CN207998643U - 一种能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽，该电解槽的电解模块由电极板与膜结构层交迭布置构成；膜结构层包括上模板、阳离子交换膜和下模板；阳离子交换膜被夹紧在上模板与下模板之间；阳离子交换膜与两侧电极板之间的间隙形成两个电解池，两个电解池一个作为阳极池一个作为阴极池，阳极池和阴极池的进水口均与外壳上的总进水口相通，阳极池的出液口和阴极池的出液口分别与第一电解液出口和第二电解液出口相通；阳极池和阴极池内设置有至少一组使得溶液流过电极板的长度增加的多组扰流块。本实用新型变相的增加溶液流过的电极板长度，提升电解液流过的电极板长度，从而降低了酸性氧化电位水的pH值。

Description

一种能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽

技术领域

本实用新型属于酸性氧化电位水电解槽技术领域，涉及一种能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽。

背景技术

酸性氧化电位水(以下简称EOW)是由0.1％NaCl与软水配比，在电解槽内经DC电源进行连续电解。阳极产生酸性氧化电位水，阴极产生碱性还原水,如图1所示。电解槽结构设计的特性，是影响EOW理化指标的一个重要因素。

EOW杀菌的主要有效成份是次氯酸。次氯酸在反应过程中可产生活性羟基·OH，活性氧O₂在1100mv的氧化还原电位的条件下也可生成H₂O₂，进而生成·OH，而·OH是一种强氧化剂，对细菌的酸、蛋白和代谢酶具有分解和灭活作用，导致微生物死亡。氧化还原电位和pH值起辅助维持有效氯浓度和杀菌作用。

按照国标GB28234-2011《酸性氧化电位水生成器安全与卫生标准》中规定的EOW的理化指标：

HCLO含量：60±10mg/L；

pH值：2-3之间；

氧化还原电位(ORP)≥1100mV；

当氧化还原电位(ORP)和pH值达不到规定的要求，杀菌效果下降。

目前市面上的电解槽产生的EOW，虽然有效氯浓度满足国标要求，但理化指标多存在pH超标(PH>3)，ORP不稳定(ORP<小于1100mV)的现象。

目前降低pH值的办法如下：

1.提高氯化钠溶液的浓度C，但是一味的增加浓度C，会导致酸化水有效氯超标(大于70mg/L),高浓度的有效氯会对人体造成危害，违背了绿色消毒EOW消毒剂的概念。

2.提高电压，但会增加能耗，且提高电压到一定程度时会产生较大电流，使导电电极发热，从而使酸化水水温升高，最终导致次氯酸加速分解，损失有效氯。

3.减少水流量，这种办法是以降低电解槽性能为前提。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的要解决的技术问题是提供一种在不增加电解槽尺寸及成本的前提下，快速降低酸性氧化电位水pH值的能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽。

为了解决上述技术问题，本实用新型的能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽包括外壳和位于外壳内的电解模块；外壳上有正电极、负电极、总进水口、第一电解液出口和第二电解液出口；正电极、负电极接DC电源；电解模块由电极板与膜结构层交迭布置构成；膜结构层包括上模板、阳离子交换膜和下模板；阳离子交换膜被夹紧在上模板与下模板之间；阳离子交换膜与两侧电极板之间的间隙形成两个电解池，两个电解池一个作为阳极池一个作为阴极池，阳极池和阴极池的进水口均与外壳上的总进水口相通，阳极池的出液口和阴极池的出液口分别与第一电解液出口和第二电解液出口相通；其特征在于阳极池和阴极池内设置有至少一组使得溶液流过电极板的长度增加的多组扰流块。

