电解池隔膜的再生的制作方法

专利名称：电解池隔膜的再生的制作方法
电解池，例如碱金属氯化物水溶液的电解池，包含一个阴极，也包含一个隔板，如石棉隔膜或合成微孔隔板。隔板可以正好在阴极的表面，由此形成一个阴极加隔板的统一组件。人们已经知道，为了清洗，要用酸对诸如氯碱电池那样的电解池进行处理。但总是必需小心，以避免酸对阴极的腐蚀及隔板的降解。因此，在用pH为1.5—2的浓酸通过酸化清洗阴极的情况下，要在该阴极施加阴极保护电流以防止有害的剥蚀。当用酸化的盐水清洗隔膜时，要使用很稀的酸以防止隔膜的腐蚀。可以用低浓度的抗腐蚀剂。然而，在任何这样的清洗操作中，常常发现，在电解池运转之后会遇到有害氢产生的问题。
对于许多这样的电解池，新近的改进是把隔膜变成一般的在聚合纤维如聚四氟乙烯中包含无机粒子的非石棉合成纤维隔板，尤其美国专利号4,853,101中详细公开的这种隔板。这种结合可改进技术，因此电解池可保持长时间运转。电解池延续运转可产生电解产物中引入杂质增加的问题。随着电解池运转的更加延续，使得在电池寿命及延续寿命期间提供所有电池构件的稳定、高质量产品变得更具挑战性。
阴极的材料，至少作为基体，它可是铁金属或钢或类似物。已经发现，采用这种阴极和上述那种新隔膜用以电解碱金属氯化物水溶液的电解池，在其长的电池寿命期间易于产生作为氯气产品中杂质的氢气。这归结于在阴极上形成的污染物如四氧化三铁锈层，继而污染隔膜。美国专利号5,205,911对此进行了讨论，该专利继续描述了解决这一问题的方法，以足够的时间和温度加热阴极以改变可存在于阴极表面的含氧组分如四氧化三铁锈层的特性。尽管这种方法是有用的，但它可能不总是有助于电池室中电池构件的有效再生。
碱金属卤化物电解池，可把阴极与离子交换膜组合在一起。据观察，这些膜的离子交换基可被金属如电极涂层的金属所污染。因此这是一个被金属自身污染的问题。显然更是一个在电解池中使用离子交换膜情况下与离子交换基团有关的问题。例如，像在美国专利号5,133,843所讨论的，这个问题可能已被提到并且通过高温下用强酸处理膜可使交换膜再生。然后可回收从离子交换膜上除去的金属。尽管这种操作对金属的回收可能有用，但在这种技术中可能必须将交换膜与阴极分离以防止浓酸和高温条件对敏感的电极或电极涂层的损害。而且，仅知道这种技术对离子交换膜上的金属去除有效。
因此，希望能有一种工艺方法，它能保持阴极组件的完整性，即如果需要，可不拆卸组件，并且可以通过它的实施，防止含金属化合物的形成，即不是对金属本身而是对金属在电池中可能形成的化合物，此化合物可存在于电极和隔膜上。
本发明描述了一种方法，它为例如涂覆隔膜的阴极组件提供了一种成功并且合乎需要的再生操作。这是一种用一般手边典型的设备在电池室现场即可轻易完成的再生操作方法。本发明尤其涉及其中阴极表面直接存在隔膜，特别是石棉代用品的合成隔膜的长寿命金属阴极。隔膜再生之后，其孔隙增加并且杂质含量降低，在随后的电池运转中，能提供所需要的低阳极电解液水平。
一方面，本发明涉及电化学电池使用过的物件的再生方法，这种物件选自电极、隔膜或两者的组合件所构成的一组物件，再生方法包括(A)使这样的物件与设备脱离；(B)将物件在含有至少约0.1％(重量)盐酸和至少约0.1％(体积)抗腐蚀剂的液体浸渍介质中浸渍至少5分钟左右；(C)当这种物件是隔膜或组件时，用含润湿剂的液体介质润湿物件；(D)将物件装回电化学电池设备上。
