电化学方法

专利名称：电化学方法
技术领域：
本发明涉及一种电化学方法，更具体地说是涉及一种由硫酸钠的水溶液生产硫酸和氢氧化钠的电化学方法。另一方面，本发明还涉及一种用于实施本发明方法的电化学槽。
很多工业方法包括将硫酸或氢氧化钢中和的工序。这些方法产生一种商业价值很低的副产品硫酸钠。这类方法的一个例子是再生纤维素的生产，在此方法中，为了生产每一吨纤维素的薄膜或纤维，要排放稍稍超过一吨的废硫酸钠。很多其他方法包括将硫酸钠作为副产品生产的工艺。
已知可用电化学方法来使硫酸钠分裂成由它的组分构成的酸和碱，即硫酸和氢氧化钠。
用于从硫酸钠的水溶液生产硫酸和氢氧化钠的已知电化学方法有两种类型，即所谓“电渗析法”和电解法。
在电解方法中，利用电极反应
来使水分裂，并利用离子-选择性交换膜来使不同的离子隔开。在实施该方法时，可以使用双室电解槽、三室电解槽或超过三室的电解槽。
在双室电解槽中，可以使用一块阴离子选择性的或阳离子选择性的交换膜来把电解槽的阳极室和阴极室隔开。当使用阳离子选择性交换膜时，将硫酸钠水溶液加入电解槽的阳极室，在此处，硫酸钠溶液转变成硫酸和氧，而钠离子通过离子交换膜迁移入阴极室，在此处生成了氢氧化钠和氢。当使用阴离子选择性交换膜时，将硫酸钠水溶液加入电解槽的阴极室，这时硫酸根离子通过离子交换膜迁移入阳极室，在此处生成了硫酸和氧，而在阴极室则生成氢氧化钠溶液和氢。
在一种具有一个中间室、一个阳极室和一个阴极室的三室电解槽中，硫酸钠水溶液加入中间室。该中间室被一块阴离子选择性交换膜将其与阳极隔开，同时还被一块阳离子选择性交换膜将其与阳极隔开。当电流通过该电解槽时，硫酸在阳极室生成而氢氧化钠在阴极室生成，同时，硫酸钠在中间室按等价量地消耗掉。
在所谓的电渗析方法中，该电渗析槽在其终端阳极和终端阴极之间含有一系列交换排列的双极膜与离子交换膜。该双极膜被用来将水分裂成H和OH，在电场的影响下，这两种离子被分离到该双极膜的相反两侧。在一种利用例如阳离子交换膜的电渗析方法中，硫酸钠水溶液被加入到双极膜的阳极液一侧，这时钠离子通过阳离子选择性交换膜迁移到一块相邻的双极膜的阴极液一侧，在此处生成了氢氧化钠，而硫酸则在双极膜的阳极液一侧生成。
然而这些已知方法都有一些缺点。例如，该方法的电流效率(以穿透过阳离子交换膜的Na+离子对Na+离子与H+离子的总数的比例来量度)可能相当小，并且，由于H+也穿透过该离子交换膜，因此所生产出的硫酸的浓度可能达不到商业上可接受的浓度。
上述的已知方法在工艺中所用的温度至为60℃，而所用的阳极液(即硫酸钠水溶液)的浓度至多为30%(重量)硫酸钠。在中性条件下和在已知方法中所采用的温度下，30%(重量)的硫酸钠溶液是一种饱和的硫酸钠溶液。
本发明提供一种用于从硫酸钠水溶液来生产氢氧化钠和硫酸的方法，在该方法中，电流效率要比迄今为止的已知方法高得多，并且用该方法生产出的硫酸的浓度也要高得多，这样就使该方法有更大的工业吸引力。
本发明提供了一种通过电解硫酸钠水溶液来生产硫酸和氢氧化钠的电化学方法，其特征在于，用于电解的硫酸钠水溶液的浓度要高于在所使用的温度下和在中性条件下的硫酸钠饱和溶液的浓度。
