CN101899672A - 用于制备次氯酸水的电解*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制备次氯酸水的电解***，包括：电解槽、自来水供应管路、次氯酸水排出管路、盐酸供应管路；电解槽内分隔形成有用于容纳盐酸电解液的内槽及用于流通自来水的外槽，内槽内设有电解片，其下端开设有电解液流入孔，上端开设有与外槽相连通的氯气排出口；外槽的下侧开设有用于流入自来水的进水孔，其上侧开设有用于流出次氯酸水的出水孔；自来水供应管路的一端连接入水管，另一端连接所述进水孔；盐酸供应管路的一端连接盐酸容器，另一端连接电解液流入孔；次氯酸水排出管路的一端连接出水孔，另一端连接次氯酸水容器或直接使用。本发明的结构简单，且能够有效提高次氯酸水的生成率，所制得的次氯酸水具有杀菌和消毒的环保功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解***，更具体地说，涉及一种用于制备次氯酸水的电解***，将盐酸予以电解生成氯气，用水来混合所生成的氯气，以生成含有次氯酸的次氯酸水。
背景技术
次氯酸水为酸性电解水，含有次氯酸分子(HClO)，是一种PH为5.0～6.5、有效氯浓度为10-30mg/L的水，这种次氯酸水具有较强的氧化能力和快速杀灭微生物的作用。现有制备次氯酸水的电解***包括电解槽、自来水供应管路以及次氯酸水排出管路，自来水供应管路向电解槽内供应添加了食盐Nacl的自来水，电解槽内设有的阴、阳两极电解片，并设有离子隔膜，由离子隔膜将电解槽的阳极侧和阴极侧分开，其制备原理是：将添加了食盐Nacl的自来水，通过该带有离子隔膜的电解槽电解而成，由于离子隔膜将电解槽的阳极侧和阴极侧分开，阳极由氯离子Cl-生成氯气，然后进一步与H2O反应生成盐酸和次氯酸HClO，使从阳极槽得到的水含10-50mg/L有效氯，然后再通过次氯酸水排出管路排入次氯酸水容器。
然而，现有用于制备次氯酸水的电解***主要存在下述问题：1)采用添加了食盐Nacl的自来水为原料，需要利用带有离子隔膜的电解槽生成次氯酸水，然而离子隔膜的价格昂贵，电解过程中容易堵塞，影响电解效率；并且，现有的双槽隔膜式电解方式在生产过程中，阳极槽得到次氯酸水，阴极槽就得到等量的碱性水，而碱性水的利用价值低；2)电解过程中，高电流会通过电解片而产生热量，热量会增加电解片的阻抗，使得电流流量减低，影响氯气的产生量，进而影响次氯酸水的生成效率；3)氯气与水在电解槽中混合，但会存在少量的氯气没有与水混合，影响次氯酸水的生成效率；4)水流量、电解液流量及次氯酸水的酸碱值没有得到有效控制，使得所生成次氯酸水不符合PH值的要求，因而有必要对现有的用于制备次氯酸水的电解***进行改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有用于制备次氯酸水的电解***，采用添加了食盐Nacl的自来水为原料，次氯酸水的生成率不高的缺点，提供一种用于制备次氯酸水的电解***，采用盐酸与自来水为原料，能够有效提高次氯酸水的生成率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于制备次氯酸水的电解***，包括：电解槽、自来水供应管路、次氯酸水排出管路、盐酸供应管路以及与电解槽电性连接智能控制器；
所述电解槽内分隔形成有用于容纳盐酸电解液的内槽及用于流通自来水的外槽，所述内槽内设有阴、阳两极电解片，其下端开设有用于引入盐酸电解液的电解液流入孔，上端开设有与外槽相连通的氯气排出口；所述外槽的下侧开设有用于流入自来水的进水孔，其上侧开设有用于流出次氯酸水的出水孔；
所述自来水供应管路的一端设有入水口用于连接入水管，另一端连接所述进水孔；
所述盐酸供应管路的一端连接用于储存盐酸的盐酸容器，另一端连接所述电解液流入孔；
所述次氯酸水排出管路的一端连接所述出水孔，另一端设有出水口用于连接次氯酸水容器或直接使用。