所述上模板和下模板上夹紧阳离子交换膜的部分均布多个六边形网孔形成蜂窝状结构，网孔周围面向电极板的一面分布多个触点；上模板和下模板通过其上的各触点与电极板相接。

所述扰流块设置在上模板和下模板六边形网孔的一个边上，每组的扰流块间隔布置在水流通道上使得水流的流动方向呈S形。

所述阳极池的进水口与出液口的出水面积相等，阴极池的进水口与出液口的出水面积相等，并且阳极池的出液口的出水面积大于阴极池的出液口的出水面积。

所述第一电解液出口与第二电解液出口的出水面积可以相等。

所述第一电解液出口的出水面积也可以大于第二电解液出口的出水面积。

所述阳极池的出液口和阴极池的出液口均为圆形，阳极池的出液口直径大于阴极池的出液口直径。

氯化钠水溶液经总进水口进入电解模块的阳极池和阴极池，由阳极析出酸性氧化电位水，通过阳极池出液口和第一电解液出口流出；阴极析出碱性还原水通过阴极池出液口和第二电解液出口流出。本实用新型通过改善电解槽内阴阳极池内的流道结构，变相的增加溶液流过的电极板长度，提升电解液流过的电极板长度，从而降低了酸性氧化电位水的pH值。由于阳极池出液口的出水面积大于阴极池出液口的出水面积，阳极生产的酸性氧化电位水产量提高，而碱性还原水下降。当酸性氧化电位水中有效氯浓度不变时，与阳极池和阴极池出液口出水面积相等结构相比，氢氧化钠的浓度会有所升高。本实用新型通过改善流道、调节酸碱出水的压力,在同等进水流量下的条件下，提高了酸性氧化水的生产率，同时随着阴极NaOH浓度的升高，去污能力有所增强，可作为碱性洗涤剂，使得电解槽产生的副产品得以有效利用，减少了浪费的现象。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是电解过程的工作原理图。

图2是本实用新型的能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽立体图。

图3是电解槽纵截面剖视图。

图4是膜结构层分体图。

图5是上模板的仰视图。

图6是下模板的俯视图。

图7电解池中水流流向示意图。

图8是采用本实用新型能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽，当变量为DC电压时取点测试流出阳极池溶液的pH值绘制成的电压-pH值曲线图。

图中：101.正电极；102.外壳；103.电解模块；104.第一电解液出口；105.总进水口；106.第二电解液出口；107.负电极；131.上模板；1311.触点；1312.A进水口；1313.B进水口；1314.A缓冲块；1315.A出液口；1316.B出液口；1317.B缓冲块；132.阳离子交换膜；133下模板；1331.触点；1332.C进水口；1333.D进水口；1335.C出液口；1336.D出液口；134.电极板；141.阳极池；142.阴极池；151.绕流块。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本实用新型的能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽包括外壳102和位于外壳102内的电解模块103；外壳102上有正电极101、负电极107、总进水口105、第一电解液出口104、第二电解液出口106。正电极101和负电极107接24V直流电压，作为电源用于电解槽进行电解水反应；电解模块103由电极板134与膜结构层交迭布置构成；膜结构层包括上模板131、阳离子交换膜132和下模板133；阳离子交换膜132被夹紧在上模板131与下模板133之间；上模板131和下模板133上夹紧阳离子交换膜132的部分均布多个六边形网孔形成蜂窝状结构；上模板131的网孔周围面向电极板134的一面各顶点处均布六个触点1311，下模板133的网孔周围面向电极板134的一面各顶点处均布六个触点1331；上模板131和下模板133通过其上的各触点与电极板134相接；上模板131和下模板133上具有进水口和出液口的部分及边缘部分的顶面与电极板134相接触，使阳离子交换膜132两侧与电极板134之间的间隙分别形成阳极池141、阴极池142。

如图5所示，各扰流块151分别设置在上模板131六边形网孔一个边上；在水流通道上沿水流方向布置有四组扰流块151，每组的扰流块151间隔布置，使得水流的流动方向呈S形。

如图6所示，各扰流块152分别设置在下模板133六边形网孔一个边上；在水流通道上沿水流方向布置有四组扰流块152，每组的扰流块152间隔布置，使得水流的流动方向呈S形。

如图5、6所示，上模板131上有A进水口1312、B进水口1313、A出液口1315和B出液口1316；B进水口1313作为阳极池的进水口，B出液口1316作为阳极池出液口；下模板133上有C进水口1332、D进水口1333、C出液口1335和D出液口1336，其中D进水口1333作为阴极池的进水口，D出液口1336为阴极池出液口。A出液口1315和D出液口1336与第一电解液出口104相通，B出液口1316和C出液口1335与第二电解液出口106相通。各进水口均与总进水口105相通；B进水口1313面向电解池的开口部分中间设置A缓冲块1314，B出液口1316面向电解池的开口部分中间设置B缓冲块1317；D进水口1333面向电解池的开口部分中间设置C缓冲块1334，D出液口1336面向电解池的开口部分中间设置D缓冲块1337。A缓冲块1314、B缓冲块1317、C缓冲块1334、D缓冲块1337均为凸弧形。

本实用新型在阳极池141、阴极池142分别增加扰流块151，利用FLOW-3D进行流动性分析，可以证明由于每组的扰流块151间隔布置在水流通道上使得水流的流动方向呈S形，如图7所示，明显增加了阳极池141、阴极池142内水流的流过路径。

