專利名稱：堿金屬過氧化物溶液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用電化學(xué)電池制備堿金屬/H2O2摩爾比為0.5～2.5的堿金屬過氧化物溶液的制備方法，所述的電化學(xué)電池包括一多孔性的氧擴散陰極，一陽離子交換膜，以及一個陽極，使含有硫酸的電解液流經(jīng)陽極室，使含有堿金屬氫氧化物的電解液流經(jīng)陰極室，通過在陰極使氧還原而使得在所述的含有堿金屬氫氧化物的電解液中形成堿金屬過氧化物。
作為氧化和漂白化學(xué)品的過氧化物溶液變得越來越重要，因為作為氧化劑使用時，從所使用的過氧化物衍生得到的產(chǎn)物不污染環(huán)境。例如，在用堿金屬過氧化氫水溶液漂白木漿和紙。過氧化氫和氫氧化鈉溶液被用來作為制備漂白溶液的起始物質(zhì)，通過將它們混合而形成過氧化鈉或鈉過氧化氫水溶液。由于過氧化氫是一種相對不穩(wěn)定的化合物，并且在其運輸，儲存和處理時需要符合嚴格的安全標準，一種非常簡單和希求的辦法是在使用地點通過電化學(xué)方法直接制備出堿金屬過氧化物溶液。
美國專利4,693,294公開了制備過氧化氫的電化學(xué)方法，該方法是將空氣中的二氧化碳除去，通過在陰極使來自所述的空氣中的氧與堿金屬電解液接觸被還原而形成過氧化氫。該電化學(xué)電池被一種膜分隔成一陽極室和一陰極室。
美國專利4,758,317公開了一種制備過氧化氫的方法，該方法的特征在于電化學(xué)電池中，在堿金屬電解質(zhì)水溶液的存在下，氧氣被還原為過氧化氫，所述的電池包括一多孔的氧擴散陰極和一陽極，并被一膜分隔成一陽極室和一陰極室。
美國專利4,872,957公開了一種在電化學(xué)電池中使一種液體與一種氣體反應(yīng)的方法，所述的電池包括一多孔性的氣體擴散陰極，一微孔隔膜以及一陽極，并且一種電解質(zhì)在其中循環(huán)。
美國專利4,317,704公開了一種操作電化學(xué)電池的方法，該方法中，將一種包含有一種含氧氣體的氣-液混合物和一種陰極電解液流經(jīng)陰極，并在所述的陰極，部分氧被還原。
美國專利4,431,494公開了一種制備堿金屬過氧化物溶液的電化學(xué)方法，其特征在于堿金屬電解液含有一種配位劑或一種螯合劑以至少部分抑制雜質(zhì)對過氧化物的催化分解作用。
EPO068663A1公開了一種電化學(xué)電池，該電池用于堿金屬過氧化物溶液的制備，其中使一種含有氧氣或空氣的溶液多孔的陰極以使得氧被還原。在該電池中，用一種膜將陰極室和陽極室分隔開。
美國專利4,884,778公開了一種制備過氧化氫，堿金屬過氧化物溶液以及硫酸水溶液的方法，該方法是在一電化學(xué)電池中進行的，所述的電池包括三個室，其中，一種含有硫酸的水溶液流經(jīng)陽極和陰離子活性的半透膜之間，水流經(jīng)陰極和陽離子活性的半透膜之間，而堿金屬酸鹽溶液流經(jīng)中間室。在該方法中，施加外部電壓時，在陽極形成了過硫酸溶液和氫，而在陰極形成堿金屬氫氧化物溶液。過硫酸隨后與水反應(yīng)形成了過氧化氫和硫酸。