本发明的另一方面是关于在上述步骤(B)之前或之后，于超过500°F的温度下烘烤组件超过约30分钟。另外是关于把上述步骤(C)润湿作为选择性的步骤，从而可在浸渍之后将物件装回设备中。
再者，本发明涉及一个用来再生电化学电池中用过的物件的液体组合物，该物件选自电极、隔膜或两者的组合件构成的一组物件，此组合物包括一个含有大约0.1％—约20％盐酸(重量百分数)和大约0.1％至约4％抗腐蚀剂(体积百分数)的液体介质。
更进一步，本发明涉及电化学电池中用过的物件再生的方法。物件选自电极、隔膜或电极加隔膜的组合件构成的一组物件，该方法包括
(A)使物件与设备脱离；(B)在pH为约1.5或更小、含至少约0.1％(体积)抗腐蚀剂的酸性液体浸渍介质中浸渍物件至少约5分钟；(C)当物件是隔膜或前述的组合件时，在含润湿剂的液体介质中润湿物件；并且(D)将物件装回电化学电池装置中。
还有一方面，本发明涉及浸渍溶液的制备方法，此浸渍溶液适用于氯碱电池已用过的物件的再生，该物件选自电极、隔膜或两者的组合物构成的一组物件，制备方法包括先将足够量的抗腐蚀剂和含水液体混合，使抗腐蚀剂在含水液体中至少为0.1％左右(体积百分比)，然后将足够量的盐酸与上述的混合物混和在一起，使盐酸在含水液体中的重量百分比至少为0.1％左右。
尽管上面讨论了关于隔膜涂覆阴极组件的再生问题，但从以下的讨论中会明白，本发明也可预计用于仅仅是隔膜自身或仅仅是阴极自身的再生，特别是用于隔膜与阴极很容易分开而非形成一个组件的情况下的再生。因此要理解，这里对隔膜和阴极组件的讨论是为了举例说明。例如在某些电池装置中，隔膜可与任何电极分开放置并且最终需要再生。可参考美国专利号5,246,559，在这个专利中说明了由聚四氟乙烯聚合纤维和氧化锆无机粒子组成的隔膜的用法。把隔膜装入电池，其中阴极和阳极与隔膜分开放置，并且两个电极室也是彼此分开的，这样提供了易分离的隔膜。所以，这个作为独立零件的隔膜预计可用本发明的方法进行再生。同样地，尽管这里一般提到的是阴极，但本技术领域内熟练人员会明白在某些情况下再生的物件可以简单地当作电池中的电极。因此当这里使用“阴极”这个词时，不能认为是对本发明的限制，可对其进行广泛理解。
对于电解池，典型的阴极是导电金属的阴极，例如像铁网或钢网阴极或多孔的铁板或钢板阴极这样的铁质阴极。在阴极上可能有一活性的表层，即可以是“活性”阴极，例如镍、钼或它们的氧化物的活性表层。其它金属基的阴极层可由镍—钼—钒和镍—钼这样的合金提供。这样的活性阴极已众所周知并完全记载于现有技术中。其它金属阴极可以是金属间的混和物或合金形式例如铁—镍合金、不锈钢或它与钴、铬或钼的合金，或者阴极的金属可主要包括镍、钴、钼、钒或锰。正如上面所提到的，在电解池运转中，阴极可能被污染，例如，被像氯碱电池中工作的阴极表面形成的四氧化三铁锈层这样的金属化合物污染。
对于电解池中的隔膜，石棉是众所周知的且为有用的制造隔板的材料。此外，也可用合成的、电解质可渗透的隔膜。正如美国专利4,410,411所公开的那样，隔膜可直接涂覆在阴极上。这公开的涂覆隔膜可从石棉加卤代烷粘合剂制得。合成隔膜通常依靠一种合成聚合材料如美国专利号4,606,805中所公开的聚四氟乙烯纤维或美国专利号5,183,545中所公开的多孔聚四氟乙烯。这样的合成隔膜可含有不溶于水的无机粒子，例如美国专利号5,188,712所公开的碳化硅或氧化锆，或美国专利号4,606,805谈到的滑石粉。尤其有价值的是美国专利号4,853,101中公开的含有无机粒子的普通非石棉的合成纤维隔膜。这个专利所述内容通过参考并入本发明。
