CN112126944A - 一种电解食盐水阳极的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解食盐水阳极的制备工艺，属于电解技术领域，具体涉及电解食盐水领域，以解决现有的电解食盐水阳极电极寿命不长，产氯效率低下的问题，包括如下步骤：(1)将钛基管材和钛基板材焊接成半成品阳极；(2)将半成品阳极置于真空干烤箱内，氧化后的半成品阳极；(3)配制涂层涂料，充分混匀后用静电喷涂装置对氧化后的半成品阳极喷涂；(4)喷涂后在乙醇和丙酮的混合溶液中浸泡，后置于真空干烤箱干烤；(5)重复步骤(3)和(4)12‑18次，得成品阳极，制备出来的阳极电极，在同等电解食盐水的环境下，比现有电解食盐水的阳极产氯效果高5％‑10％；比现有的电解食盐水的阳极寿命长20000‑30000小时。
Description
技术领域
一种电解食盐水阳极的制备工艺，本发明属于电解技术领域，具体涉及电解食盐水技术领域。
背景技术
食盐水中的氯化钠(NaCl)和水(H20)发生电离，通电后分别在阴极与阳极生成氢气(H2)与氯气(Cl2)。剩下的氢氧根离子与钠离子结合生成氢氧化钠(NaOH)。
在食盐水里氯化钠完全电离，水分子是微弱电离的，因而存在着Na+、H+、Cl-、OH-四种离子。即：
NaCl＝Na++Cl-
H2O＝H++OH-(可逆)在电场的作用下，带负电的OH-和Cl-移向阳极，带正电的Na+和H+移向阴极。
在阳极，Cl-比OH-容易失去电子被氧化成氯原子，氯原子两两结合成氯分子放出氯气。即：
2Cl--2e＝Cl2↑(氧化反应)。
电解食盐水设备的技术核心在于电解电极的制造技术。
申请号：CN201710628468.9，公开了一种电解食盐水电极，主要由正极电极片、负极电极片、隔膜组成，正极电极片、负极电极片、隔膜三个部分平行紧密安装，隔膜在正极电极片与负极电极片之间、正极电极片由两层导电塑料(橡胶)，正极集流体组成，正极集流体在两层导电塑料(橡胶)层的中间，正极集流体的有效面积为导电塑料(橡胶)层有效面积的10％-100％；负极电极片结构分为三种：a.由钛合金网制造，b.在钛合金网表面涂覆导电塑料(橡胶)，c.在钛合金网表面涂覆金属铂或者铱釕合金，这三种结构的平面均加工有通孔。由于电解食盐水最终产物是次氯酸钠，而次氯酸钠是目前唯一可以作为食品添加剂的消毒剂、杀菌剂，电解方法生产的次氯酸钠最大的优点在于使用完以后没有残留，对环境没有任何影响，这样就可以使电解食盐水的应用范围能够进一步的扩大，减少细菌、病菌的传播，尽量减少其它消毒剂的应用。
上述专利存在的问题由于电解食盐水产生的次氯酸钠氧化性非常强，导致电解食盐水阳极的寿命不长，此外还存在阳极电极不稳定，产氯效率低下的问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种电解食盐水阳极的制备工艺，以解决现有的电解食盐水阳极电极由于电解食盐水产生的次氯酸钠氧化性非常强，导致电解食盐水阳极的寿命不长，此外还存在阳极电极不稳定，产氯效率低下的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种电解食盐水阳极的制备工艺，包括如下步骤：
(1)将钛基管材和钛基板材焊接成半成品阳极；
(2)将半成品阳极置于真空干烤箱内，在放入半成品阳极前，在真空干烤箱内按90-110L的空间放置90-110g高锰酸钾，升温至240-260℃后保持25-35min，之后真空干烤箱开始降温，待温度恢复至常温后取出氧化后的半成品阳极；此时氧化后的半成品阳极外观失去了原有的银灰光泽，外观暗淡无光。