在中性条件下，在大多数的温度下硫酸钠饱和溶液的浓度约为30%(重量)，虽然有时该浓度可能高一些，但在约35℃下达到的最高浓度也只有约32%(重量)。由于我们发现，该方法的电流效率随硫酸钠水溶液浓度的增高而增高，因此在本发明中，采用的硫酸钠的浓度将大于30%(重量)，较佳为大于32%(重量)，更好是大于34%(重量)，而最好是大于36%(重量)，的硫酸钠以溶液的总重量为基。
应该理解，电化学方法的含义包括所谓的电渗析方法和常规的电解方法二者，而本发明的方法可用任一种电化学方法以便从硫酸钠的水溶液这生产氢氧化钠和硫酸，其条件是所说的硫酸钠需符合上面限定的条件。这样，当本发明的方法以电渗析来实施时，硫酸钠的水溶液就加入处于双极膜阳极一侧的小室中，而当采用电解法时，硫酸钠水溶液将被加入含有一块阳离子交换膜的双室电解槽的阳极室中，或者被加入三室电解槽的中心室中。
然而，我们较希望采用双室电解槽来实施本发明，在此电解槽中，阳极和阴极被一块阳离子交换膜隔开，由于采用这样一种双室电解槽，这就允许使用那些能在更高的较佳工艺温度下工作的电极和隔膜，这一点前面已作了介绍。
根据本发明的一个较佳实施例方案，提供了一种通过电解硫酸钠的水溶液来生产硫酸和氢氧化钠的方法，该方法使用的电解槽含有在一个阳极室中的至少一个阳极以及与其分隔开的在一个阳极室中的至少一个阴极，所说的阳极室和阴极室由一块阳离子交换膜分隔开，其特征在于，用于电解的硫酸钠水溶液的浓度大于在中性条件下和在所使用的温度下的硫酸钠饱和溶液的浓度。
为了更清楚起见，下文将参考利用本发明较佳实施方案的电解槽来实施本发明方法的具体步骤来解释本发明，可是本发明不受这些实施方案的限制。
如上所述，在中性条件下，饱和的硫酸钠水溶液中所含的硫酸钠不超过32%(重量)，因此，这一数值就被确定为用于电解的硫酸钠水溶液浓度的上限值。而且，硫酸钠的这一最高浓度是在约30℃至约40℃之间的一个非常窄的温度范围内才能达到的，因此，为了使用这样一种较高的硫酸钠浓度，就必须确定一个狭窄的操作温度范围。
为了使得用于电解的硫酸钠水溶液的浓度大于在中性条件下和在所使用的温度下的硫酸钠饱和溶液的浓度，可以将该硫酸钠水溶液酸化，例如，可以使该硫酸钠溶液同时含有硫酸。因此，在制备用于电解的硫酸钠水溶液时，可以将硫酸钠溶解于硫酸溶液中而不路溶于水中。所说的硫酸钠水溶液可以含有至少为0.5(重量)的硫酸，通常至少为1%(重量)的硫酸，较佳至少为5%(重量)，而最好为7%(重量)的硫酸。因为在含有至少7%(重量)硫酸的硫酸钠水溶液中所能达到的硫酸钠的最大浓度要明显地高于中性溶液所能达到的浓度。当硫酸钠水溶液含有7%(重量)的硫酸时，硫酸钠的浓度在60℃下可以增加到34%(重量)。
而且，在硫酸钠的酸性水溶液中，硫酸钠的浓度将随温度的升高而显著地提高。在已知的方法中，提高温度并不能在硫酸钠的溶解度方面获得好处，因为在硫酸钠的饱和中性溶液中，硫酸钠的浓度与温度没有明显的依赖关系，实际上，对于中性溶液来说，当温度升高到35℃以上时，饱和硫酸钠溶液的浓度随着温度的升高而略有下降。然而，当用于电解的硫酸钠水溶液是一种经过酸化的溶液时，特别是当它是硫酸钠的硫酸溶液时，硫酸钠的浓度可以随温度的升高而增加。因此，最好使操作温度至少为65℃，而更好的是超过75℃。