尽管上面讨论了隔膜的再生方法，但要理解，这种方法预计对薄膜的再生有用，例如薄膜涂覆的阴极组件的再生。这可以是薄膜和阴极两者都被污染的组件的再生，污染物通常是含金属的化合物例如上述的四氧化三铁锈层。因此，尽管本发明尤其涉及隔膜型隔板的再生，但预计它也可用于薄膜型电池隔板。所以这里使用“隔膜”一词，不能认为是对本发明的限制，它可被广泛解释。
本发明尤其涉及隔膜涂覆阴极，以下在讨论本发明时，将经常提到它。记住了这一点，现在将简要概述与操作步骤有关的各个方面。这将不限制本发明。在这个简要概述中，操作步骤由电池断电开始，然后使电池排空，接着对隔膜涂覆的阴极组件进行处理。若电池为氯碱电池，则将电池中充满盐水后再通电。下面将更详细地讨论各个操作。要知道，可以利用操作上的变化方法。例如，在断电和排空之后，可以将隔膜涂覆阴极留在电池内进行处理，也可以从电池上卸下来进行处理。这种拆卸可以包括将隔膜与阴极分离，特别是在这种分离容易进行的场合。因此对某些电池，只有隔膜可以从拆卸电池上卸下。
通常的隔膜涂覆阴极，即这里作为术语使用的阴极“组件”或阴极“单元”，在电池关闭期间可进行常规的维修。正如上文提到的，这可以要求，也可以不要求把阴极从电池上卸下，但是要“使组件与设备脱离”。因此，使组件与设备脱离可以包括，也可以不包括把组件从电池上卸下。在隔板是隔膜且电池是电解碱金属氯化物溶液的场合下，按照本发明，大多数情况下，阴极组件将留在槽内进行再生。
不论阴极组件是从电池上拆下或留在电池系统内，通常下一步将是浸渍步骤。但是，要知道这一步可以是烘烤步骤。在这里用到烘烤并且它可能是一个选择性步骤，所以即使它在浸渍步骤之前，但我们还是在描述浸渍之后再去讨论它。
为了节约，浸渍步骤在液体浸渍介质中进行。为了节约，液体介质是水介质并且可方便地由生产用水提供，这种水在电池运转设备现场得到。进行浸渍的方式是将整个单元充分浸泡或至少大体上浸入，这样，在浸渍期间，至少单元实际上都与浸渍组合物接触，而最好是完全所有的与浸渍组合物接触。浸渍持续时间可快至约5至20分钟，通常不要超过约72小时。浸渍少于5分钟则不足以使单元得到所需的、有效的再生，而超过72小时则是浪费。为了最经济和提高再生效果，最好将这个单元浸渍约30分钟至约2小时。在浸渍期间搅动浸渍组合物是有利的。它有助于保证浸渍组合物随着浸渍液体与整个单元的接触。搅拌可采用任何一种适合于液体搅拌的方法。通常搅拌以循环的方式实现。例如用泵将浸渍液从阳极区送到氢出口，或从氢出口送到阳极区或浸渍液在阳极区内循环。当要被浸渍的零件保留在电池内并且电池用于氯碱生产时，对某些电池，重复循环可以从阳极室通过隔膜进入阴极室并从perc管出来再回到阳极室。为了保持通过隔膜的浸渍液流量稳定，通常液体的循环速度为每分钟约1％的液体体积或更小。例如数量级为250—350加仑的浸渍液浴，其适合的重复循环速度为约1加仑/分钟至约6加仑/分钟。
液体浸渍介质除了出于节约的考虑使用水介质外，还将包含约0.1％至约20％(重量)的盐酸。使用低于约0.1％(重量)的盐酸，即使浸渍时间延长为约72小时，也不足以使单元获得有效的再生。另一方面，使用浓度大于约20％(重量)的盐酸可能是有害的，它可能导致潜在的酸雾和可能的腐蚀。除了有害腐蚀之外，酸的浓度还取决于有可能与酸接触的任何敏感的电池元件，特别是电池保持在电路中的同时进行浸渍的情况下，例如为浸渍阴极组件不从电池上卸下时。例如，在某些情况下，电极涂层有可能被浓度大于约5％—10％(重量)的盐酸腐蚀。