一種基於陽極保護的鹽水電解槽的製作方法
2024-02-12 02:41:15 1
本實用新型屬於水處理設備技術領域，特別是涉及電解食鹽水製成次氯酸鈉消毒液所用的一種基於陽極保護的鹽水電解槽。
背景技術：
使用次氯酸鈉溶液進行消毒是目前水處理行業的一個主要趨勢，適用於現場製備，直接投加的次氯酸鈉發生器是許多水廠必備的消毒設備。在使用電解法製備次氯酸鈉溶液的過程中必須用到電解槽，在電解食鹽水的過程中不可避免的會產生熱量，由於配製食鹽水的過程中用到自來水，並且自來水含有鈣鎂離子，因此電解的過程中會產生水垢，板結在極板上。水垢的集聚造成電解槽的效率逐漸下降，嚴重影響電解效果。
目前去除垢體的方法主要有兩種，第一種方法是定期酸洗除垢，這種方法需要拆卸電解槽，取出電極放在弱酸性溶液中浸泡除垢，或者在電解槽內注入弱酸性溶液浸泡除垢。這種除垢方式操作複雜，並且必須經過專業培訓，很多小水廠和農村水站不具備這種能力，因此限制了次氯酸鈉發生器的使用。第二種方法是在將配置稀鹽水所用的自來水前期進行軟化處理。這種方式從一定程度上能夠減少鈣鎂離子數量，但是會增加成本；而且軟化水需要再生，使用起來耗鹽量高；軟化樹脂再生的時候其交換能力是在逐漸衰減的，所以其再生周期要不斷的進行調整；由於這種方式不能完全的避免結垢，一般來說軟化水要配合倒極除垢一同來使用；然而倒極必定會損害電極的使用壽命。
因此，如何防止水垢在極板上結垢是鹽水電解槽急需解決的問題。
技術實現要素：
本實用新型的目的是為克服現有技術所存在的不足而提供一種基於陽極保護的鹽水電解槽。
仔細分析水垢的形成後發現水垢都是在陰極極板上板結的。極板上的電解反應為陽極附近溶液中的氯離子失去電子形成氯氣並形成正一價的鈉離子，陰極附近的氫離子得到電子形成氫氣並生成負一價的氫氧根，而後氯氣與氫氧化鈉反應生成次氯酸鈉。
陽極：2Cl--2e→Cl2；
陰極：2H++2e→H2；
溶液反應：2NaOH+Cl2→NaCl+NaClO+H2O。
然而溶液中還含有正二價的鈣鎂離子，容易與負一價的氫氧根結合生成氫氧化鈣和氫氧化鎂沉澱。由於負一價的氫氧根是在陰極附近形成的，所以沉澱物更容易在陰極極板集聚板結從而結成水垢。基於以上原理，本實用新型是在原有正負電極對的基礎上，再增加一個保護電極，並且將保護電極連接在電源負極，使得保護電極的電位不大於原來的陽極極板和陰極極板的電位；從而使得沉澱物更加容易在保護電極上析出成型，大大減少了沉澱物在原來的電極的負極極板上的形成。因此能夠達到保護原來的陽極極板和陰極極板的效果。保護電極定期抽出並清理就能夠在不倒極的情況下減少水垢在負極極板的形成，保持電解槽的效率。同時不倒極帶來的優勢是電極避免了正負倒極的電流衝擊，避免了電極圖層因為電流衝擊所造成的剝落。
並且倒極運轉是陽極極板作為陰極使用，陰極極板作為陽極使用，此時的陽極極板就會產生析氫反應。電極本身是由鈦基體塗覆釕銥氧化物製成的，其中主要起到電催化作用的是正四價的銥；然而析氫反應產生的氫氣具有很強的還原性，使得原本正四價的銥還原成正二價的銥，破換了銥的電催化作用，同時也會使得銥變脆剝落。因此倒極是以犧牲電極壽命為代價來進行除垢的。
本實用新型採用增加一個保護電極的方案，可以避免現有倒極程序的應用，從根本上延長電極的使用壽命。
本實用新型的技術方案是：一種基於陽極保護的鹽水電解槽，包括電解液、電解槽、電源和電極，所述電極以可拆卸的方式密封在電解槽內部，電解槽設置有電解液入口和電解液出口，所述電源的正極連接在電解槽的陽極端，所述電源的負極連接在電解槽的陰極端；其特徵在於：還包括可拆卸的保護電極，所述可拆卸的保護電極從電解槽的陽極端一側插入到電解槽的內部，所述可拆卸的保護電極與電解槽的陽極端絕緣密封；所述可拆卸的保護電極與電源的陰極連接，所述電解液入口在電解槽的陰極端，所述電解液出口在電解槽的陽極端。
電解液是從陰極端流向陽極端的，因此電解液的溫度從電解液入口即陰極端到電解液出口即陽極端逐漸升高。將保護電極設置在電解液高溫區域有利於更好的保護電極。