在本发明所述的用于制备次氯酸水的电解***中，所述自来水供应管路沿水流方向顺序设有调压阀、水压表、过滤阀、两通阀、限流器、流量计以及单向阀，所述智能控制器与两通阀及流量计电性连接，以对水流流量进行实时监控。
在本发明所述的用于制备次氯酸水的电解***中，所述盐酸供应管路上设有液体泵，所述智能控制器与液体泵电性连接，以对电解液流量进行实时监控。
在本发明所述的用于制备次氯酸水的电解***中，所述次氯酸水排出管路上设有酸碱感应器，所述智能控制器与酸碱感应器电性连接，以对次氯酸水的酸碱度进行实时监控。
在本发明所述的用于制备次氯酸水的电解***中，所述次氯酸水排出管路上进一步设有混合器，所述混合器设于电解槽的出水孔和酸碱感应器之间，混合器包括内管及套设内管上的套管，所述内管的上方设有梳板，所述梳板上开设有数个导孔。
在本发明所述的用于制备次氯酸水的电解***中，所述氯气排出口靠近出水孔设于内槽的上端。
在本发明所述的用于制备次氯酸水的电解***中，所述氯气排出口的设置高度高于所述出水孔的设置高度。
在本发明所述的用于制备次氯酸水的电解***中，所述内槽倾斜20°～40°放置，其中部设有中央电解片，所述中央电解片将内槽分隔为A区、B区及C区，A区为电解液缓冲区，B区和C区为电解区，所述电解液流入孔设于A区，所述阴、阳两极电解片分别位于C区和B区。
在本发明所述的用于制备次氯酸水的电解***中，所述中央电解片的下方开设有2～4mm的流通孔。
本发明的用于制备次氯酸水的电解***的有益效果：1)采用无隔膜的电解***，以来源广泛、价格低廉的自来水和盐酸为原料，由于没有隔膜，操作简便、生产效率高，且生产过程中，不产生碱性水，可以大量节约原料；2)电解***的电解槽分隔为内槽、外槽，内槽设于外槽的内部并与外槽密封隔离，内槽容纳盐酸电解液，外槽流通自来水，盐酸电解液被电解后生成氯气从氯气排出口排出与外槽的自来水相结合生成次氯酸(HClO)，且外槽流通的自来水还能够冷却内槽的电解片，能够降低电解片的热量，从而减低电解片的阻抗，避免影响氯气的生成量。3)电解过程中，电解槽倾斜20°～40°放置，避免电解液的流通不畅。4)氯气排出口靠近出水孔设置，氯气排出口的设置高度高于出水孔的设置高度，氯气在混合区与自来水混合生成次氯酸，避免了盐酸电解液被自来水稀释，且能稳定氯气的排出量。5)采用智能控制器，以电解力、电解液流量和水流流量作为智能控制器的控制回路参数，来控制电解槽的氯气生产量，制得最有效的次氯酸水。7)通过在自来水供应管路上设置调压阀、水压表、过滤阀、两通阀及限流器可以控制水流的压力和水流量；设置流量计用于量度水流量并向智能控制器反馈；设置单向阀用于防止生成的次氯酸水回流。8)通过在次氯酸水排出管路上设置混合器，能够增加氯气与水的混合量，提供次氯酸水的生成效率，通过设置酸碱感应器，用于测定次氯酸水的PH值并向智能控制器反馈。综上所述，本发明的用于制备次氯酸水的电解***的结构简单，且能够有效提高次氯酸水的生成率，所制得的次氯酸水具有杀菌和消毒的环保功效。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的用于制备次氯酸水的电解***的示意图；
图2是图1中电解槽的结构示意图；
图3是图2所示的电解槽的冷却结构原理图；
图4是图2所示的电解槽的生成结构原理图；
图5是图2所示的电解槽的另一生成结构原理图；
图6是图2所示的内槽的优选实施例的结构示意图；
图7是图1中混合器的结构示意图；及
图8是本发明的用于制备次氯酸水的电解***的控制原理图。
具体实施方式
如图1所示，图1是本发明优选实施例的用于制备次氯酸水的电解***的结构示意图，图2是图1中电解槽的结构示意图；本发明的用于制备次氯酸水的电解***，包括：电解槽1、自来水供应管路2、次氯酸水排出管路3、盐酸供应管路4以及智能控制器5。