(3)配制涂层涂料，按重量份数计，取氧化钌30-40份，氧化铱30-40份，三氯化钌15-35份，氯化铱2-8份，充分混匀后用静电喷涂装置对氧化后的半成品阳极喷涂；
(4)喷涂后在乙醇和丙酮的混合溶液中浸泡500-700s，后置于真空干烤箱240-260℃干烤40-50min中，自然冷却至室温后取出；
(5)重复步骤(3)和(4)12-18次，即得成品阳极。
本申请的技术方案中：先将半成品阳极置于有高锰酸钾的真空干烤箱中，升温至240-260℃时，发生分解，产生氧气将半成品阳极氧化，氧化后的半成品阳极外观失去了原有的银灰光泽，外观暗淡无光，钌和铱属于稀有金属，采用热稳定性金属氧化物作为阳极电极的活性氧化物，不仅提高了电机的比表面积，而且金属氧化物与金属氯化物掺杂，改善了电机的表面结构，提高了电极的催化活性和稳定性，从而提高了电解食盐水产氯的效率，降低了能耗，此外还使电极容量、电阻、结构强度等性能明显提高；阳极板接触的电解液为饱和食盐水及氯气水溶液，电解液中含量大量的氯元素，涂层中加入三氯化钌和氯化铱，保证了涂层的稳定性，避免电解过程钝化现象的出现，延长了阳极的工作寿命；乙醇与丙酮的混合溶液浸泡涂层，当涂层与饱和食盐水接触时，使阳极能更充分的和氯离子发生电化学反应，充分利用阳极的有效表面积，产生更多有效氯消毒剂。本申请的工艺制备出来的阳极电极，在同等电解食盐水的环境下，比现有电解食盐水的阳极产氯效果高5％-10％；本申请的工艺制备的阳极电极在电解饱和食盐水的电解槽中使用寿命在40000小时以上，比现有的电解食盐水的阳极多20000-30000小时。
优选的，按重量份数计，取氧化钌35份，氧化铱35份，三氯化钌25份，氯化铱5份。
优选的，步骤(1)中U型钛管和第一钛网焊接成半成品阳极，U型钛管的外径22-28mm，U型钛管的壁厚1.2-1.8mm，第一钛网的厚度为1.2-1.8mm。
更为优选的，步骤(1)中U型钛管和第一钛网焊接成半成品阳极，U型钛管的外径25mm，U型钛管的壁厚1.5mm，第一钛网的厚度为1.5mm。
优选的，步骤(1)中钛棒和第二钛网焊接成半成品阳极，钛棒直径0.8-1.2mm，第二钛网的厚度为1.2-1.8mm。
更为优选的，步骤(1)中钛棒和第二钛网焊接成半成品阳极，钛棒直径1mm，第二钛网的厚度为1.5mm。
优选的，步骤(2)中在真空干烤箱内按100L的空间放置100g高锰酸钾，升温至250℃后保持30min。
优选的，步骤(4)中，乙醇的体积浓度为15-20％，丙酮的纯度为99.99％，乙醇与丙酮的体积比为5L:4mL-2L:1mL。
更为优选的，步骤(4)中，乙醇的体积浓度为18％，丙酮的纯度为99.99％，乙醇与丙酮的体积比为3L:2mL。
优选的，步骤(5)中重复步骤(3)和(4)15次。
涂层的厚度为4-16μm。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，钌和铱属于稀有金属，采用热稳定性金属氧化物作为阳极电极的活性氧化物，不仅提高了电机的比表面积，而且金属氧化物与金属氯化物掺杂，改善了电机的表面结构，提高了电极的催化活性和稳定性，从而提高了电解食盐水产氯的效率，降低了能耗，此外还使电极容量、电阻、结构强度等性能明显提高；
2、本发明中，阳极板接触的电解液为饱和食盐水及氯气水溶液，电解液中含量大量的氯元素，涂层中加入三氯化钌和氯化铱，保证了涂层的稳定性，避免电解过程钝化现象的出现，延长了阳极的工作寿命；
3、乙醇与丙酮的混合溶液浸泡涂层，当涂层与饱和食盐水接触时，使阳极能更充分的和氯离子发生电化学反应，充分利用阳极的有效表面积，产生更多有效氯消毒剂；
4、本申请的工艺制备出来的阳极电极，在同等电解食盐水的环境下，比现有电解食盐水的阳极产氯效果高5％-10％；