為了方便更換可拆卸的保護電極，優選的技術方案是：所述電解槽的形狀為圓筒狀，所述可拆卸的保護電極的形狀為棒狀。所述電解槽內部設置有支撐可拆卸的保護電極的支撐架，所述可拆卸的保護電極插入到電解槽內的長度不小於電解槽長度的一半。
為了滿足電解槽的防腐要求，所述電解槽的材質為PVC或工程塑料或聚乙烯。
鑑於直流電的電解效率高於交流電的電解效率，進一步的，所述電源為直流電源，所述電源的輸出電壓的範圍是DC6-15V；所述電源的輸出電流的範圍是10-100A。
為了降低成本，重複利用可拆卸的保護電極；進一步限定所述可拆卸的保護電極的材質為不鏽鋼，或者所述可拆卸的保護電極的基體材質為鈦，所述鈦基體的表面塗覆有金屬釕銥氧化物或者金屬鉑的塗層。
本實用新型與現有技術相比其顯著優點在於：採用保護電極的方法來使得水垢在可拆卸的保護電極上形成，從而保護了原本的電極。避免了倒極，延長了電極的使用壽命。
附圖說明
圖1為本實用新型的立體結構示意圖。
圖2為本實用新型的局部剖視圖。
圖3為本實用新型的主視剖視圖。
圖示說明：電解液1；電解槽2；電源3；電極4；電解液入口5；電解液出口6；陽極端7；陰極端8；保護電極9；支撐架10。
具體實施方式
下面將結合附圖和實施例對本實用新型的具體實施方式作進一步的詳細說明。
實施例1。參照圖1-3，一種基於陽極保護的鹽水電解槽，包括電解液(1)、電解槽(2)、電源(3)和電極(4)，所述電極(4)以可拆卸的方式密封在電解槽(2)內部，電解槽(2)設置有電解液入口(5)和電解液出口(6)，所述電源(3)的正極連接在電解槽(2)的陽極端(7)，所述電源(3)的負極連接在電解槽(2)的陰極端(8)；還包括可拆卸的保護電極(9)，所述可拆卸的保護電極(9)從電解槽(2)的陽極端(7)一側插入到電解槽(2)的內部，所述可拆卸的保護電極(9)與電解槽(2)的陽極端(7)絕緣密封；所述可拆卸的保護電極(9)與電源(3)的陰極連接，所述電解液入口(5)在電解槽(2)的陰極端(8)，所述電解液出口(6)在電解槽(2)的陽極端(7)。
實施例2。參照實施例1和圖1-3。進一步，所述電解槽(2)的形狀為圓筒狀，所述可拆卸的保護電極(9)的形狀為棒狀。所述電解槽(2)內部設置有支撐可拆卸的保護電極(9)的支撐架(10)，所述可拆卸的保護電極(9)插入到電解槽(2)內的長度為電解槽(2)長度的一半。所述電解槽(2)的材質為PVC。所述電源(3)為直流電源，所述電源(3)的輸出電壓是DC6V；所述電源(3)的輸出電流是10A。所述可拆卸的保護電極(9)的材質為不鏽鋼。
實施例3。參照實施例1和圖1-3。進一步，所述電解槽(2)的形狀為圓筒狀，所述可拆卸的保護電極(9)的形狀為棒狀。所述電解槽(2)內部設置有支撐可拆卸的保護電極(9)的支撐架(10)，所述可拆卸的保護電極(9)插入到電解槽(2)內的長度為電解槽(2)長度的三分之二。所述電解槽(2)的材質為工程塑料。所述電源(3)為直流電源，所述電源(3)的輸出電壓是DC12V；所述電源(3)的輸出電流是60A。所述可拆卸的保護電極(9)的基體材質為鈦；所述鈦基體的表面塗覆有金屬釕銥氧化物的塗層。
實施例4。參照實施例1和圖1-3。進一步，所述電解槽(2)的形狀為圓筒狀，所述可拆卸的保護電極(9)的形狀為棒狀。所述電解槽(2)內部設置有支撐可拆卸的保護電極(9)的支撐架(10)，所述可拆卸的保護電極(9)插入到電解槽(2)內的長度為電解槽(2)長度的四分之三。所述電解槽(2)的材質為聚乙烯。所述電源(3)為直流電源，所述電源(3)的輸出電壓是DC15V；所述電源(3)的輸出電流是100A。所述可拆卸的保護電極(9)的基體材質為鈦；所述鈦基體的表面塗覆有金屬鉑的塗層。
本實用新型的具體實施方式中凡未涉到的說明屬於本領域的公知技術，可參考公知技術加以實施。
本實用新型經反覆試驗驗證，取得了滿意的試用效果。
以上具體實施方式及實施例是對本實用新型提出的一種基於陽極保護的鹽水電解槽技術思想的具體支持，不能以此限定本實用新型的保護範圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在本技術方案基礎上所做的任何等同變化或等效的改動，均仍屬於本實用新型技術方案保護的範圍。