对于大多数有效的再生，浸渍溶液包含至少约3％(重量)的盐酸是有利的，最好是盐酸至少为约10％(重量)，至多到约15％(重量)。要知道较短的浸渍时间通常与较浓的酸相配合。例如，对于5—20分钟的浸渍时间，盐酸浓度选为15％—20％(重量百分数)。转低的酸浓度通常与较长的浸渍时间相结合。尽管我们认为浸渍液里应有盐酸，但其它酸也可能是有用的。通常从效率和经济考虑，仅使用盐酸。其它预计有用的、单独或在混和物中使用的酸，当它们是无机酸时可包括硝酸、硫酸和磷酸；当它们为有机酸时可包括草酸。最适用的含水浸渍组合物pH约为1.5或更小。
浸渍液中还将包含抗腐蚀剂。优选的抗腐蚀剂为Harry Miller公司的Activol。这个组合物是棕色液体，已知含30％—40％乙基辛醇。一般地，抗腐蚀剂的用量为至少约0.1％(体积百分数)。尽管某些抗腐蚀剂典型的用量为约3％—4％(体积)，但Activol最好不超过约2％(体积)。抗腐蚀剂用量少于约0.1％(体积)时，可能不足以提供最低限度的防腐保护。而另一方面，Activol抗腐蚀剂用量大于约2％(体积)可能是不经济的，它增加了浸渍液的成本而没有相应地提高它的活性。兼顾最经济和所要求的浸渍液活性，浸渍液最好包含约0.5％至约2％(体积)的抗腐蚀剂。
合适的抗腐蚀剂包括盐酸腐蚀抑制剂。它们包括Henkel公司Parker-Amchem分部销售的Rodine213和214，已知它们含有异丙醇和炔丙醇以及多取代的酮—胺。已知Rodine213是液态的有机阴离子抗腐蚀剂，用于防止盐酸对铁和钢的腐蚀。另一个有效的抗腐蚀剂是S.T.I国际集团的Plus稳定剂，它含有磷酸、草酸、配合胺和泡沫/润湿增强剂。它可与水完合混合。通常，不论所用的抗腐蚀剂是固体还是液体泡沫，在这里都把它们当作可溶于液体浸渍介质来讨论，但应明白，在抗腐蚀剂的有效浓度范围内，只要它可溶解或可与浸渍介质混溶而不产生分离液层，它就是合用的。在所用的浓度范围内，这种材料可能不完全溶解于水但能与水充分混合，因此是适合使用的。
在制备液体浸渍介质时，将盐酸加入到水中来制备浸渍组合物是有利的，也可以有搅拌。为了最有效的混合，最好在加盐酸之前先将Activol加入水中。Activol的加入可以伴随着搅拌。通常浸渍介质的温度就是在设备现场得到的生产用水的温度。因此，预料液体温度可在约40°F至约90°F的范围内变动。通常不打算加热浸渍液，但也可以利用加热。除了盐酸腐蚀抑制剂和润湿剂外，浸渍液中可能有的其它组份包括消泡剂。但是这种附加的组份总量不应超过浸渍液的约2％(重量)，通常要小于约2％。例如，0.1％左右(重量)或更少。
组件被浸渍之后，可将它从浸渍液拿出并用水冲洗。冲洗将洗去酸或抗腐蚀剂。冲洗可用自来水、去离子水或生产用水即经过处理但不适于饮用的水。组件也可用其它的像盐水那样的适合于电池室的液体来进行冲洗，例如中性或碱性的盐水。一般冲洗要一直进行到冲洗液的pH达到6或更高。和浸渍液一样，冲洗液在它现有的温度下就是有效的，即在一个中等温度如生产用液体在约40°F至约90°F温度范围内的温度下是有效的。
冲洗之后，烘烤组件也是合适的，除了使包含在阴极或隔膜内的任何液体挥发而使组件完全烘干之外，还可改变可能出现在阴极上的含氧组分的性质。例如，烘干可将导电的铁氧化物氧化为不导电的三氧化二铁，如将阴极表面的四氧化三铁转变为三氧化二铁，正如美国专利号5,205,911讲授的那样，此专利的公开内容通过参考并入本发明。但是，本技术领域内熟练人员将理解，烘烤可能会损害某些电极涂层特别是阳极涂层。因此，这些物件不能进行烘烤。