5、本申请的工艺制备的阳极电极在电解饱和食盐水的电解槽中使用寿命在40000小时以上，比现有的电解食盐水的阳极多20000-30000小时。
附图说明
图1为本发明钛管与第一钛网组成的半成品阳极的结构示意图；
图2为本发明钛棒与第二钛网组成的半成品阳极的结构示意图。
图中标记：1-钛管，2-第一钛网，3-钛棒，4-第二钛网。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种电解食盐水阳极的制备工艺，包括如下步骤：
(1)将钛基管材和钛基板材焊接成半成品阳极，U型钛管1和第一钛网2焊接成半成品阳极，U型钛管1的外径22mm，U型钛管1的壁厚1.2mm，第一钛网2的厚度为1.2mm；
(2)将半成品阳极置于真空干烤箱内，在放入半成品阳极前，在真空干烤箱内按90L的空间放置90g高锰酸钾，升温至240℃后保持35min，之后真空干烤箱开始降温，待温度恢复至常温后取出氧化后的半成品阳极；
(3)配制涂层涂料，按重量份数计，取氧化钌30份，氧化铱30份，三氯化钌15份，氯化铱2份，充分混匀后用静电喷涂装置对氧化后的半成品阳极喷涂；
(4)喷涂后在乙醇和丙酮的混合溶液中浸泡500s，后置于真空干烤箱240℃干烤50min中，自然冷却至室温后取出，乙醇的体积浓度为15％，丙酮的纯度为99.99％，乙醇与丙酮的体积比为2L:1mL；
(5)重复步骤(3)和(4)18次，即得成品阳极。
实施例2
在实施例1的基础上，一种电解食盐水阳极的制备工艺，包括如下步骤：
(1)将钛基管材和钛基板材焊接成半成品阳极，U型钛管1和第一钛网2焊接成半成品阳极，U型钛管1的外径25mm，U型钛管1的壁厚1.5mm，第一钛网2的厚度为1.5mm；
(2)将半成品阳极置于真空干烤箱内，在放入半成品阳极前，在真空干烤箱内按100L的空间放置100g高锰酸钾，升温至250℃后保持30min，之后真空干烤箱开始降温，待温度恢复至常温后取出氧化后的半成品阳极；
(3)配制涂层涂料，按重量份数计，取氧化钌35份，氧化铱35份，三氯化钌25份，氯化铱5份，充分混匀后用静电喷涂装置对氧化后的半成品阳极喷涂；
(4)喷涂后在乙醇和丙酮的混合溶液中浸泡600s，后置于真空干烤箱250℃干烤45min中，自然冷却至室温后取出，乙醇的体积浓度为18％，丙酮的纯度为99.99％，乙醇与丙酮的体积比为3L:2mL；
(5)重复步骤(3)和(4)15次，即得成品阳极。
实施例3
在实施例1的基础上，一种电解食盐水阳极的制备工艺，包括如下步骤：
(1)将钛基管材和钛基板材焊接成半成品阳极，U型钛管1和第一钛网2焊接成半成品阳极，U型钛管1的外径28mm，U型钛管1的壁厚1.8mm，第一钛网2的厚度为1.8mm；
(2)将半成品阳极置于真空干烤箱内，在放入半成品阳极前，在真空干烤箱内按110L的空间放置110g高锰酸钾，升温至260℃后保持25min，之后真空干烤箱开始降温，待温度恢复至常温后取出氧化后的半成品阳极；
(3)配制涂层涂料，按重量份数计，取氧化钌40份，氧化铱40份，三氯化钌35份，氯化铱8份，充分混匀后用静电喷涂装置对氧化后的半成品阳极喷涂；
(4)喷涂后在乙醇和丙酮的混合溶液中浸泡700s，后置于真空干烤箱260℃干烤40min中，自然冷却至室温后取出，乙醇的体积浓度为20％，丙酮的纯度为99.99％，乙醇与丙酮的体积比为5L:4mL；
(5)重复步骤(3)和(4)12次，即得成品阳极。
实施例4
在实施例2的基础上，步骤(1)中钛棒3和第二钛网4焊接成半成品阳极，钛棒3直径0.8mm，第二钛网4的厚度为1.2mm，其余步骤同实施例2所述。
实施例5
在实施例2的基础上，步骤(1)中钛棒3和第二钛网4焊接成半成品阳极，钛棒3直径1mm，第二钛网4的厚度为1.5mm，其余步骤同实施例2所述。