美國專利4,357,218公開了一種制備過氧化氫的方法，該方法使用了一種電化學(xué)電池，所述的電池包括三個室，其中，一種酸性水溶液流經(jīng)陽極和陰離子交換膜之間，一種堿金屬水溶液流經(jīng)陰極和陽離子交換膜之間，而水則流經(jīng)中間室。該方法中，向氣體擴散陰極供給含氧氣體并施加外部電壓使氧還原。結(jié)果是在堿金屬陰極電解液中形成過氧化物，同時在堿金屬陽離子電解液中水被氧化形成了氫離子。而氫離子和過氧化物經(jīng)膜遷移到中間室，并在水溶液中發(fā)生反應(yīng)形成過氧化氫，得到的過氧化氫從循環(huán)中移去。
本發(fā)明的一個目的是提供一種在電化學(xué)電池中制備堿金屬過氧化物水溶液的方法，其中堿金屬過氧物是使氧在陰極被還原而形成的，并且堿金屬/H2O2的摩爾比在0.5～2.5之間。
本發(fā)明的這一目的是這樣完成的在循環(huán)的電解液中含有堿金屬硫酸氫鹽，其是從堿金屬硫酸鹽水溶液或堿金屬硫酸氫鹽水溶液或堿金屬硫酸鹽和堿金屬硫酸鹽的混合物水溶液衍生得到的，并且制得了硫酸。
本發(fā)明的另一種方式是，在循環(huán)的電解液中含有堿金屬硫酸氫鹽，其是從硫酸與堿金屬亞硫酸鹽或堿金屬亞硫酸氫鹽或堿金屬亞硫酸鹽和堿金屬亞硫酸氫鹽混合物的水溶液衍生得到的，在陽極形成的硫酸循環(huán)到分解罐中以形成純的二氧化硫氣體。
本發(fā)明的再一種方式是，在循環(huán)的電解液中含有堿金屬硫酸氫鹽，其是從與堿金屬碳酸鹽或堿金屬碳酸氫鹽或堿金屬碳酸鹽和堿金屬碳酸氫鹽混合物的水溶液衍生得到的，在陽極形成的硫酸循環(huán)到分解罐中以形成純的二氧化硫氣體。
本發(fā)明的這三種變化方式的優(yōu)點是，其能使得堿金屬/H2O2的摩爾比保持在2.5以下，優(yōu)選是在1.5以下。另一個優(yōu)點是，所使用的鹽溶液，即堿金屬硫酸鹽，堿金屬亞硫酸鹽，和堿金屬碳酸鹽的水溶液可以用來回收堿金屬氫氧化物。本發(fā)明方法的變化形式的再一個優(yōu)點是，可以從堿金屬亞硫酸鹽衍生得到硫酸，可以從堿金屬亞硫酸鹽衍生得到二氧化硫氣體，并且可從堿金屬碳酸鹽衍生得到二氧化碳氣體。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，Na2SO4或K2SO4用作堿金屬硫酸鹽，NaHSO4或KHSO4作用堿金屬硫酸氫鹽，Na2SO3或K2CO3用作堿金屬亞硫酸鹽，NaHSO3或KHSO3用作堿金屬亞硫酸氫鹽，Na2CO3或K2CO3用作堿金屬碳酸鹽，NaHCO3或KHCO3用作堿金屬碳酸氫鹽。
按照本發(fā)明，將堿金屬碳酸鹽水溶液和/或堿金屬碳酸氫鹽水溶液供給循環(huán)的陰極電解液，并形成了堿金屬過碳酸鹽水溶液或堿金屬過氧化物的混合物的水溶液。
按照本發(fā)明向循環(huán)的陰極電解液中加入工藝用水以調(diào)節(jié)過氧化物終產(chǎn)物的堿性溶液的濃度。
按照本發(fā)明的另一個特征，向循環(huán)的陰極電解液中加入工藝用水或堿金屬碳酸鹽和/或堿金屬碳酸氫鹽的水溶液，并且所述的水或所述的溶液中含有一種螯合劑或其鹽，由此使得雜質(zhì)與金屬離子結(jié)合而形成非離子化的整合配位物。
按照本發(fā)明的再一個特征，所述的整合劑為乙二胺四乙酸(EDTA)或其堿金屬鹽。
按照本發(fā)明，向循環(huán)的電解液中加入起始產(chǎn)物溶液，以所希望的方式調(diào)節(jié)過氧化物終產(chǎn)物的堿性水溶液的濃度。
按照本發(fā)明的再一個特征，向氧擴散陰極供給已預(yù)先除去了二氧化碳的空氣。