当进行烘烤步骤时，通常至少进行约30分钟，也可长达约32小时。一般若烘烤少于约30分钟，则不足以改变含氧组分的性质。烘烤时间长于32小时则是浪费。兼顾效果和节约，烘烤时间最好为约2至约24小时。烘干可采用任何能提高含金属组件温度的适当的装置。这些装置包括炉子例如鼓风烘箱或对流炉。不论加热手段如何，加热的温度将是组件要达到的温度。超过约500°F是有利的。一般地，当达到的温度低于约500°F时，它将不足以使含氧组份转化。绝大多数情况下加热温度不能超过约600°F。烘烤温度超过约600°F可导致隔膜的破坏如炭化。烘烤之后，虽然可利用与工厂的生产用水接触来加速冷却，但通常是将组件在空气中冷却到室温。
不论组件是否烘烤，在将其装回再生过的电化学电池之前都可进行润湿。若不进行润湿，进而可将它装回装置中。例如，在一个氯碱电池中，将电池可装满盐水，然后通电。当采用润湿时，润湿是通过一个含有润湿剂如表面活性剂的溶液来进行的。尽管这里关于润湿用到“溶液”一词，但要明白所用的液体可以仅仅是可混溶的液体或分散体系，这样的液体不呈现明显可见的两相或多相。为了获得有效的润湿，溶液将有利地含有含氟表面活性剂。美国专利号4,252,878公开了这类表面活性剂。其公开内容在这里通过参考并入本发明。DuPont公司商标为Zonyl的产品是这些含氟表面活性剂的代表。这类物质包括Zonyl FSB—一种氟烷基取代甜菜碱的两性含氟表面活性剂、Zonyl FSC和Zonyl FSP。除了利用两性表面活性剂之外，预计也可利用阴离子、阳离子或非离子表面活性剂。对于高效润湿，特别优选的含氟表面活性剂是Zonyl FSN非离子表面活性剂，据认为它是全氟代的、聚低级亚烷基氧化物二醇基的醚。通常，表面活性剂在隔膜表面提供了一层亲水性的膜，当烘干隔膜时，提高了隔膜的润湿性。
在采用隔膜润湿步骤时，组件将于含有至少约1％(体积)润湿剂如表面活性剂的溶液中被润湿，通常润湿剂用量不超过约10％(体积)。润湿剂用量低于约1％(体积)，其浓度不足以使隔膜的表面完全润湿。另一方面，溶液中润湿剂含量高于约10％(体积)又是浪费。最好是润湿溶液中含有约2％—约8％(体积)的润湿剂。
除了上面讨论的这些润湿剂以外，合适的润湿剂还包括醇类，典型的是低分子量的醇如异丙醇和丁醇。当使用这样的醇时，为达到有效的润湿，使用丁醇是有利的并且正丁醇是优选的。醇类在溶液中使用的浓度与含氟表面活性剂浓度相似。另外的合适表面活性剂包括非离子表面活性剂如联合碳化物公司的Triton X-100这样的Triton表面活性剂。
在采用润湿的场合，组件可随后经过烘干，这步也可被省去。当采用烘干时，烘干使润湿步骤留下的水份挥发。烘干时间可仅为几个小时，通常至少约2—4小时，一般不超过约24小时。干燥时间短于约2个小时可能不足以使阴极和隔膜表面完全干燥。干燥时间长于24小时可能是不经济的。为了达到最节省以及良好的干燥效果，最好将组件干燥约4—16小时。干燥将在超过大约120°F的温度下进行。较低的干燥温度不能使组件在经济的时间内得到完全干燥。另一方面，干燥温度不应超过约190°F，因为它可能导致表面活性剂的失效。干燥最好在约140°F到约180°F的温度范围内进行。正如上文描述过的烘烤，干燥温度就是组件在干燥过程中达到的温度。同样地，干燥也可以用适合于干燥含金属组件的任何手段实现。这些手段包括对流烘箱干燥和优选的鼓风烘箱干燥方式。
