斷循環(huán)，并 將同樣60kPa的壓力傳送給陽極隔室。
在不同的實(shí)施方案中，可以在環(huán)境壓力下進(jìn)行上述第二階段，保持閥191打開并 利用閥490和491調(diào)節(jié)運(yùn)送通過管線450的水合溶液的流量以保持最高液位612恒定。在 這種情況下，在活動管道620的出口處的水合溶液流量將對應(yīng)于管線450中的相同溶液的 流量。在這一循環(huán)過程中，實(shí)現(xiàn)親水性不好的的轉(zhuǎn)化，形成穩(wěn)定的&-0-H化學(xué)鍵并獲 得高親水性質(zhì)。允許該溶液冷卻到50°C，并在此溫度下進(jìn)行另一個(gè)短的浸泡步驟，大多與此前描 述的方法相同，只是利用泵300向池100施加60kPa的絕對壓力，打開閥390并保持閥190、 391,490和491關(guān)閉。隨后，打開閥191并緩慢地打開閥190以將60kPa的負(fù)壓傳送到陰極 隔室。允許該溶液流經(jīng)隔膜到陰極隔室，然后沿著管線150從活動管道620流到池100，直 到在陽極隔室中達(dá)到最低液位611。在探頭500的控制下通過鹽酸添加(洗滌溶液)使池 100中的溶液達(dá)到PH值2后，再重復(fù)該程序3次。這樣，實(shí)現(xiàn)從水合隔膜清除表面活性劑和 在微堿性環(huán)境下作為弱水溶性的氫氧化物或鹽沉淀的可能雜質(zhì)；然后通過斷開管線150和 450和閥190使槽與調(diào)節(jié)設(shè)備分開，用工藝鹽水裝填和啟動。在90天的工作后，根據(jù)本發(fā)明的槽和參比槽用以下參數(shù)運(yùn)行根據(jù)本發(fā)明的槽在2. 5kA/m2 下的電壓3. 35V電流效率96%能量消耗2638kWh/噸氯氣產(chǎn)物Cl2 中的 H2 0. 06%參比槽在2. 5kA/m2 下的電壓3. 40V電流效率93%能量消耗28IOkWh/噸氯氣產(chǎn)物Cl2 中的 H2 :0·在90天的工作后，用5ppm鈣離子和Ippm鎂離子污染入口鹽水，以模擬在設(shè)備的 提純管線上的故障；也可以將該實(shí)驗(yàn)看作加速壽命試驗(yàn)，因?yàn)樵撚绊懪c用在規(guī)格內(nèi)的鹽水在數(shù)月的延長工作后達(dá)到的影響相同。兩個(gè)槽具有電流效率方面的顯著下降(達(dá)到大致 90% )和大約0. IV的升壓，結(jié)果能量消耗增加。然后進(jìn)行新的洗滌處理根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)程序關(guān) 閉槽600，通過作用于跳接開關(guān)810中斷電源并經(jīng)過活動管道620排放電解質(zhì)，降低到最低 液位；然后恢復(fù)與調(diào)節(jié)設(shè)備(閥190以及490以及管線150和450)的連接。在池100中 制備由PH值為1的氯化鈉鹽水構(gòu)成的洗滌溶液，基于pH值探頭500的讀數(shù)添加鹽酸到該 工藝鹽水中，打開閥491，通過泵400將它循環(huán)。在達(dá)到pH值1后，再次關(guān)閉閥491并打開 閥490和191，利用泵400用池100的酸性鹽水裝填槽600。通過運(yùn)轉(zhuǎn)泵300，使壓力達(dá)到 85kPa，然后打開閥190直到產(chǎn)生50kPa的負(fù)壓。允許該酸性鹽水流經(jīng)隔膜到陰極隔室，然 后沿著管線150從活動管道620流到池100，直到在陽極隔室中達(dá)到最低液位611。再重復(fù) 該操作兩次，檢測從最高液位612到最低液位611的下降時(shí)間并在出口分析雜質(zhì)。然后經(jīng) 過閥392從池100排出洗滌鹽水，再充填該槽和啟動。在利用相關(guān)的推車移動調(diào)節(jié)設(shè)備到旁邊后，以相同順序?qū)⒈炔壑貜?fù)相同的洗滌 程序。在洗滌后90天，兩個(gè)槽根據(jù)以下參數(shù)運(yùn)行根據(jù)本發(fā)明的槽 在2. 5kA/m2 下的電壓3. 37V電流效率％ %能量消耗2653kWh/噸氯氣產(chǎn)物Cl2中的H2 未測出(n. d.)參比槽在2. 5kA/m2 下的電壓3. 45V電流效率94%能量消耗2770kWh/噸氯氣產(chǎn)物Cl2 中的 H2 :0·對用過的隔膜的洗滌程序因此能夠使本發(fā)明的隔膜回到起始工作條件，而且證明 也有利于現(xiàn)有技術(shù)中的隔膜，使其性能達(dá)到甚至比結(jié)垢前更高的水平。前面的描述不希望限制本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以根據(jù)不同實(shí)施 方案使用本發(fā)明，并且本發(fā)明范圍明確地由所附權(quán)利要求書定義。在本申請的所有描述和權(quán)利要求中，術(shù)語〃包含(comprise)丨‘和其變型例如〃包 含(comprising)“和"包含(comprises)“不用于排除存在其它元素或添加物。文獻(xiàn)、作用、材料、儀器、制品等的論述只出于提供本發(fā)明范圍的目的包括在本說 明書中。不暗示或表示任何或所有這些物質(zhì)形成現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)的一部分或是本申請每一權(quán) 利要求的優(yōu)先權(quán)日期之前的本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的公知常識。
權(quán)利要求
用于氯堿電解槽的隔板，包括與有機(jī)聚合物纖維的網(wǎng)絡(luò)以機(jī)械方式結(jié)合的陶瓷材料顆粒，所述陶瓷材料顆粒包含與羥基化學(xué)結(jié)合的鋯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的隔板，其中所述有機(jī)聚合物是氟化聚合物。