分别对无扰流块及本实用新型的有扰流块的电解槽进行测试，两种电解槽的电极板间距、电极板尺寸、阳离子交换膜、氯化钠溶液浓度、溶液流入电解槽的速度相同。变量为DC电压，0-30V之间，取点测试流出阳极池溶液的pH值，绘制成曲线图，如图8所示。溶液的pH值随着电压的升高而降低，当电压达到一定数值时，出现拐点，图中a曲线对应的是无绕流块的电解槽，拐点为a-1；b曲线对应的是有绕流块的电解槽，拐点为b-1。之后的溶液pH值趋于稳定。通过对比两种结构不同的电解槽绘制出的曲线，证明有扰流块的电解槽在同等条件下比无扰流块的电解槽，曲线拐点出现的要早。说明增加扰流块后，变相增加了电解液流过电极板的长度。使电解槽可以在相同的DC电压下，更快的使溶液的pH值达到拐点且趋于稳定。其中DC电源采用0-30V 2000W的可调电源；氯化钠溶液浓度为2‰；pH值测量仪采用雷磁PHS-3E；流量计采用USC-HS21TI(通过电流输出反应实时流量大小)。

以单层阴阳极组做说明。通过改善阴极池和阳极池出液口的尺寸，调节水流量，提高酸性氧化电位水出水量，减小碱性还原水的出水量。设阳极池进水口(即B进水口1313)和阳极池出液口(即B出液口1316)直径为d1，阴极池进水口(D进水口1333)和阴极池出液口(C出液口1336)直径为d2，d1>d2。

当d1＝10mm，d2＝5mm时，进水流量为5L/分钟，酸性氧化电位水出水量为3.2L/分钟，碱性还原水出水量为1.8L/分钟，比例约为1.8：1。在同等进水流量下的条件下，提高了酸性氧化水的生产率。同时随着阴极NaOH浓度的升高，去污能力比较原有结构有所增强，可以作为碱性洗涤剂，减少了浪费的现象。

本实用新型中绕流块的还可以采用其他布置形式，只要能够增加溶液流过的电极板的长度即可。

Claims (7)

1.一种能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽，包括外壳(102)和位于外壳内的电解模块(103)；外壳(102)上有正电极(101)、负电极(107)、总进水口(105)、第一电解液出口(104)和第二电解液出口(106)；正电极(101)、负电极(107)接DC电源；电解模块(103)由电极板(134)与膜结构层交迭布置构成；膜结构层包括上模板(131)、阳离子交换膜(132)和下模板(133)；阳离子交换膜(132)被夹紧在上模板(131)与下模板(133)之间；阳离子交换膜(132)与两侧电极板(134)之间的间隙形成两个电解池，两个电解池一个作为阳极池(141)一个作为阴极池(142)，阳极池(141)和阴极池(142)的进水口均与外壳(102)上的总进水口(105)相通，阳极池(141)的出液口和阴极池(142)的出液口分别与第一电解液出口(104)和第二电解液出口(106)相通；其特征在于阳极池(141)和阴极池(142)内设置有至少一组使得溶液流过电极板(134)的长度增加的多组扰流块。

2.根据权利要求1所述的能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽，其特征在于所述上模板(131)和下模板(133)上夹紧阳离子交换膜(132)的部分均布多个六边形网孔形成蜂窝状结构，网孔周围面向电极板(134)的一面分布多个触点；上模板(131)和下模板(133)通过其上的各触点与电极板(134)相接。

3.根据权利要求2所述的能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽，其特征在于所述扰流块设置在上模板(131)和下模板(133)六边形网孔的一个边上，每组的扰流块间隔布置在水流通道上使得水流的流动方向呈S形。

4.根据权利要求1所述的能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽，其特征在于所述阳极池(141)的进水口与出液口的出水面积相等，阴极池(142)的进水口与出液口的出水面积相等，并且阳极池(141)的出液口的出水面积大于阴极池(142)的出液口的出水面积。

5.根据权利要求4所述的能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽，其特征在于所述第一电解液出口(104)与第二电解液(106)出口的出水面积相等。

6.根据权利要求4所述的能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽，其特征在于所述第一电解液出口(104)的出水面积大于第二电解液出口(106)的出水面积。

7.根据权利要求4所述的能够提高电解性能的酸性氧化电位水电解槽，其特征在于所述阳极池(141)的出液口和阴极池(142)的出液口均为圆形，阳极池(141)的出液口直径大于阴极池(142)的出液口直径。