当用过的物件已经再生，例如经过上述的冲洗步骤(在浸渍之后)后，可接着进行烘烤和润湿步骤中的一种或两种，并且可将物件重新装进所需电池，然后电池可重新启动。这将由本技术领域内熟练人员熟知的、用以启动以上述方式再生的特定电化学电池的任一种方法来重新启动。
以下的实施例说明本发明的实施方法，但它不限制本发明。
实施例1在商用氯碱设备上，将电池与设备脱离并且拆御。这包括从电池上卸下阴极加隔膜组件。这个组件有一个金属丝网的阴极，更详细地说此金属是适度碳钢。组件的隔膜是美国专利4,853,101中所描述的隔膜。更详细地说，这个隔膜的有机卤代烷聚合物纤维是聚四氟乙烯纤维，嵌进聚合物纤维的细小的无机粒子是氧化锆。
浸渍溶液是由含有10％(重量)盐酸的生产用水制得(重量百分数为5％的盐酸溶液含有体积百分数为14.1％的20°Baume的盐酸)。这个溶液还含有1％(体积)的盐酸腐蚀抑制剂Activol7711-B(Harry Miller公司)。Activol 7711-B是一种褐色液体，易溶于水，于25℃的比重为1.014，并且含有30％—40％(重量)的乙基辛醇。
组件首先用生产用水冲洗，然后在溶液中浸泡三天。进行浸渍时，先将浸渍液装入阴极的阳极空间，然后在三天的浸泡期间用泵使溶液重复循环。循环速率是2.5加仑/分钟，从阳极区到氢出口，使浸渍液以稳定的流速通过隔膜。
然后将组件排干浸渍液，接着用生产用水冲洗四小时以除去隔膜上的浸渍液。然后将组件转移到炉内，在炉内560°F空气温度下烘烤18小时。从炉内取出后，冷却至室温，然后用含4％(体积)Zonyl FSN的水溶液浸渍19小时来润湿组件的隔膜。Zonyl FSN是一种含氟表面活性剂，可从DuPont公司买到，商标是Zonyl。然后将电池再移回炉中，在炉内170°F空气温度下干燥22小时。
之后，电化学电池进行重新装配，它包括再生过的阴极加隔膜组件的安装。然后电池被重新启动。在电池加满盐水重新启动时，日常监测的操作数据表明，开始工作时在氯气产品中氢的含量为0.07％—0.11％(体积)。六个星期的作业线上运转之后，氯气产品中产生的氢少于0.1％(体积)。氢的产生量由关闭电池和组件再生之前的0.62％(体积)下降了。连续数月如至少6个月，没有发现作业线上操作的氢读数超过0.10％(体积)，并且在此期间电池电压降低。例如200天作业线上运转之后降低约30毫伏。
实施例2将商用氯碱设备的电池从设备上脱开，并按实施例1的方式进行拆卸。组件含有如实施例1所述的金属阴极和隔膜。浸渍液由包含15％(重量)的盐酸和1％(体积)的实施例1中的抗腐蚀剂的生产用水制成。将组件按实施例1的描述浸渍在溶液中，但仅浸渍一天。然后将组件按实施例1中的方式进行处理。例如用生产用水冲洗，烘烤及用Zonyl FSN水溶液润湿。
然后将电化学电池重新安装，包括已再生过的阴极加隔膜组件的安装。重新启动电池，在11个星期的作业线操作之后，电池氯气产品中的氢含量低于0.10％(体积)，而且电池的初始电压降低150mV(毫伏)。
实施例3将商用氯碱设备的电池从设备上脱开并按实施例1的方式进行拆卸。组件含有如实施例1所描述的一个金属阴极和一个隔膜。浸渍液由生产用水制成，其中包含15％(重量)的盐酸和1％(体积)的实施例1中的抗腐蚀剂。将组件按实施例1的描述浸渍在溶液中，但仅浸渍一天。