按照本發(fā)明的再一個實施方案，多孔的氧擴散陰極由用聚四氟乙烯和碳黑涂覆的碳織物或無紡織纖維組成。
按照本發(fā)明的另一個特征，用氧離析金屬電極或用催化劑涂覆的金屬電極作為陽極，在陽極離析出的氧供給氧擴散陰極。
按照本發(fā)明的再一個特征，用貴金屬催化劑活化的或是用氧化鉛涂覆的鈦電極或鉛陽極用作氧離析金屬電極，例如銥或鉑用作活化電極的貴金屬。
同樣按照本發(fā)明，用氫擴散陽極作為陽極，其由碳織物或無紡織纖維和聚四氟乙烯、碳黑和貴金屬組成，并用質(zhì)子可透過的膜氣密覆蓋。
按照本發(fā)明的再一個特征，在電池的陽極側(cè)還設(shè)有一陰離子交換膜，將含有硫酸和硫酸氫鈉的電解液流經(jīng)位于陽離子交換膜和陰離子交換膜之間的中間室，硫酸流經(jīng)由陰離子交換膜限定的陽極室，并且部分流體從所述的硫酸中抽出。
按照本發(fā)明的再一個特征，在電池的陽極側(cè)還設(shè)有一陽離子交換膜，含有硫酸和硫酸氫鈉的電解液流經(jīng)陽極室，而在陰極室形成的堿金屬過氧化物溶液流經(jīng)兩個離子交換膜之間的中間室，由此使得堿金屬/H2O2摩爾比降低。
按照本發(fā)明，游離硫酸的濃度維持在0～30％(重量)之間，在含有堿金屬硫酸氫鹽的電解液中堿金屬硫酸鹽的濃度維持在1-35％(重量)之間，電流密度調(diào)節(jié)在0.5/3KA/m2、優(yōu)選是1～2KA/m2之間，以使得在循環(huán)的陰極電解液中堿金屬產(chǎn)物溶液的組成維持為每升含有1～5摩爾堿金屬，而每升含有0.4～3摩爾的過氧化物。
同樣按照本發(fā)明，起始物質(zhì)為含有碳酸鈉的堿金屬硫酸鹽和/或堿金屬硫酸氫鹽或堿金屬亞硫酸鹽和/或堿金屬亞硫酸氫鹽的水溶液，該溶液可能會被多價陽離子和其他礦物組分所污染，其PH值在8～13之間，鹽的濃度在10％(重)至起始物質(zhì)的溶解度極限之間，起始物質(zhì)的水溶液隨后被過濾并使PH值在8～13之間的溶液與選擇性的陽離子交換物質(zhì)接觸以吸附二價和多價陽離子，將溶液供給分解罐，并將來自電化學(xué)電池的含有硫酸的陽極電解液同時供給該分解罐，在經(jīng)過除氣作用除去二氧化硫和/或二氧化碳氣體后，得到的硫酸溶液(其含有堿金屬硫酸鹽和堿金屬硫酸氫鹽)作為供給電化學(xué)電池的陽極電解液。
按照本發(fā)明的再一個特征，將含有碳酸鈉的礦物質(zhì)或由用于漂白紙或木漿的過氧化物漂白液的熱分解而形成的含有碳酸鈉的固體用作制備含有碳酸鈉的溶液的起始物質(zhì)。
下面參照附圖(

圖1～4)對本發(fā)明的主題進行更詳細的描述。
圖1表示電解電池以及相關(guān)的管線和分解罐。該電池包括一個陰極、一個陽極和一個陽離子交換膜，其在運行時產(chǎn)生含有鹽的硫酸溶液附加產(chǎn)物。
圖2表示電解電池以及相關(guān)的管線和分解罐。該電池包括一個陰極、一個陽極和一陽離子交換膜，其運行時產(chǎn)生氣體物質(zhì)附加產(chǎn)物。
圖3表示電解電池以及相關(guān)的的管線和分解罐。該池包括一個陰極、一個陽極和一陽離子交換膜，其在運行時產(chǎn)生硫酸水溶液附加產(chǎn)物。
圖4表示電解電池以及相關(guān)的管線和分解罐。該電池包括一個陰極、一個陽極和一陽離子交換膜，并且在分解罐中產(chǎn)生了由一種氣體物質(zhì)組成的附加產(chǎn)物。
