CN215288990U - 一种连续生成微酸次氯酸生成器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续生成微酸次氯酸生成器，包括至少一组三腔电解槽、循环水箱；其中三腔电解槽中负极片与隔膜之间、隔膜与正极片之间以及正极片与调节负极片之间分别为电解腔室1至3；每个电解腔室的底部均设置输入口，上部均设置输出口；电解腔2与3的输入输出口均通过水泵实现与循环水箱的右腔室相连；电解腔室1的输入输出口均通过水泵实现与循环水箱的左腔室相连；循环水箱与高浓度食盐水箱通过水泵输入高浓度食盐水，右腔室生成的液体输入HClO存储水箱中；其中调剂极片、负极片的电流可调。本方案不仅能够提高了次氯酸的生成效率，且生成的次氯酸的可以根据实际的需求进行PH和有效氯浓度调节。

Description

一种连续生成微酸次氯酸生成器

技术领域

本发明涉及化工生产消毒领域，具体涉及一种连续生成微酸次氯酸生成器。

背景技术

微酸性次氯酸水又称微酸性电解水(slightly acidic electrolyzed water,简称SAEW)、微酸性氧化电位水，其PH值在5.0-6.8，杀菌作用高，是同等浓度的次氯酸钠的杀菌效果的几十倍。它仅存在于溶液中，浓溶液呈黄色，稀溶液无色，高浓度有非常刺鼻的、类似氯气的气味，而且极不稳定，是一种很弱的酸，比碳酸弱，和氢硫酸相当。次氯酸消毒液是一种新兴的消毒产品，已被论证为安全、有效、环保的消毒灭菌产品之一。在食品领域中，与现行被普遍使用的次氯酸钠或酒精的杀菌剂相较，更能确保安全性，具有降低成本及减轻环境负荷的特征。

本申请人已经先后申请了三个专利：一种微酸次氯酸生成器及生成方法、一种生成微酸次氯酸与碱性水的生成装置、一种生成次氯酸溶液和氢氧化钠的装置。其设计的思路也是从家庭用的小规模装置逐渐成为工业生产用。随着生成的规模越来越大，发现原来的设计思路不仅仅只是设备变大，同时带来更多的技术问题，比如第三个专利采用的是多个电解槽配合工作，但是在实际生产中发现其生成规模还是存在生成效率不高、次氯酸含量不高，且使用起来并不是很方便，因此设计需要更为适应大规模生产需要的产品。

发明内容

1.所要解决的技术问题：

针对上述技术问题，本发明提供一种连续生成微酸次氯酸生成器，不仅能够提高了次氯酸的生成效率，且生成的次氯酸的可以根据实际的需求进行PH和有效氯浓度调节、实现次氯酸生成的高效性、连续性以及安全性。

2.技术方案：

一种连续生成微酸次氯酸生成器，其特征在于：包括至少一组三腔电解槽、循环水箱；所述三腔电解槽由左向右依次设置负极片、隔膜、正极片以及调节负极片；所述负极片与电源的负极相连实现带有负电；所述隔膜将负极片与正极片各自形成的电解腔实现隔膜隔离；正极片与电源的正极相连实现带有正电；所述调节负极片与电源的负极相连实现带有负电；其中负极片与隔膜之间、隔膜与正极片之间以及正极片与调节负极片之间分别为电解腔室1、电解腔室2以及电解腔室3；其中电解腔室2与电解腔室3为两个连通的电解腔；所述电解腔室1、电解腔室2以及电解腔室3的底部均设置输入口，上部均设置输出口；所述电解腔2与3的输入输出口均通过电路控制的水泵实现与循环水箱的右腔室相连；所述电解腔室1的输入输出口均通过电路控制的水泵实现与循环水箱的左腔室相连；所述循环水箱与高浓度食盐水箱通过电路控制的水泵输入高浓度食盐水；所述高浓度食盐水为饱和食盐水或者饱和度为大于70%的食盐水；所述循环水箱通过电磁阀或水泵，将右腔室生成的液体输入HClO存储水箱中；所述HClO存储水箱设置输出口；所述高浓度食盐水箱通过电磁阀与相应水源连接。

所述循环水箱的右腔室中设置水位传感器；所述水位传感器以及各个电磁阀均与MCU主控芯片相连；所述负极片与电源的负极相连的电路中设置电流自动调节电路；所述调节负极片与电源的负极相连的电路中设置电流自动调节电路；所述电流自动调节电路均与MCU控制芯片相连，实现控制极片通过的电流。

进一步地，所述至少一组三腔电解槽为大于等于两组三腔电解槽；其中各组三腔电解槽为串联的三腔电解槽组；所述串联的三腔电解槽组为每组的相同电解腔室输入输出口依次相连，直至最后一组的三腔电解槽的输出口与循环水箱对应的腔室相连。