然后先将组件按实施例1的方式进行处理。例如用生产用水冲洗，但之后不进行烘烤。这样，在用生产用水冲洗之后，就将隔膜用Zonyl FSN水溶液润湿。在润湿过程中使用重复循环，用循环泵将溶液以2加仑/分钟的速度从电池的阳极室送到阴极室。
然后将电化学电池重新安装，包括已再生的阴极加隔膜组件的安装。重新启动电池，电池在作业线上运转4个星期之后，氯气产品中氢含量低于0.10％(体积)。
实施例4将商用氯碱设备的电池从设备上脱开并按实施例1的方式进行拆卸。组件含有如实施例1所描述的一个金属阴极和一个隔膜。浸渍液由包含10％(重量)盐酸和1％(体积)实施例1中的腐蚀抑制剂的生产用水制得。将组件按实施例1的描述浸渍在溶液中，但仅浸渍14小时。
然后将电化学电池重新安装即这里不经过烘干或用Zonyl溶液润湿的步骤。重新启动电池，在3个星期的作业线上运转之后，氯气产品中氢含量低于0.10％(体积)。氢产生量从电池关闭和组件再生之前的0.64％(体积)下降。而且电池电压下降，例如，作业线上运转60天时电池电压下降20mV。
权利要求
1.氯碱电池中已用过的阴极加隔膜组件的再生方法，该组件包含涂覆合成隔膜隔板的阴极，该方法可使电池产生的氯气中氢含量降低，该方法包括(A)将阴极加隔膜组件与设备脱离而不将阴极和隔膜拆分；(B)将上述的组件在一个包含至少约3％(重量)盐酸和至少约0.1％(体积)抗腐蚀剂的液体浸渍介质中浸渍约5分钟至约72小时，其方式为(i)将上述的组件浸入上述的液体浸渍介质中，(ii)使上述的液体浸渍介质流过上述的隔膜；(C)将上述的组件与上述的溶液分离并用水介质冲洗组件；(D)在高于约500°F的温度下烘烤组件约20分钟以上；(E)用润湿剂润湿上述组件的隔膜；(F)在不超过约190°F的温度下干燥上述的组件；条件是烘烤步骤(D)可以在浸渍步骤(B)之前。
2.权利要求1的方法，其中再生含金属阴极的组件，该阴极为一种或多种活性金属阴极或适度碳钢阴极。
3.权利要求1的方法，其中所说的隔膜是电解质可渗透的各向异性的复合纤维隔膜，它包括有机卤代烷聚合物纤维和与之附着结合的细小的无机粒子，在纤维形成过程中，无机粒子嵌入该纤维。
4.权利要求1的方法，其中所说的组件从设备上脱开后进行的浸渍，是在含水浸渍溶液中浸渍至少约20分钟，浸渍介质含有至多约20％(重量)的盐酸，同时也含有不超过约4％(体积)的抗腐蚀剂。
5.权利要求1的方法，其中所说的组件从设备上脱开后进行的浸渍，是在所说的液体浸渍介质中浸渍约30分钟至约2小时，该介质中含有约0.5％至约2％(体积)的抗腐蚀剂，并且也包括在浸渍期间重复循环该介质。
6.权利要求5的方法，其中所说的液体浸渍介质以约1加仑/分钟至约6加仑/分钟范围内的速度重复循环。
7.权利要求1的方法，其中所说的组件从设备上脱开后进行的浸渍是在pH小于1.5左右所说的浸渍介质中进行的，介质温度保持在约40°F至约90°F范围内的中等温度下。
8.权利要求1的方法，其中所说的组件在浸渍之后用去离子水、自来水、盐水或生产用水中的一种或多种含水液体进行冲洗，直到含水液体的pH达到6左右，含水液体保持在约40°F至约90°F的温度范围内的中等温度下。
9.权利要求1的方法，其中所说的组件冲洗之后烘烤最多约32小时，并且烘烤之后在含有最多约10％(体积)所说的润湿剂的液体润湿介质中进行润湿。
10.权利要求1的方法，其中所说的组件冲洗之后于约500°F至约600°F的温度范围内烘烤约2至约24小时，并且所说的烘烤使阴极上导电铁氧化物变为不导电的三氧化二铁。