参阅图2，图2所示是图1中电解槽的结构示意图；所述电解槽1内分隔形成有用于容纳盐酸电解液的内槽11及用于流通自来水的外槽12，所述内槽11内设有阴、阳两极电解片18、19，其下端开设有用于引入盐酸电解液的电解液流入孔111，上端开设有与外槽12相连通的氯气排出口112；所述外槽12的下侧开设有用于流入自来水的进水孔121，其上侧开设有用于流出次氯酸水的出水孔122。
自来水供应管路2的一端设有入水口21，用于连接入水管(未图示)，另一端连接外槽12的进水孔121，用于向电解槽1的外槽12通入自来水。盐酸供应管路4的一端连接用于储存盐酸电解液的盐酸容器41，另一端连接内槽11的电解液流入孔111，用于向电解槽1的内槽11通入盐酸。次氯酸水排出管路3的一端连接外槽12的出水孔122，另一端设有出水口33连接收纳次氯酸水容器(未图示)，用于向次氯酸水容器中排放次氯酸水。智能控制器5内设有电源模块及控制模块，所述电源模块与阴、阳两极电解片18、19电性连接，提供阴、阳两极电解片18、19直流电压。
本发明的次氯酸水的生成原理是：以盐酸电解液(HCl)及自来水(H2O)为原料，电解槽1的内槽11通过盐酸供应管路4引入盐酸电解液(HCl)，阴、阳两极电解片18、19接通直流电压，将盐酸电解液(HCl)电解生成氢气(H2)和氯气(Cl2)，电解槽1的外槽12通过自来水供应管路2引入自来水(H2O)与氯气(Cl2)结合生成盐酸(HCl)和次氯酸(HClO)，通过该电解***能够制得具有杀菌、环保效果的次氯酸水，可以作为食物添加剂，或作成消毒液。
参阅图1-8，以下就电解***的各部分结构进行详述：
参阅图1，自来水供应管路2沿水流方向顺序设有调压阀22、水压表23、过滤阀24、两通阀25、限流器26、流量计27以及单向阀28。所述调压阀22、水压表23用于调节水流的压力；所述过滤阀24用于过滤自来水中的杂质，所述两通阀25、限流器26及流量计27用于控制水流量，其中，两通阀25及流量计27与智能控制器5电性连接，所述两通阀25为电磁阀，通过开启或关闭控制水流的流通，所述流量计27用于量度水流量并向智能控制器5反馈；所述单向阀28用于防止生成的次氯酸水从进水孔121处倒流回自来水供应管路2，上述元件可通过现有技术实现。
盐酸供应管路4上设有液体泵42，液体泵42与智能控制器5电性连接，用于向电解槽1的内槽12内泵入盐酸。
次氯酸水排出管路3上设有酸碱感应器32，酸碱感应器32与智能控制器5电性连接，用于测定次氯酸水的PH值并向智能控制器反馈；值得一提的是，如图7所示，是图1中混合器的结构示意图，次氯酸水排出管路3上设有混合器31，混合器31设于电解槽1的出水孔122和酸碱感应器32之间，所述混合器31包括内管311及套设内管311上的套管312，所述内管311内部设有细管315，其上方设有梳板313，所述梳板313上开设有数个导孔314，经过电解槽1的内槽11电解出的氯气在与外槽12中的水结合后生产次氯酸水，然而，其中少量的氯气并没有混合在水中，通过增加混合器31，氯气32和水可以在细管315中进一步的混合，并从导孔314中流出，能够提高次氯酸水的生成效率。
参阅图1及图8，图8所示是本发明的用于制备次氯酸水的电解装置的控制原理图，所述智能控制器5与电解槽1电性连接，以对电解槽1的电解力进行实时控制，智能控制器5与两通阀25及流量计27电性连接，以对水流流量进行实时监控，智能控制器5与液体泵42电性连接，以对电解液流量进行实时监控；智能控制器5与酸碱感应器32电性连接，以对次氯酸水的酸碱度进行实时监控，电解力、电解液流量和水流流量作为智能控制器的控制回路参数，例如：当入水上、下波动时，智能控制器就对应地增加或减少电解力，来保证次氯酸水中次氯酸分子(HClO)的有效量，又如，自来水的软硬度会影响次氯酸水生成的酸碱度，智能控制器对应的增加或减少电解液流量或电解力，来控制电解出的氯气的量来平衡最终生成的次氯酸水的酸碱值，因而通过智能控制器5可以控制电解槽生成所需PH值的次氯酸水，制得最有效的次氯酸水，该智能控制器可通过现有技术实现。
本发明的改进之处还在于如何稳定次氯酸水的生成所涉及的电解槽的具体结构上的改进：