实施例6
在实施例2的基础上，步骤(1)中钛棒3和第二钛网4焊接成半成品阳极，钛棒3直径1.2mm，第二钛网4的厚度为1.8mm，其余步骤同实施例2所述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电解食盐水阳极的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将钛基管材和钛基板材焊接成半成品阳极；
(2)将半成品阳极置于真空干烤箱内，在放入半成品阳极前，在真空干烤箱内按90-110L的空间放置90-110g高锰酸钾，升温至240-260℃后保持25-35min，之后真空干烤箱开始降温，待温度恢复至常温后取出氧化后的半成品阳极；
(3)配制涂层涂料，按重量份数计，取氧化钌30-40份，氧化铱30-40份，三氯化钌15-35份，氯化铱2-8份，充分混匀后用静电喷涂装置对氧化后的半成品阳极喷涂；
(4)喷涂后在乙醇和丙酮的混合溶液中浸泡500-700s，后置于真空干烤箱240-260℃干烤40-50min中，自然冷却至室温后取出；
(5)重复步骤(3)和(4)12-18次，即得成品阳极。
2.根据权利要求1所述的一种电解食盐水阳极的制备工艺，其特征在于，按重量份数计，取氧化钌35份，氧化铱35份，三氯化钌25份，氯化铱5份。
3.根据权利要求1所述的一种电解食盐水阳极的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中U型钛管和第一钛网焊接成半成品阳极，U型钛管的外径22-28mm，U型钛管的壁厚1.2-1.8mm，第一钛网的厚度为1.2-1.8mm。
4.根据权利要求3所述的一种电解食盐水阳极的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中U型钛管和第一钛网焊接成半成品阳极，U型钛管的外径25mm，U型钛管的壁厚1.5mm，第一钛网的厚度为1.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种电解食盐水阳极的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中钛棒和第二钛网焊接成半成品阳极，钛棒直径0.8-1.2mm，钛网的厚度为1.2-1.8mm。
6.根据权利要求5所述的一种电解食盐水阳极的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中钛棒和第二钛网焊接成半成品阳极，钛棒直径1mm，钛网的厚度为1.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种电解食盐水阳极的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中在真空干烤箱内按100L的空间放置100g高锰酸钾，升温至250℃后保持30min。
8.根据权利要求1所述的一种电解食盐水阳极的制备工艺，其特征在于，步骤(4)中，乙醇的体积浓度为15-20％，丙酮的纯度为99.99％，乙醇与丙酮的体积比为5L:4mL-2L:1mL。
9.根据权利要求8所述的一种电解食盐水阳极的制备工艺，其特征在于，步骤(4)中，乙醇的体积浓度为18％，丙酮的纯度为99.99％，乙醇与丙酮的体积比为3L:2mL。
10.根据权利要求1所述的一种电解食盐水阳极的制备工艺，其特征在于，步骤(5)中重复步骤(3)和(4)15次。
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