进一步地，所述至少一组三腔电解槽为大于等于两组三腔电解槽；其中各组三腔电解槽为并联的三腔电解槽组；所述并联的三腔电解槽组为每组电解腔室的输出口直接与循环水箱对应的腔室相连。

进一步地，所述三腔电解槽包括至少一组由左向右依次循环排布的负极片、隔膜、正极片以及调节负极片，且前面一组的调节负极片为下一组的负极片。

进一步地，所述隔膜为离子膜，所述离子膜将负极片与正极片形成的电解腔实现离子膜隔离。

进一步地，所述左腔室设置输出口以及输入口；其中输出口用于排出碱性液体的输出，输入口与水源相连。

一种连续生成微酸次氯酸生成器的生成方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：打开对应的水泵将让和高浓度食盐水箱中的高浓度食盐水定量进入到循环水箱的左腔室或/和右腔室，后关闭水泵。

步骤二：然后打开对应的循环水箱左右水箱进水电磁阀向水箱注水，通过水位传感器控制电磁阀的开关。

步骤三：将所有的电极片均与相应的电源相连；电解腔室1、2、3均开始进行电解；同时打开三个电解腔室对应的水泵，此时所述电解腔室1中生成碱性溶液；所述电解腔室2中生成HCl 与HClO溶液；所述电解腔室3中生成NaCl和NaClO溶液；电解腔室1、2、3中生成的溶液通过对应的水泵实现循环电解。

步骤四：通过水位传感器感应到左右腔室中的液面变化，发送信号至MCU主控芯片，MCU主控芯片发布命令至各个水泵调整其液体流速。

步骤五：当到达预设的电解时间，打开右腔室的输出口电磁阀将右腔室中的生成的微酸性次氯酸溶液输入到HClO存储水箱；同时打开左腔室的输出口电磁阀将左腔室中的液体排出。

步骤六：液位传感器显示左右腔室都排完后，设备继续重复步骤至五，实现自动连续生成；当HClO存储水箱的液位传感显示已满后停止工作。

进一步地，上述步骤中还包括检测过程；所述检测过程包括通电检测、PH值及有效氯调试检测；所述通电检测为对装置通电、通液体前，检测存储箱中的液体是否超过预设的深度；如果没有超过，进行步骤一至步骤六；所述PH值及有效氯调试检测为对通电检测后的装置第一次生成的HClO存储水箱中的HClO溶液进行PH值进行检测，如果生成的PH不在预设的范围内，则对负极片与调节负极片的电流进行相应的调节直至PH值在预设的范围，通过调节循环电解时间来调节有效氯。

3.有益效果：

（1）本装置中在电解槽中进行了相应的电解反应，并且在通入循环水箱右腔室中的溶液中的盐酸溶液与弱碱性的NaClO溶液反应再一次反应，从而有效提高了生成的氯气转换为次氯酸的效率问题，根据实践发现，采用本装置能够在相同的饱和食盐水，其生成量能够提升3至6倍。本发明提供多种电解槽连接方案，能够实现对需求量不同的场合的方案的选择。

（2）本装置中的电解槽设置三个电极，形成三个不同的生成溶液的电解腔，并且能够通过改变第三个电解腔的电流大小与时间实现改变生成液体的PH值，以及生成液体的多少。

（3）本装置中的电解腔室1、2、3对应的水泵同时打开，实现腔室中的液体循环流动，能够保证生成的溶液及时到右腔室混合，使得刚生成的高浓度酸、碱液及时得到稀释；尤其是生成的次氯酸钠进入右腔室后使腔室中的pH值得到升高，更加有利于反应：Cl₂ +H₂O = HCl + HClO 进行，可以在同等电流下得到更多的次氯酸。同时也可以使左腔室的pH呈现缓慢上升过程。

综上，本装置能够实现酸碱的循环电解，通过改变电流的大小与通电时间实现对反应的溶液的PH值以及生成液体的有效氯浓度控制。

附图说明

图1为本发明的实施结构示意图；

图2为本发明中的三腔电解槽串联时的实施例图；

图3为本发明中的三腔电解槽并联时的实施例图；

图4为本发明中的三腔电解槽中多组极片的实施例图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体的说明。

