專利名稱：電解槽多層可滲透膜隔膜的制作方法
技術領域：
一種電解槽多層可滲透膜隔膜是氯堿工業(yè)專用設備隔膜電解槽中名為隔膜的重要元件的實用新型。
氯堿工業(yè)隔膜電解槽用來電解鹽水制氯氣和燒堿，電解槽的隔膜的作用是把陰極室和陽極室分開，電解質溶液在陽極和陰極分別進行不同的電化學反應，使陽極產生的氯氣不與陰極產生的氫氣混合以避免發(fā)生可能爆炸的化學反應，同時使電解質溶液在一定液面差形成的壓差下由陽極室通過隔膜流入陰極室，因隔膜的流體阻力使以要求的流量滲透以保證所得電解液質量合格。生產過程中隔膜在陽極側為強酸性而陰極側為強堿性的強腐蝕環(huán)境中長期使用，還要求經過隔膜的電壓降盡量低和陰極室的OH-離子經隔膜向陽極室的遷移擴散盡量少，以便能耗降低。
多年來均用石棉纖維作隔膜，因石棉強度低而使隔膜使用壽命短，近年又發(fā)現(xiàn)石棉為致癌物質，所以近年國內、外都已研制新型隔膜。主要類型有美國專利4236952用含氟聚合物制的單層多孔膜隔膜，中國專利90101531.8用無機材料復蓋在含氟合成材料纖維上成形并加熱塑化成無序分散結構隔膜和中國專利94107560.5用含氟聚合物粘合劑連接多種纖維及粉末而成的混合結構隔膜。所有這些隔膜的共同的缺點是由于隔膜上的微孔是一次成型而成，遍布整體隔膜上用以滲透通過液體的各個貫通隔膜的孔的截面積的尺寸在靠近陽極一側和靠近陰極一側都是接近的。這樣在靠近陽極一側常因開口尺寸不夠小使一些不溶微粒進入隔膜內部而造成堵塞，而靠陰極一側又因尺寸太小使得鹽水中殘存的鈣鎂離子流經隔膜時在隔膜內的堿性區(qū)生成的氫氧化物沉淀不能流出隔膜而堵塞。隔膜內部堵塞使其性能惡化，使產品的能耗增加和質量降低，必須停產檢修才能排除隔膜內部的堵塞。
本實用新型的目的是在隔膜靠陽極一側用尺寸很小的開孔的薄層使不溶物難以進入，而靠陰極一側為開孔尺寸較大的較厚層，使生成的氫氧化物沉淀物易于排出，從而降低電阻和減少隔膜的堵塞，而又不降低阻止OH-遷移和擴散的能力。其技術原理是液體在隔膜內的流速在0.5×10-4米/秒下，屬于低雷諾數(shù)的層流范圍，其流動狀態(tài)符合流體力學公式
式中P為隔膜兩側的壓差帕，M為液體的粘度，帕、秒，W為液體在隔膜的孔內的流速米/秒，L為液體流過的長度米，d為孔的當量直徑米。在生產中壓差P維持一定的數(shù)值，M是液體的物理常數(shù)，由公式可知，如果充分減少d，只要相應的減少通道的長度L也可使流速W保持不變。故陽極一側的薄層微孔可滲透膜可充分薄而使孔徑雖極小仍不影響隔膜的流速，并可使此薄層處于酸性及中性環(huán)境而無氫氧化物沉淀在此區(qū)間生成。而根據(jù)電遷移，擴散和歐姆定律，OH-的遷移擴散和液體的電阻都與孔徑無關，所以在陰極側可用開口較大且較厚的多孔膜使產生的氫氧化物沉淀易于排出，且有相當厚度以增加阻止OH-遷移和擴散能力及增大膜的強度。
采用的技術方案是電解槽多層可滲透膜隔膜是由耐腐蝕材料制成的平整的薄片，有大量貫通薄片可滲透液體的孔分布在薄片的表面上，薄片連接于四周邊框上或無邊框。隔膜由至少兩層稱為可滲透膜的其平均孔徑相差五倍以上可滲透液體的多孔薄片組成，所述的可滲透膜可由不同材料或同樣材料制成，如膜的層數(shù)超過兩層，則其中有平均孔徑相同的膜或有無孔的膜，其形狀和面積也可完全不同或部分不同，當膜多于兩層時根據(jù)材料情況和使用要求，各層膜中有些是不可分開的，或可以分開的，并可加入粘合劑使各層相連接，也可用加熱加壓等物理方法使其相連接和密封。