而且，当硫酸钠水溶液含有至少7%(重量)的硫酸时，而特别是当该溶液含有至少12%(重量)的硫酸时，提高温度对提高硫酸钠溶解度的影响更为显著，因此，在实施该方法时，最好使用含有至少7%(重量)硫酸的硫酸钠溶液和采用65℃以上的温度，更好是使用含有至少12%(重量)硫酸的硫酸钠溶液和采用75℃以上的温度。这样，当温度为80℃时，在含有12%(重量)硫酸的硫酸钠水溶液中，硫酸钠的浓度有可能高达36%(重量)。通常，使用温度不应超过约100℃，因为当所用的温度超过100℃时，在该工艺中使用的隔膜和电极将不能有效地和长时间地工作。
可以理解，在本发明的电子学方法中，含水的硫酸钠分裂成硫酸和氢氧化钠，在工艺过程中要消耗硫酸钠和水，因此，在阳极液中的硫酸钠浓度将随之降低。然而，在本发明的方法中，硫酸钠水溶液的初始浓度(它可以说是加入电解槽阳极室中的含水硫酸钠阳极液的进料液浓度)大于在中性条件和在所用温度下硫酸钠饱和溶液的浓度。因此本发明的方法可以包括，将硫酸钠溶解于硫酸水溶液中以使硫酸钠的浓度大于在中性条件和在所用温度下硫酸钠饱和溶液的浓度，然后将所获溶液加入电化学槽中。
另外，在本发明的一个较佳实施方案中，尽管在工艺过程中，溶解于溶液中的硫酸钠要消耗掉一部分以及在阳极液中的硫酸浓度有所提高，但溶液中的硫酸钠浓度仍被维持在高于在中性条件和在所用温度下硫酸钠饱和溶液的浓度。
这一点可以通过用硫酸钠来使阳极液再饱和的方法来达到，例如，向电解槽中加入一种已被硫酸钠所饱和并且其中还含有悬浮的硫酸钠固体的硫酸钠水溶液，以便抵消在电解过程中由于溶解的硫酸钠被消耗而引起的硫酸钠溶液浓度的降低。
然而，最好是通过将阳极液再循环的方法来使阳极液再饱和，该方法是使阳极液首先通过一个装有固体硫酸钠的再饱和容器，然后再返回电解槽中。
当电化学槽是一种三室电解槽时，在阳极液中生成了硫酸产品，同时从中心室中排出已贫化了的硫钠钠溶液。在这一种方案中，至少有一部分产生于阳极液中的硫酸随同来自中心室的已贫化的硫酸钠溶液一起再循环，以提供为了使返回电解槽中心室的硫酸钠溶液再饱和所需的硫酸。
任选地，可以直接地向来自电解槽中心室已贫化了的再循环硫酸钠溶液中加入硫酸，或者，借助于所用的阴离子和阳离子交换膜在离子交换效率上的不平衡，使得在中心室中生成的酸有少量的积累，借此提供所需的硫酸。
根据本发明的另一个方面，提供了一种通过电解硫酸钠酸性水溶液的方法来生产硫酸和氢氧化钠所用的电化学槽，该电化学槽包含在一个阳极室中的至少一个阳极和与其分隔开的在一个阴极室中的至少一个阴极，这两个室之间至少有一块离子交换膜将其彼此隔开(任选地可有一个中间室)，以及一个用于硫酸钠再饱和的贮存器，其特征在于，该贮存器与阳极室(和/或与中间室)之间有液流通道，这样就可使得至少有一部分来自上述的室中的产品，通过该贮存器进行再循环。
该电解槽的结构，例如阳极和阴极的材料、离子交换膜(特别是阳离子交换膜)以及电解槽的类型(例如压滤型)都可按常规技术设计。
例如，该电化学槽的阴极可以使用任何一种适用于制造能产生氢气的阴极的常规材料来制造。这样，该阴极可以含有一个金属基体，其表面至少覆盖有至少一种铂族金属和/或至少一种铂族金属氧化物，以降低氢的超电位。值得提出的这类金属基体的例子有铁族金属，例如铁，或者，较佳地是非铁金属，例如铜或钼或这些金属的合金。但是该金属基体最好包含镍或镍合金。阴极的金属基体可用镍或镍合金来制造，或者它可含有一个由其他金属(例如铁或钢或铜)制成的芯子以及一层由镍或镍合金构成的外表面。