圖1表示一電解電池，其包括一氧擴散陰極1，一個陽極2和將電池分隔成陽極室4和陽極室5的陽離子交換膜3。陰極由兩塊多孔的鎳板組成，在丙塊鎳板之間設(shè)有一厚度為0.4mm并用聚四氟乙烯和碳黑涂覆的多孔的碳纖維織物。將壓力為0.02至0.1巴的氧氣或空氣經(jīng)管線6送至氧擴散陰極1的后側(cè)。氧擴散陰極經(jīng)管線7脫氣。該陰極的前側(cè)用陰極電解液潤濕，該陰極電解液是經(jīng)管線8供給的工藝用水，經(jīng)管線9從其中將由堿金屬過氧化物溶液組成的最終產(chǎn)物的堿性溶液抽出。陽極2為用銥-活化膨脹的由鈦制得的金屬陽極或是用碳纖維織物制得的氫擴散陽極，其用聚四氟乙烯和碳黑的混合物涂覆并再用鉑催化劑活化。氫擴散電極的碳纖維織物的后表面與抗腐蝕的鋼板相抵靠。所述的碳纖維織物的前表面用一可透過質(zhì)子的陽離子交換膜(例如NaF1ON 117，Dupont USA)所覆蓋以將氫氣所占空間與陽極電解液分隔開。將氫氣以0.02-0.1巴的壓力從陽極的后面供給碳纖維。在銥活化的鈦陽極離折出的氧經(jīng)管線10供給氧擴散陰極1。含有NaHSO4的溶液經(jīng)管線11從分解罐12流至陽極室5。起始物質(zhì)經(jīng)管線13加到分解罐12。離開陽極室5的陽極電解液經(jīng)管線14供給分解罐12，并且所述陽極電解液的部分流體經(jīng)管線15作為進一步的產(chǎn)物溶液被抽出。電解在20～50℃的溫度范圍內(nèi)進行。
圖2所示的電解電池與圖1所示的電解電池的不同之外在于，作為附加產(chǎn)物經(jīng)管線16從分解罐12抽出的是一種氣體物質(zhì)不是一種液體產(chǎn)物。
圖3所示的電解電池與圖1所示的電解電池的不同之外在于，在陽極2的前面又設(shè)置了一附加的陰離子交換膜17，以形成一中間室18。含有NaHSO4的溶液經(jīng)管線19從分解罐12流至中間室18。起始物質(zhì)經(jīng)管線13加入到分解罐12。離開中間室18的溶液經(jīng)管線20加到分解罐12中。陽極電解液在管線21中循環(huán)，從管線21中可經(jīng)管線22抽出幾乎完全無鹽的產(chǎn)物溶液。
圖4所示的電解電池與圖2所示的電解電池的不同之處在于，在陽極2的前面再設(shè)置一附加的陽離子交換膜23，以形成一中間室24。經(jīng)管線25向中間室24供給陰極電解液，離開中間室24的溶液經(jīng)管線26從電池中作為產(chǎn)物抽出。含有NaHSO4的溶液經(jīng)刮線27從分解罐12流至陽極室5。起始物質(zhì)經(jīng)管線13加至分解罐12中。離開陽極室5的溶液經(jīng)管線28供給分解罐12，從分解罐12經(jīng)管線29抽出一種氣體物質(zhì)作為附加產(chǎn)物。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行更加詳細的說明。實施例1(請參見圖1)電解電池包括一個氧擴散陰極1，一個銥-活化的鈦陽極2，以及一陽離子交換膜3。陽極電解液由硫酸-硫酸氫鈉水溶液組成，其含有40g/l的硫酸鈉(Na2SO4)并通過管線11和14及分解罐12循環(huán)，經(jīng)管線13向分解罐12中加入Na2SO4水溶液。在電流密度為每100cm2電極表面為10A時，陰極電解液中得到的產(chǎn)物由5.1g/小時過氧化物(電流效率為81％時為0.15摩爾/小時)和6.7g/小時NaOH(電流效率為45％時，為0.168摩爾/小時)組成，并經(jīng)管線9從電池中抽出。這相當于NaOH/H2O2的摩爾比為1.12。當電流密度為1KA/m2時，在給氣體擴散陰極供給氧氣的情況下，電池電壓為2.4伏。而在供給空氣的情況下，電池電壓為2.8伏。