一、电解槽的冷却结构，用于冷却电解片。
参阅图2及图3，如图3所示是本发明的用于制备次氯酸水的电解***的冷却结构原理图；所述内槽11的中部形成有用于容纳盐酸电解液的内部空间，所述阴、阳两极电解片18、19位于内槽11的两侧。所述外槽12设于内槽11的***，外槽12内形成用于容纳自来水的外部空间，其下侧开设有用于流入自来水(H2O)的进水孔121，其上侧开设有用于流出次氯酸水(HClO)的出水孔122，所述进水孔121、出水孔122与外部空间相连通。
电解过程中，高电流通过电解片而产生热量，使得电解片的温度上升，阻抗增加，电流流量减低，影响氯气的产生量，采用上述结构，将自来水从外槽12的进水孔121引入外部空间，由于自来水引入到内槽11的***，因而能够有效冷却内槽11中的电解片，降低电解片的阻抗，避免影响到氯气的生成量。
二、电解槽的生成结构，用于稳定生成次氯酸水。
参阅图2、图4及图5，图4是本发明的用于制备次氯酸水的电解***的生成结构原理图；所述电解液流入孔111、氯气排出口112与内槽11的内部空间相连通，用于排出次氯酸水的出水孔122要接近氯气排出口112，避免因电解槽1内压力不稳定，而改变氯气的排出量，影响自来水和氯气的混合比例，在本实施例中，所述氯气排出口112靠近出水孔122设于内槽11的上端，在氯气排出口112处为氯气(Cl2)和自来水(H2O)的混合区115，氯气(Cl2)在混合区115与自来水混合生成盐酸(HCl)和次氯酸(HClO)，得到次氯酸水，从出水孔122流出。
另外，值得一提的是，在正常运作时，盐酸电解液不会被自来水稀释，参阅图5是本发明的用于制备次氯酸水的电解***的另一生成结构原理图；所述氯气排出口112的设置高度高于所述出水孔122的设置高度，图示中示出了停止自来水供应后，外槽12的水位会降至氯气排出口112的平面高度以下，这样就避免自来水进入内槽11，稀释电解液。因而，采用上述结构避免了盐酸电解液被自来水稀释。
三、电解槽的结构及放置形式，用于稳定供应盐酸电解液。
参阅图6，图6示出了优选实施例的电解槽的内槽的结构示意图。在上述结构的基础上，本实用新型的内槽11采用多槽式内槽，所述内槽11的中部设有中央电解片23，所述中央电解片23将内槽11分隔为A区13、B区14及C区15，A区13为电解液缓冲区，B区14和C区15为电解区，电解液流入孔111设于A区13，阴、阳两极电解片18、19分别设于C区和B区。中央电解片23的设置可以缓冲盐酸电解液(HCl)，优化电解效果。在本实施例中，电解槽1倾斜20°～4-°放置，以使内槽11也倾斜2+°～40°，或者内槽11直接倾斜20°～40°设置。所述中央电解片23的下方开设有2～4mm的流通孔231。在电解过程中，电解液的泵入速度不能太快，电解液会从A区13进入B区14，然后由B区14对流到C区15，如果电解液进入B区14的容量不足或孔道被堵塞，这时，电解液就会从A区13进入C区15，再通过流通孔231对流到B区14，电解液的流通控制更为方便，避免内槽中的电解液多于预算量，使得次氯酸水较为稳定。
本发明的用于制备次氯酸水的电解***具有下述特点：1)采用无隔膜的电解***，以来源广泛、价格低廉的自来水和盐酸为原料，由于没有隔膜，操作简便、生产效率高，且生产过程中，不产生碱性水，可以大量节约原料；2)电解***的电解槽分隔为内槽、外槽，内槽设于外槽的内部并与外槽密封隔离，内槽容纳盐酸电解液，外槽流通自来水，盐酸电解液被电解后生成氯气从氯气排出口排出与外槽的自来水相结合生成次氯酸(HClO)，且外槽流通的自来水还能够冷却内槽的电解片，能够降低电解片的热量，从而减低电解片的阻抗，避免影响氯气的生成量。3)电解过程中，电解槽倾斜20°～40°放置，避免电解液的流通不畅。4)氯气排出口靠近出水孔设置，氯气排出口的设置高度高于出水孔的设置高度，氯气在混合区与自来水混合生成次氯酸，避免了盐酸电解液被自来水稀释，且能稳定氯气的排出量。