一种特别理想的阴极是在镍或镍合金的基体上包含一层由一种铂族金属或铂族金属的混合物，或一种铂族金属氧化物或铂族金属氧化物的混合物构成的复盖层，或由一种铂族金属和一种铂族金属氧化物共同构成的复盖层。
该电化学槽的阳极可以使用任何一种适用于制造能产生氧气的阳极的常规材料来制造。通常，该阳极包含一个由成膜金属构成的基体和一层由电催化活性物质构成的复盖层，所说成膜金属的例子有钛、锆、铌、钽或钨，或一种主要由这些金属中的一种或多种金属组成的合金，而所说的电催化活性物质的例子有一种或多种铂族金属，即铂、铑、铱、钌、锇和钯或这些金属的合金和/或这些金属的一种氧化物或多种氧化物的混合物。特别适用于本发明的较佳实施方案中的电催化活性物质包括含有IrO2的覆盖层，例如一种由IrO2本身组成的覆盖层;一种含有由IrO2与一种电子管金属的氧化物的固熔体形式(例如IrO2和Ta2O5的固熔体)组成的覆盖层;以及一种含有Pt和IrO2的混合物的覆盖层。
阳离子交换膜的性质应使得该隔膜能抵抗由电解槽液(即硫酸钠、氢氧化钠和硫酸)所引起的降解作用。该隔膜适宜用一种含有阳离子交换基团的含氟聚合物来制造，所说阳离子交换基团的例子有磺酸基、羧酸基或膦酸基，或其衍生物，或者两种或多种的这类基团的混合物。
这类阳离子交换膜在现有技术中是已知的。适用的阳离子交换膜记载于，例如，英国专利Nos1184321、1406673、1455070、1497748、1497749、1518387和1531068等专利文件中。
在用一个包含一块阳离子交换膜的双室电解槽来实施本发明的方法时，将如上所限定的硫酸钠水溶液加入电解槽的阳极室中，并将一种氢氧化钠溶液加入电解槽的阳极室中，而当使用一种三室电解槽时，则将如上所限定的硫酸钠水溶液加入电解槽的中心室中，同时将水或硫酸溶液加入电解槽的阳极室中以及将氢氧化钠溶液加入电解槽的阴极室中。在双室电解槽运行过程中，由于在阴极上消耗了水并产生氢气和OH-，以及由于OH-与通过阳离子交换膜而从阳极液迁移到阴极液中的Na+之间的反应而生成了氢氧化钠，因此使得阴极液中氢氧化钠的浓度逐渐增加。同样地，在三室电解槽中，由于Na+从电解槽的中心室迁移入阴极室，因此使得阴极室中的氢氧化钠浓度逐渐增加。
加入电解槽阴极室中的氢氧化钠溶液的浓度可以在较宽的范围内变化，这取决于所需的在阴极室中所生成的最终纯氢氧化钠溶液的浓度。通常，加入电解槽阴极室中的氢氧化钠的浓度在约5%～32%(重量)的范围内，较佳是在15%～32%(重量)的范围内，这样就能使得本发明的方法可以生产出浓度高达35%(重量)的氢氧化钠溶液。
本发明的方法可以按间歇式操作，在此方法中，将硫酸钠的水溶液在所需温度下加入电解槽的阳极室(或三室电解槽的中心室)中，并把氢氧化钠溶液在所需温度下加入电解槽的阴极室中。阳极液最好按如下方式进行再循环，即首先通过一个分离器(例如一种蒸气捕集冷凝器)，以便将在阳极处产生的氧气从阳极液中分离出去，然后可将该阳极液通过一个硫酸钠再饱和器，最后再返回电解槽的阳极室。该硫酸钠再饱和器最好也维持在最佳的操作温度下，以便能够达到最大的再饱和程度。在经过所需的时间后，可以将硫酸溶液产品收集，例如将阳极液从电解槽中排放出来或者将其再循环。