陽極電解液中的Na2SO4濃度降低12g/小時，因為0.168摩爾/小時鈉離子和0.205摩爾/小時的質(zhì)子經(jīng)膜從陽極電解液中遷移到了陰極電解液中。由于同時在陽極形成了0.373摩爾/小時的質(zhì)子，陽極電解液的酸度也大大增加。為了維持5升電解液中Na2SO4和H2SO4的濃度，以200ml/小時的速率將含有210g/升Na2SO4的水溶液經(jīng)管線13加到分解罐12中，并以同樣的體積速率經(jīng)管線15從循環(huán)的陽極電解液抽出含有150g/lNa2SO4和40g/1H2SO4的產(chǎn)物溶液。實施例2和3(請參見圖2)與實施例1不同之處在于，將NaHSO4溶液中的Na2SO4和H2SO4的濃度分別保持為150g/l和40g/l的常數(shù)，并以0.0451/小時的速率將濃度為17％的Na2CO3水溶液加到分解罐12中。以1.88l/小時(3.7g/小時)的速率形成了二氧化碳作為附加產(chǎn)物，將其經(jīng)管線16從分解罐12中抽出。
如果將NaHSO4的濃度保持為常數(shù)而以0.025l/l的速率將40％的Na2SO3溶液加入到分解罐12中，將以1.88l/小時(5.4g/小時)的速率形成SO2作為附加產(chǎn)物，通過管線16將其從分解罐12中抽出。實施例4(請參見圖3)電解電池包括一個氧擴散陰極1，一個銥活化的鈦陽極2，一陽離子交換膜3和一設(shè)在陽極前的附加的陰離子交換膜17(如Type AMH，Tokuyama Soda，Japan)。經(jīng)管線20、21和分解罐12，將含有150g/l Na2SO4和40g/l H2SO4的溶液在陽離子交換膜與陰離子交換膜之間的中間室18循環(huán)，分解罐12經(jīng)管線13加入起始物質(zhì)Na2SO4溶液。陽極電解液在管線21中循環(huán)，從管線21中經(jīng)管線22抽出110g/l的硫酸作為附加的產(chǎn)物。在陰極電解液中形成一含有70g/l NaOH和50g/l過氧化物的溶液作為產(chǎn)物，其經(jīng)管線9從電池中抽出，NaOH/H2O2的摩爾比為1.2。當電流密度為1KA/m2時，如向陰極供給的是氧，電池電壓將為3.1伏，而如果向陰極供給的是空氣，電池電壓將為3.4伏。
如果膨脹的金屬陽極2用氫擴散陽極替換，在電流密度為1KA/m2并且供給的是氧時，電池電壓將為1.7伏。在陽極沒有氧離抽出。實施例5和6(請參見圖4)電解電池包括一氧擴散陰極1，一銥活化鈦陽極2，一陽離子變換膜3和一設(shè)在陽極前的附加的陽離子交換膜23(如NaF1ON 324，Dupont，USA)。經(jīng)管線25向位于兩陽離子交換膜之間的中間室24供給陰極電解液。含有70g/l NaOH和50g/l過氧化物的溶液隨后經(jīng)管線26從電池中抽出。陽極電解液經(jīng)管線28和27以及分解罐12循環(huán)，分解罐12中經(jīng)管線13加入Na2SO4溶液或Na2CO3溶液，并經(jīng)管線29從該罐中抽出SO2氣體或CO2氣體作為附加的產(chǎn)物。電流密度為1KA/m2時，在給陰極供給氧的情況下，電池電壓將為3.2伏。