5)采用智能控制器，以电解力、电解液流量和水流流量作为智能控制器的控制回路参数，来控制电解槽的氯气生产量，制得最有效的次氯酸水。7)通过在自来水供应管路上设置调压阀、水压表、过滤阀、两通阀及限流器可以控制水流的压力和水流量；设置流量计用于量度水流量并向智能控制器反馈；设置单向阀用于防止生成的次氯酸水回流。8)通过在次氯酸水排出管路上设置混合器，能够增加氯气与水的混合量，提供次氯酸水的生成效率，通过设置酸碱感应器，用于测定次氯酸水的PH值并向智能控制器反馈。综上所述，本发明的用于制备次氯酸水的电解***的结构简单，且能够有效提高次氯酸水的生成率，所制得的次氯酸水具有杀菌和消毒的环保功效。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种用于制备次氯酸水的电解***，其特征在于，包括：电解槽(1)、自来水供应管路(2)、次氯酸水排出管路(3)、盐酸供应管路(4)以及与电解槽(1)电性连接智能控制器(5)；
所述电解槽(1)内分隔形成有用于容纳盐酸电解液的内槽(11)及用于流通自来水的外槽(12)，所述内槽(11)内设有阴、阳两极电解片，其下端开设有用于引入盐酸电解液的电解液流入孔(111)，上端开设有与外槽(12)相连通的氯气排出口(112)；所述外槽(12)的下侧开设有用于流入自来水的进水孔(121)，其上侧开设有用于流出次氯酸水的出水孔(122)；
所述自来水供应管路(2)的一端设有入水口(21)用于连接入水管，另一端连接所述进水孔(121)；
所述盐酸供应管路(4)的一端连接用于储存盐酸的盐酸容器(41)，另一端连接所述电解液流入孔(111)；
所述次氯酸水排出管路(3)的一端连接所述出水孔(122)，另一端设有出水口(33)。
2.根据权利要求1所述的用于制备次氯酸水的电解***，其特征在于，所述自来水供应管路(2)沿水流方向顺序设有调压阀(22)、水压表(23)、过滤阀(24)、两通阀(25)、限流器(26)、流量计(27)以及单向阀(28)，所述智能控制器(5)与两通阀(25)及流量计(27)电性连接，以对水流流量进行实时监控。
3.根据权利要求1所述的用于制备次氯酸水的电解***，其特征在于，所述盐酸供应管路(4)上设有液体泵(42)，所述智能控制器(5)与液体泵(42)电性连接，以对电解液流量进行实时监控。
4.根据权利要求1所述的用于制备次氯酸水的电解***，其特征在于，所述次氯酸水排出管路(3)上设有酸碱感应器(32)，所述智能控制器(5)与酸碱感应器(32)电性连接，以对次氯酸水的酸碱度进行实时监控。
5.根据权利要求4所述的用于制备次氯酸水的电解***，其特征在于，所述次氯酸水排出管路(3)上进一步设有混合器(31)，所述混合器(31)设于电解槽(1)的出水孔(122)和酸碱感应器(32)之间，包括内管(311)及套设内管(311)上的套管(312)，所述内管(311)内部设有细管(315)，其上方设有梳板(313)，所述梳板(313)上开设有数个导孔(314)。
6.根据权利要求1所述的用于制备次氯酸水的电解***，其特征在于，所述氯气排出口(112)靠近出水孔(122)设于内槽(11)的上端。
7.根据权利要求1或6所述的用于制备次氯酸水的电解***，其特征在于，所述氯气排出口(112)的设置高度高于所述出水孔(122)的设置高度。
8.根据权利要求1所述的用于制备次氯酸水的电解***，其特征在于，所述内槽(11)倾斜20°～40°放置，其中部设有中央电解片(32)，所述中央电解片(32)将内槽(11)分隔为A区、B区及C区，A区为电解液缓冲区，B区和C区为电解区，所述电解液流入孔(111)设于A区，所述阴、阳两极电解片分别位于C区和B区。
9.根据权利要求8所述的用于制备次氯酸水的电解***，其特征在于，所述中央电解片(32)的下方开设有2～4mm的流通孔。
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