同样地，加入电解槽阴极室的氢氧化钠溶液也可按如下方式进行再循环，即首先通过一个分离器(例如蒸气捕集冷凝器)，以便将在阴极处产生的氢气从阴极液中分离出去，然后至少使一部分的阴极液返回阴极室。
然而，本发明最好是按连续式来操作，在此方法中，将酸化了的硫酸钠水溶液连续地泵入电解槽的阳极室并把氢氧化钠水溶液连续地泵入电解槽的阴极室，至于酸化的硫酸钠水溶液的制备，例如可以将足够的硫酸钠溶解于具有所需浓度的硫酸中，以使得在阳极液的进料溶液中具有所需的硫酸钠浓度和硫酸浓度。可以将阳极液连续地从阳极室中抽出并使其通过一个分离器，以便将在阳极处产生的氧气从阳极液中分离出去，然后可将该阳极液通过一个硫酸钠饱和容器并用硫酸钠将其再饱和。产品硫酸溶液可以连续地从再循环的阳极液流中分流排出。按该方法可让再循环的阳极液流能提供必需的硫酸浓度，以使得在再饱和器中仅需添加水和硫酸钠就能维持在进入电解槽阳极室的料液中所需的硫酸钠浓度。
供入电解槽阳极室的再循环阳极液的流量可以在较宽范围内变化，这主要决定于在电解槽中使用的隔膜的有效面积。阳极液的供料流量应能保证阳极液具有最大的饱和度以及所需产品酸的浓度。例如，该阳极液进料流量通常在约0.1m3/h至约20m3/h的范围内。
与那些按已知方法生产的硫酸溶液相比，本发明的方法使得有可能生产出浓度高得多的硫酸溶液。在实际上，该硫酸溶液可能是一种10%的硫酸溶液，而且甚至是一种15%的硫酸溶液。可以使残留在产品硫酸溶液中的硫酸钠从该溶液中结晶出来并将其返回饱和器中，以用于使再循环的阳极液再饱和。
按本发明的方法操作可以获得高达75%，甚至高达80%的电流效率，同时能够生产出具有15%硫酸浓度的硫酸溶液。
现在参考附图
来解释本发明，该附1是一个表示用于本发明较佳实施方案中的间歇式操作的设备的示意图。
在此图中，1是一个双室的隔膜式电解槽，在此情况下它可以是一个FM-01或电解槽(从ICIChemicals&PolymersLtd购得)，它含有被阳离子交换膜4分隔开的一个阳极室2和一个阴极室3，其中的阳离子交换膜是一种具有0.0064m2有效面积的Nafion 324(由E.I.Du Pont De Nemours提供)。阳极室中安装有一个阳极(未示出)，该阳极包含一个钛金属基体，其上面具有一层IrO2电催化活性的覆盖层，阴极室中安装有一个经喷砂处理过的镍阴极。
5是一个阳极液饱和器/贮存器，它装备有一个加热器6、一个阳极液蒸气冷凝器7、一个温度指示器8、一个搅拌器9以及一块烧结玻璃隔板10。阳极液贮存器5通过一个阳极液循环泵11与电解槽的阳极室相连接，而电解槽的阳极室通过一根出口管12与阳极液贮存器5相连接。
13是一个阴极液贮存器，它装备有一个加热器14、一个阴极液蒸气冷凝器15和一个温度指示器16。阴极液贮存器通过一个阴极液循环泵17与电解槽的阴极室相连接。而电解槽的阴极室通过一根出口管18与阴极液贮存器13相连接。