權(quán)利要求
1.在電化學(xué)電池中制備堿金屬/H2O2摩爾比為0.5～2.5的堿金屬過氧化物溶液的方法，其中，所述的電化學(xué)電池包括一多孔性的氧擴散陰極，一陽離子交換膜，以及一個陽極，使含有硫酸的電解液流經(jīng)陽極室，使含有堿金屬氫氧化物的電解液流經(jīng)陰極室，通過在陰極使氧還原而使得在所述的含有堿金屬氫氧化物的電解液中形成堿金屬過氧化物，其特征在于，在循環(huán)的電解液中含有堿金屬硫酸氫鹽，其是從堿金屬硫酸鹽水溶液或堿金屬硫酸氫鹽水溶液或堿金屬硫酸鹽和堿金屬硫酸氫鹽的混合物水溶液衍生得到的，并且制得了硫酸水溶液。
2.在電化學(xué)電池中制備堿金屬/H2O2摩爾比為0.5～2.5的堿金屬過氧化物溶液的方法，其中，所述的電化學(xué)電池包括一多孔性的氧擴散陰極，一陽離子交換膜，以及一個陽極，使含有硫酸的電解液流經(jīng)陽極室，使含有堿金屬氫氧化物的電解液流經(jīng)陰極室，通過在陰極使氧還原而使得在所述的含有堿金屬氫氧化物的電解液中形成堿金屬過氧化物，其特征在于，在循環(huán)的電解液中含有堿金屬硫酸氫鹽，其是從堿金屬亞硫酸鹽水溶液或堿金屬亞硫酸氫鹽水溶液或堿金屬亞硫酸鹽和堿金屬亞硫酸氫鹽的混合物水溶液衍生得到的，并且將在陽極制得的硫酸循環(huán)到分解罐中以得到純的二氧化硫氣體。
3.在電化學(xué)電池中制備堿金屬/H2O2摩爾比為0.5～2.5的堿金屬過氧化物溶液的方法，其中，所述的電化學(xué)電池包括一多孔性的氧擴散陰極，一陽離子交換膜，以及一個陽極，使含有硫酸的電解液流經(jīng)陽極室，使含有堿金屬氫氧化物的電解液流經(jīng)陰極室，通過在陰極使氧還原而使得在所述的含有堿金屬氫氧化物的電解液中形成堿金屬過氧化物，其特征在于，在循環(huán)的電解液中含有堿金屬硫酸氫鹽，其是從堿金屬碳酸鹽水溶液或堿金屬碳酸氫鹽水溶液或堿金屬碳酸鹽和堿金屬碳酸氫鹽的混合物水溶液衍生得到的，并且將在陽極制得的硫酸循環(huán)到分解罐中以得到純的二氧化碳氣體。
4.如權(quán)利要求1-3所述的方法，其特征在于，Na2SO4或K2SO4用作堿金屬硫酸鹽，NaHSO4或KHSO4用作堿金屬硫酸氫鹽，Na2SO3或K2CO3用作堿金屬亞硫酸鹽，NaHSO3或KHSO3用作堿金屬亞硫酸氫鹽，Na2CO3或K2CO3用作堿金屬碳酸鹽，NaHCO3或KHCO3用作堿金屬碳酸氫鹽。
5.如權(quán)利要求1-4所述的方法，其特征在于，將堿金屬碳酸鹽水溶液和/或堿金屬碳酸氫鹽水溶液供給循環(huán)的陰極電解液，并形成了堿金屬過碳酸鹽水溶液或堿金屬過氧化物和堿金屬過碳酸鹽混合物的水溶液。
6.如權(quán)利要求1-4所述的方法，其特征在于，向循環(huán)的陰極電解液中加入工藝用水。
7.如權(quán)利要求1-6所述的方法，其特征在于，向循環(huán)的陰極電解液中加入工藝用水或堿金屬碳酸鹽和/或堿金屬碳酸氫鹽的水溶液，并且所述的水或所述的溶液中含有一種螯合劑或其鹽。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的整合劑為乙二胺四乙酸(EDTA)或其堿金屬鹽。