本實用新型的優(yōu)點在于可減少隔膜的堵塞和延長其使用壽命，并可降低造價和維修費。
結合附圖及實施例敘述如下


圖1為電解槽多層可滲透膜隔膜的正視和局部剖視圖。
圖2為電解槽多層可滲透膜隔膜的俯視和局部剖視圖。
圖3為電解槽多層可滲透膜隔膜的無邊框型的正視和局部剖視圖。
圖中1為孔徑較小的單層控制流量層，2為邊框，3為孔徑較大的單層阻止擴散層。4為控制流量層，5為阻止擴散層。
圖1及圖2是將(1)(3)分別成型后疊合，用粘合劑連接于邊框而連成整體。圖3將(4)(5)分別成型后重疊后加熱塑化而連成整體或用粘合劑粘合連接成整體。
實例1，如
圖1、圖2其中(1)采用孔徑0.1-0.9微米，厚度為0.04-2毫米的聚四氟乙烯親水膜，(3)為孔徑＞10微米的聚丙烯濾布。與(2)邊框的連接可用粘合劑連接。使用在電流密度2000安/米2電解液含NaOH130仟克/米3溫度95℃時，隔膜電壓降為0.10伏。
實例2，如圖3，(4)采用平均孔徑0.5-2.0微米的聚四氟乙烯微孔膜，厚0.1-0.2毫米，(5)采用孔徑5-20微米的聚四氟乙烯多孔膜，厚0.3-0.6毫米，在電流密度2000安/米2電解液含NaOH 120千克/米3，95℃，隔膜的電壓降為0.08伏。
實例3，如圖3，(4)采用平均孔徑0.2-0.5微米，厚10-30微米的聚四氟乙烯微孔膜相同尺寸的三張重疊而成，(5)采用平均孔徑5-20微米，厚0.3-0.8毫米的聚四氟乙烯多孔膜，在電流密度2000安/米2電解液含NaOH120千克/米3，95℃，隔膜的電壓降為0.10伏。
權利要求1.一種電解槽多層可滲透膜隔膜，是由耐腐蝕材料制成的平整的薄片，有大量貫通薄片可滲透液體的孔分布在薄片的表面上，薄片連接于四周的邊框上或無邊框其特征在于(a)隔膜由至少兩層稱為可滲透膜的可滲透液體的多孔薄片組成；(b)組成隔膜的可滲透膜至少有兩層其各自上面的孔的平均孔徑相差5倍以上；
2.根據(jù)權利要求1所述的電解槽多層可滲透膜隔膜，其特征在于各層可滲透膜其中有些是用不同材料制成；
3.根據(jù)權利要求1所述的電解槽多層可滲透膜隔膜，其特征在于當膜的層數(shù)多於兩層時，其中各層膜的形狀和面積有些是不同的；
4.根據(jù)權利要求1所述的電解槽多層可滲透膜隔膜，其特征在于膜與膜之間有些是不可分開的；
5.根據(jù)權利要求1所述的電解槽多層可滲透膜隔膜，其特征在于當膜多于兩層時，有些膜的孔徑是相同的；
6.根據(jù)權利要求1所述的電解槽多層可滲透膜隔膜，其特征在于使用粘合劑使膜與膜連接；
7.根據(jù)權利要求1所述的電解槽多層可滲透膜隔膜，其特征在于使用粘合劑使膜與邊框相連接。
專利摘要電解槽多層可滲透膜隔膜是由至少兩層稱為可滲透膜的可滲透液體的多孔薄片連接于邊框上或無邊框而組成,至少有兩層可滲透膜的平均孔徑相差五倍以上,隔膜放置于氯堿工業(yè)電解槽內,將陰極和陽極分開,使電化學反應分別進行,因隔膜的液體阻力使電解質溶液在一定壓差下以要求的流量滲透過隔膜,而保證產品質量和生產安全,因其多層結構而具有壽命長、不易堵塞和造價低的特點。
文檔編號C25B13/08GK2361642SQ9920291
公開日2000年2月2日 申請日期1999年2月2日 優(yōu)先權日1999年2月2日
發(fā)明者王國誠 申請人:王國誠