在操作该设备时，阳极液是通过将已知量的硫酸水溶液和硫酸钠加入阳极液贮存器的方法来制备的。加入具有所需过剩量的足够的硫酸钠，以便在整个操作过程中保持一种饱和溶液。在阳极液贮存器中的烧结玻璃隔板可以防止固体硫酸钠落入泵中和堵塞电解槽的进出口。将阳极液加热并使其通过电解槽的阳极室进行循环。阴极液是通过向阴极液贮存器加入所需浓度的氢氧化钠水溶液来制备的，这一浓度应能使得在工艺操作结束时，产生的氢氧化钠具有合乎要求的浓度。将阴极液加热并使其通过电解槽的阴极室进行循环。然后将该电解槽与电源接通并在阳极与阴极之间通入电流。
阳极液与阴极液皆通过电解槽进行再循环。把从电解槽排出的阳极液送入阳极液贮存器，该阳极液已贫化了硫酸钠和增浓了硫酸并已被氧所污染。可以用蒸气捕集冷凝器来分离氧并将其排放掉。留下的液相用硫酸钠来再饱和然后将其返回电解槽的阳极室。
把从电解槽排出的阴极液随同在阴极处产生的氢一起送入阴极液贮存器。将氢气分离并使其通过蒸气捕集冷凝器排出。将没有氢的阴极液通过阴极液循环泵返回电解槽的阴极室。
将阳极液与阴极液的循环连续地进行到所需的时间，然后将阴极液和阳极液从电解槽和贮器中排放出来。
现在通过下面的实施例来进一步解释本发明，所有的这些实施例皆是使用如上面一般性地描述的设备来进行的。
实施例1电解硫酸钠时使用一种含有硫酸的阳极液，并通过再饱和阳极液流的方法使阳极液中的硫酸钠浓度维持在30%以上，本实施例就是解释进行这种电解操作的效果。
将一种含有0.7013kg硫酸钠、0.1016kg硫酸和0.6008kg水的浆液加入阳极液贮存器中。将一种含有0.1509kg氢氧化钠和0.8537kg水的溶液加入阴极液贮存器中。使该阳极液与阴极液以每分钟1.2升的流量和在62.2℃的温度下通过电解槽进行循环。
将19.2安培的电流通过电解槽并使该电解槽运行299分钟。对阳极液中硫酸和硫酸钠的浓度、阴极液中氢氧化钠的浓度以及电流效率皆进行了监测，所获结果示于表1中。
所获的结果表明，即使酸的浓度增加到18%(重量)的硫酸，工艺过程的电流效率仍高达70%。
实施例2和3解释温度的增加对电解过程电流效率的影响。
实施例2重复实施例1的步骤，所不同的是，阳极液含有0.7021kg硫酸钠、0.1002kg硫酸和0.6009kg水，阴极液含有0.150kg氢氧化钠和0.8503kg水，以及电解在72.1℃下进行。
所获结果示于表2中。
实施例3重复实施例1的步骤，所不同的包括阳极液含有0.7002kg硫酸钠、0.1002kg硫酸和0.6001kg水，阴极液含有0.1517kg氢氧化钠和0.8501kg水以及电解温度为80.3℃。
所获结果示出表3中。
所获的结果表明，在较高的温度下，工艺过程的电流效率可以维持在较高水平。
为了模拟本发明方法中的连续操作步骤，进行了下面的实施例4和5以及比较例1，在这些实施例中所用设备是在实施例1-3中的基础上进行了改进的设备，其改进之处是用一个硫酸钠料液贮存器和一个阳极液收集贮存器来代替原来再饱和器。在实施例4、5和比较例1中，硫酸钠料液从料液贮存器通过阳极室连续地进料，而来自阳极室的产品连续地收集于阳极液收集室中。
实施例4以0.37kg/h的流量把含有2.6%(重量)硫酸和32.3%(重量)硫酸钠的硫酸钠溶液连续地送入阳极室并从阳极室连续地排出阳极液产品，实验共进行了6个月。在这段时间内，电流效率维持75%的平均值，而收集到的阳极液产品的平均硫酸浓度为8%(重量)。