11.权利要求1的方法，其中所说的烘烤之后的润湿是在含有一种或多种阴离子、阳离子、非离子或两性表面活性剂或低分子量醇类的液体润湿介质中进行的。
12.权利要求11的方法，其中所说的润湿介质包含异丙醇、丁醇或含氟表面活性剂中的一种或多种。
13.权利要求1的方法，其中所说的组件的干燥是在约120°F至约190°F范围内的温度下进行约2至24小时左右。
14.权利要求1的方法制得的再生的阴极加隔膜组件。
15.氯碱电池中已用过的阴极加隔膜组件的再生方法，该组件包含涂覆合成隔膜隔板的阴极，该方法可使电池产生的氯气中氢含量降低，该方法包括(A)将上述的阴极加隔膜组件与设备脱离，但不将阴极与隔膜拆分；(B)将上述的组件在一个包含至少约3％(重量)盐酸和至少约0.1％(体积)抗腐蚀剂的液体浸渍介质中浸渍至少约5分钟，其方式为(i)将上述的组件浸入上述的液体浸渍介质中；(ii)使上述的液体浸渍介质流过上述的隔膜；(C)将上述的组件与上述的溶液分离并用水介质冲洗组件；(D)将上述的组件装回上述的电化学电池设备上。
16.权利要求15的方法，其中有一个与设备脱开的、电解质可渗透的合成隔膜组件，此隔膜是各向异性的复合纤维，它包括有机卤代烷聚合物纤维和与之附着结合的细小的无机粒子，在纤维形成过程中，无机粒子嵌入该纤维。
17.权利要求15的方法，其中有一个从设备上脱开的铁质金属阴极组件，在所说的方法中该组件保持着装配在一起的状态。
18.权利要求15的方法，其中所说的组件从设备上脱开后进行的浸渍是在含水浸渍溶液中进行约20分钟至最多约72小时，介质含有最多约20％(重量)的盐酸，同时含有不超过约4％(体积)的抗腐蚀剂。
19.权利要求20的方法，其中所说的组件从设备上脱开后进行的浸渍是在所说的含有约0.5％至2％(体积)抗腐蚀剂的液体浸渍介质中进行约30分钟至约2小时，并且包括在浸渍期间重复循环该介质。
20.权利要求19的方法，其中所说的液体浸渍介质以约1加仑/分钟至6加仑/分钟范围内的速度重复循环。
21.权利要求15的方法，其中所说的组件从设备上脱开后进行的浸渍是在pH小于1.5左右的所说的液体浸渍介质中进行，介质温度保持在约40°F至约90°F范围内的中等温度下。
22.权利要求15的方法，其中所说的组件在浸渍之后用去离子水、自来水、盐水或生产用水中的一种或多种含水液体进行冲洗，直到含水液体的pH达到6左右，含水液体保持在约40°至约90°F范围内的中等温度下。
23.权利要求15的方法，其中所说的组件在冲洗之后于不超过约190°F的温度下干燥最多约24小时。
24.用权利要求15的方法制得的电极加隔膜再生组件。
全文摘要
公开了一个象在氯碱电池这样的电池中使用过的物件的再生方法。通常，用过的物件是电池隔膜，但也可以是电池电极，特别是当电极与电池隔膜形成一个组件时。再生的方法包括用通常含有盐酸和抗腐蚀剂的处理组合物浸渍来对物件进行处理，典型的是将物件置于电池中，但也可以从电池中移出。处理后物件可以在高温下进行烘烤，当要用到烘烤时，烘烤也可在浸渍之前进行。进行或不进行烘烤，物件都可以涉及或不涉及润湿步骤。当再生涉及氯碱电池中应用的物件时，再生能很容易地降低所生产的氯气产品中的氢。这样的处理也可使电池电压降低以及电池阳极电解液液面降低。
文档编号C25B11/00GK1120745SQ9510966
公开日1996年4月17日 申请日期1995年7月27日 优先权日1994年7月28日
发明者M·L·阿诺德, J·R·布朗南, R·A·库斯, R·L·罗明 申请人:制氧技术系统公司