3.用根據(jù)權(quán)利要求1或2的隔板覆蓋的電解槽的陰極的制造方法，包括以下順序步驟-形成并入以機(jī)械方式結(jié)合的氧化鋯的有機(jī)聚合物纖維的懸浮液；_將所述懸浮的纖維沉積在有孔金屬基材上；-在足以將所述聚合物纖維燒結(jié)成多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的溫度下進(jìn)行熱處理；-在0-100°C的溫度下在負(fù)壓下將該隔膜浸泡在水合溶液中至少30分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述有機(jī)聚合物是氟化聚合物并且在320-380°C的溫 度下進(jìn)行所述熱處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的方法，其中所述水合溶液具有9-12的pH值并包含0.1-5重 量％表面活性劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述表面活性劑是氟化的。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)的方法，其中所述將隔膜浸泡在所述水合溶液中至少30 分鐘的步驟在低于60kPa的絕對壓力下進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述將隔膜浸泡在所述水合溶液中的步驟以在 50-70°C的溫度和5-50kPa的壓力下持續(xù)30-180分鐘的第一階段和在80°C以上的溫度和 35-120kPa的壓力下持續(xù)至少8小時(shí)的第二階段進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求3-8中任一項(xiàng)的方法，包括用pH值低于2或高于12的溶液在 40-100°C的溫度下在負(fù)壓下洗滌的后續(xù)步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述洗滌步驟在5-60kPa的壓力下進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的方法，其中所述pH值低于2或高于12的溶液由工藝鹽水 構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求3-11中任一項(xiàng)的方法，其中所述將隔膜浸泡在水合溶液中的步驟直 接地在與適合的調(diào)節(jié)設(shè)備連接的電解槽中進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)的方法，其中所述洗滌步驟直接地在與適合的調(diào)節(jié)設(shè) 備連接的電解槽中進(jìn)行。
14.包含與有機(jī)聚合物纖維的網(wǎng)絡(luò)以機(jī)械方式結(jié)合的陶瓷材料顆粒的那類氯堿電解 槽隔板的調(diào)節(jié)方法，包括至少一個(gè)用PH值低于2或高于12的溶液在40-100°C的溫度下在 5-60kPa的絕對壓力下洗滌的步驟。
15.氯堿槽隔板的調(diào)節(jié)設(shè)備，包括用于容納溶液、任選地配有可視液位控制器的至少 一個(gè)池，向所述至少一個(gè)池施加負(fù)壓、任選配備有壓力計(jì)的第一泵，使所述溶液再循環(huán)的第 二泵，將所述至少一個(gè)池與含待調(diào)節(jié)的隔板的外槽水力連接的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，包括至少一個(gè)控制所述溶液的溫度的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的設(shè)備，還包括至少一個(gè)監(jiān)測所述至少一個(gè)池內(nèi)部的pH值 的探頭。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述外槽是隔板將在調(diào)節(jié)后在其中工 作的氯堿電解槽。2
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述溶液是pH值為9-12并包含0.1-5 重量％氟化表面活性劑的水合溶液。
20.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述溶液是pH值不高于2或不低于12、 任選由堿金屬氯化物鹽水構(gòu)成的洗滌溶液。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20中任一項(xiàng)的設(shè)備，包括用于操作的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于氯堿槽的具有改進(jìn)的能量消耗和氣體分離特性的合成隔膜。該隔膜由與親水性陶瓷材料結(jié)合的聚合物纖維的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，該親水性陶瓷材料含有與羥基化學(xué)結(jié)合的鋯。該陶瓷材料是從ZrO2開始通過在真空下的水合方法獲得的，該水合方法可以直接地在槽中利用適合的設(shè)備進(jìn)行。
文檔編號C25B1/46GK101861413SQ200880116156
公開日2010年10月13日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者G·梅內(nèi)吉尼 申請人:德諾拉工業(yè)有限公司