实施例5重复实施例4的操作步骤，所不同的只是硫酸钠料液含有8.6%的硫酸和34.5%的硫酸钠。以0.28kg/h的流量将料液连续地进料并将产品溶液连续地收集，实验共进行4个月。在这段时间内，电流效率维持70%的平均值，而收集到的阳极液产品的平均硫酸浓度超过15%(重量)。
比较例1本实施例依据电流效率和产品的酸浓度来说明使用一种浓度比用中性硫酸钠溶液所能达到的浓度更大的硫酸钠溶液来操作时所获得的好处。
重复实施例4的步骤，所不同的是硫酸钠料液含有10.7%的硫酸和25.0%的硫酸钠。以0.30kg/h的流量将料液连续地进料并将产品溶液连续地收集，实验共进行1个月。在这段时间内，电流效率维持58%的平均值，而收集到的阳极液产品的平均硫酸浓度为15%(重量)。
表1
表2
表权利要求
1.一种通过电解硫酸钠水溶液来生产硫酸和氢氧化钠的电化学方法，其特征在于，用于电解的硫酸钠水溶液的浓度要高于在所使用的温度下和在中性条件下的硫酸钠饱和溶液的浓度。
2.如权利要求1的方法，其中用于电解的硫酸钠水溶液的浓度大于32%(重量，以溶液的总重为基)。
3.如权利要求2的方法，其中用于电解的硫酸钠水溶液的浓度大于34%(重量，以溶液的总重为基)。
4.如权利要求1的方法，其中所用的电解槽包含在一个阳极室中的至少一个阳极以及与其分隔开的在一个阴极室中的至少一个阴极，所说的阳极室和阴极室被一块阳离子交换膜分隔开。
5.如权利要求1至4中任一项权利要求的方法，其中用于电解的硫酸钠水溶液还含有硫酸。
6.如权利要求5的方法，其中硫酸钠水溶液含有至少0.5%(重量)的硫酸。
7.如权利要求1至6中任一项权利要求的方法，该方法操作时所用的温度至少为65℃。
8.如权利要求1至7中任一项权利要求的方法，该方法包括，将硫酸钠溶解于一种硫酸水溶液中，以使硫酸钠的浓度大于在所使用的温度下和在中性条件下硫酸钠饱和溶液的浓度，以及电解该溶液。
9.如权利要求1至8中任一项权利要求的方法，其中，通过将硫酸钠水溶液和至少有一部分生产出的硫酸通过硫酸钠再饱和器再循环，来使硫酸钠水溶液的浓度维持在大于在所使用的温度下和中性条件下硫酸钠饱和溶液的浓度。
10.一种通过电解硫酸钠水溶液来生产硫酸和氢氧化钠所用的电化学槽，它包含在一个阳极室中的至少一个阳极以及与其分隔开的在一个阴极室中的至少一个阴极，该阳极室和阴极室被至少一块离子交换膜分隔开，一个硫酸钠再饱和贮存器以及任选地包含一个中间室，其特征在于，贮存器与阳极室和/或中间室以液流互相连通，以使得至少有一部分从上述所说的室中出来的产品可以通过贮存器再循环。
全文摘要
一种通过电解硫酸钠水溶液来生产硫酸和氢氧化钠的电化学方法，在此方法中，用于电解的硫酸钠水溶液的浓度大于在工艺温度下和中性条件下硫酸钠饱和溶液的浓度。该方法可使用一种含有由一块阳离子交换膜分隔开的一个阳极室和一个阴极室的双室电解槽来进行。
文档编号C25B9/08GK1070958SQ92110670
公开日1993年4月14日 申请日期1992年9月11日 优先权日1991年9月13日
发明者A·D·马丁 申请人:帝国化学工业公司