9.如權(quán)利要求1-8所述的方法，其特征在于，向循環(huán)的電解液中加入起始產(chǎn)物溶液。
10.如權(quán)利要求1-9所述的方法，其特征在于，向氧擴散陰極供給已預(yù)先除去了二氧化碳的空氣。
11.如權(quán)利要求1-10所述的方法，其特征在于，多孔的氧擴散陰極由用聚四氟乙烯和碳黑涂覆的碳織物或無紡織纖維組成。
12.如權(quán)利要求1-11所述的方法，其特征在于，用氧離析金屬電極或用催化劑涂覆的金屬電極作為陽極，在陽極離析出的氧供給氧擴散陰極。
13.如權(quán)利要求1-12所述的方法，其特征在于，用貴金屬催化劑活化的或是用氧化鉛涂覆的鈦電極或鉛陽極用作氧離析金屬電極。
14.如權(quán)利要求1-11所述的方法，其特征在于，，用氫擴散陽極作為陽極，其由碳織物或無紡織纖維和聚四氟乙烯、碳黑和貴金屬組成，并用質(zhì)子可透過的膜氣密覆蓋。
15.如權(quán)利要求1-11所述的方法，其特征在于，在電池的陽極側(cè)還設(shè)有一陰離子交換膜，將含有硫酸和硫酸氫鈉的電解液流經(jīng)位于陽離子交換膜和陰離子交換膜之間的中間室，硫酸流經(jīng)由陰離子交換膜限定的陽極室，并且部分流體從所述的硫酸中抽出。
16.如權(quán)利要求1-14所述的方法，其特征在于，在電池的陽極側(cè)還設(shè)有一陽離子交換膜，含有硫酸和硫酸氫鈉的電解液流經(jīng)陽極室，而在陰極室形成的堿金屬過氧化物溶液流經(jīng)兩個離子交換膜之間的中間室。
17.如權(quán)利要求1-16所述的方法，其特征在于，游離硫酸的濃度維持在0～30％(重量)之間，在含有堿金屬硫酸氫鹽的電解液中堿金屬硫酸鹽的濃度維持在1-35％(重量)之間，電流密度調(diào)節(jié)在0.5/3KA/m2、優(yōu)選是1～2KA/m2之間。
18.如權(quán)利要求1-17所述的方法，其特征在于，a)起始物質(zhì)為含有碳酸鈉的堿金屬硫酸鹽和/或堿金屬硫酸氫鹽或堿金屬亞硫酸鹽和/或堿金屬亞硫酸氫鹽的水溶液，該溶液可能會被多價陽離子和其他礦物組分所污染，其PH值在8～13之間，鹽的濃度在10％(重)至起始物質(zhì)的溶解度極限之間；b)起始物質(zhì)的水溶液隨后被過濾并使PH值在8～13之間的濾液與選擇性的陽離子交換物質(zhì)接觸以吸附二價和多價陽離子；以及c)將溶液供給分解罐，并將來自電化學(xué)電池的含有硫酸的陽極電解液同時供給該分解罐，在經(jīng)過除氣作用除去二氧化硫和/或二氧化碳氣體后，得到的硫酸溶液(其含有堿金屬硫酸鹽和堿金屬硫酸氫鹽)作為供給電化學(xué)電池的陽極電解液。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，將含有碳酸鈉的礦物質(zhì)或由用于漂白紙或木漿的過氧化物漂白液的熱分解而形成的含有碳酸鈉的固體用作制備含有碳酸鈉的溶液的起始物質(zhì)。
全文摘要
在電化學(xué)電池中制備堿金屬/H
文檔編號C01B15/00GK1124983SQ94192374
公開日1996年6月19日 申請日期1994年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月8日
發(fā)明者埃爾哈德·希爾里希斯, 曼弗雷德·克林伯格, 烏爾里?！ど５聽?申請人:金屬股份公司