[发明专利]电解方法

说明书

本发明涉及在膜电解单元中使用耐汞的耗氧阴极(mercury-resistant oxygen consumable cathode)，在普通的盐水循环中进行汞合金电解单元和膜电解单元的并联工作(parallel operation)的方法。

从文献中大体得知，耗氧的阴极用于氯化钠电解中。对于该操作，例如在压力补偿布置中，如DE 19622744 C1中所述，使用常规膜电池特性(membrane cell quality)的盐水。为保护阴极的活化作用，这种盐水不能含汞。

已知经汞合金方法用于氯-碱电解的氯化钠盐水的汞污染在正常操作时一般为约10mg/l-400mg/l或为该单元关闭后的峰值。

已知普通的膜电解单元中，汞(特别是在上述的高浓度下)通过汞离子从阳极空间迁移穿过膜，引起阴极涂层(阴极材料)的相对快速的钝化。这引起电解单元操作的电压的不可逆增加并需要较大的能量输入。因此，使用普通盐水循环的传统汞合金电解单元和膜电解单元的并联工作是不可能的，除了从打算用于膜电解单元的盐水中除去(沉淀)配合的汞或者建立分开的、无汞的盐水循环外。这两种变化的方法都是高度复杂的。

产生耐汞阴极活化作用的尝试尚未带来成功的希望，结果无汞盐水作为充分利用节能的起点必须继续使用。这点通常是通过分开的盐水循环或是用Na₂S使汞沉淀来进行的。两种方法都是复杂的过程。

还有一个方面在从汞合金电解到膜方法的分步转化的情况下起着重要的作用：如果在汞合金和膜方法的并联工作期间，准备采用能量上不是十分有利的耐汞阴极的活化作用，以便在重新装配后达到最佳的改变(汞敏感的阴极活化作用除外)，整个盐水和碱液循环必须首先在完全无汞的情况下进行，这会引起经济方面的问题，尤其是当某些汞可能以金属形式存在于碱液循环中时。

因此，本目的是根据已知的先有技术，提供一电解方法，其中汞合金电解和膜电解(优选使用耗氧的阴极)可以用相同的盐水循环并联工作。该方法将具有已知的使用耗氧阴极方法的优点。

根据本发明，可通过使用耗氧阴极的膜电解方法达到本目的，所述阴极能抵抗汞的作用。即使在含汞盐水的情况下，通过使用Ca/Mg离子交换剂也可达到本目的，所述离子交换剂能减少Ca/Mg的含量至＜20ppb，这对确保所述膜的全部使用寿命是必需的。

本发明涉及使用普通盐水循环，采用汞合金电解单元和膜电解单元的并联工作对含氯化钠盐水电解的方法；该方法包括下列步骤：

将来自盐溶解站的盐水加入沉淀和过滤站中，并从沉淀和过滤站的盐水中粗略除去硫酸盐、钙和镁离子；

将盐水分成主流和支流，在汞合金电解单元中对主流盐水进行电解；

通过在脱氯站除去游离氯，特别是在氢氧化物沉淀站使铝、铁和镁离子沉淀，及(如果适合)从盐水中除去钙和镁来对盐水支流进行预处理；

随后在膜电解单元对盐水支流进行电解，并合并来自膜电解单元和汞合金电解单元的阳极电解液流，以形成合并的阳极电解液流，其中使用具有耐汞的耗氧阴极的膜电解单元。

耗氧的阴极具有以下结构：

用于电子分布的金属载体由银丝或镀银镍丝或另一种耐碱液的合金如铬镍铁合金的网眼组成，它也是同样镀银的或是同样处理的，以防止导电性差的氧化物层或氢氧化物层。使用深结构(deep-structured)的载体，例如由上述网眼材料的细丝制成的毡，是特别有利的。所述催化剂基体由特氟隆(用于建立疏水性和利于气体扩散的多孔性)、电导载体(例如硫黑(vulcan black)或乙炔黑)和本身细分散于其中的催化物质(它以催化活性的银颗粒的形式被混合)的已知混合物组成。所述催化剂基体为烧结的或用载体压紧的。或者，如果催化剂密度和/或能够赋予传导性的疏水载体以主要量的催化剂颗粒也能进行电接触的这样一种方式被形成时，可以省去碳成分(炭黑)。

作为一种替代方法，可以在耗氧的阴极中省去炭黑，这样所述的电极基体仅由特氟隆和银组成，其中所述银除了催化功能外，还参与电子传导的工作，而相应的足够高的Ag负荷对于颗粒的相互接触及彼此间形成导电桥是必需的。用于此处的载体可以是线状网眼(如从电池技术得知的一种细的网形金属)或由银、镀银镍或镀银的耐碱液材料(如铬镍铁合金钢)制成的毡。重要的是银催化剂对汞是稳定的。