如附图1所示，一种连续生成微酸次氯酸生成器，其特征在于：包括至少一组三腔电解槽、循环水箱；所述三腔电解槽由左向右依次设置负极片、隔膜、正极片以及调节负极片；所述负极片与电源的负极相连实现带有负电；所述隔膜将负极片与正极片各自形成的电解腔实现隔膜隔离；正极片与电源的正极相连实现带有正电；所述调节负极片与电源的负极相连实现带有负电；其中负极片与隔膜之间、隔膜与正极片之间以及正极片与调节负极片之间分别为电解腔室1、电解腔室2以及电解腔室3；其中电解腔室2与电解腔室3为两个连通的电解腔；所述电解腔室1、电解腔室2以及电解腔室3的底部均设置输入口，上部均设置输出口；所述电解腔2与3的输入输出口均通过电路控制的水泵实现与循环水箱的右腔室相连；所述电解腔室1的输入输出口均通过电路控制的水泵实现与循环水箱的左腔室相连；所述循环水箱与高浓度食盐水箱通过电路控制的水泵输入高浓度食盐水；所述高浓度食盐水为饱和食盐水或者饱和度为大于70%的食盐水；所述循环水箱通过电磁阀或水泵，将右腔室生成的液体输入HClO存储水箱中；所述HClO存储水箱设置输出口；所述高浓度食盐水箱通过电磁阀与相应水源连接。

所述循环水箱的右腔室中设置水位传感器；所述水位传感器以及各个电磁阀均与MCU主控芯片相连；所述负极片与电源的负极相连的电路中设置电流自动调节电路；所述调节负极片与电源的负极相连的电路中设置电流自动调节电路；所述电流自动调节电路均与MCU控制芯片相连，实现控制极片通过的电流。

本装置采用三腔电解槽，通电后，电解腔室1发生的反应为：2H₂O + 2e = H₂↑ +2OH^-；此时，负极片与隔膜之间生成碱性溶液。电解腔室2的反应为：2Cl^- - 2e = Cl₂↑；Cl₂+ H₂O = HCl + HClO；此时正极片与隔膜之前即电解腔室2中生成的包含盐酸与次氯酸的酸性溶液。由于正极片与调节负极片之间无膜隔离，则电解腔室3发生的反应为：2Cl^- - 2e= Cl₂↑、Cl₂ +Na OH = Na Cl + Na ClO；；这样电解腔室3中就生成了NaCl和NaClO溶液，此时NaClO水解成弱碱性。通过管道将电解腔室1中生成的碱性溶液通过水泵与循环水箱的左腔室循环电解，后期可以收集该碱性溶液进行相应的使用，或者可以直接排放，其碱性很弱直接排放并没有污染。电解腔室2中生成的盐酸与次氯酸以及电解腔室中生成的弱碱性溶液均输入同一个右腔室中，在右腔室中盐酸溶液与弱碱性的NaClO溶液反应，再次生成次氯酸，调节调剂负极片通过的电流值，实现改变右腔室中pH值在预设的范围。本装置能够调节的右腔室的ph值的范围在5.0-6.8，有效氯在50ppm/L--300ppm/L。

进一步地，所述至少一组三腔电解槽为大于等于两组三腔电解槽；其中各组三腔电解槽为串联的三腔电解槽组；所述串联的三腔电解槽组为每组的相同电解腔室输入输出口依次相连，直至最后一组的三腔电解槽的输出口与循环水箱对应的腔室相连。

如附图2所示为串联的三腔电解槽组的示意图，图中仅仅表示了两种串联，通过图中可以看出通过串联将各个对应的电解腔依次相连，最后进入循环水箱的液体其浓度能够得到明显的提升，实现连续的生产，可以用于对生成的流量流速有一定要求的场合。

进一步地，所述至少一组三腔电解槽为大于等于两组三腔电解槽；其中各组三腔电解槽为并联的三腔电解槽组；所述并联的三腔电解槽组为每组电解腔室的输出口直接与循环水箱对应的腔室相连。

如附图3所示，为并联的情况。图中仅仅用两组并联进行举例。本装置中用三通并联多个电解槽，并将每个电解腔室中生成的液体均通入对应的循环水箱的不同腔室。其生成的产物能够满足需求量比较大的场合，可以根据需要并联的三腔电解槽组的组数。

进一步地，所述三腔电解槽包括至少一组由左向右依次排布的负极片、隔膜、正极片以及调节负极片，且前面一组的调节负极片为下一组的负极片。

如附图4所示，为只需要一个电解槽，其内部至少一组由左向右依次排布的负极片、隔膜、正极片以及调节负极片，且前面一组的调节负极片为下一组的负极片。在本实施例中采用的极片顺序要保证为负正负正…的顺序，即保证电解腔室1、电解腔室2以及电解腔室3中的反应方程相同。本方案不仅具有上面两个方案的优点还能够节省空间。

进一步地，所述隔膜为离子膜，所述离子膜将负极片与正极片形成的电解腔实现离子膜隔离。

进一步地，所述左腔室设置输出口以及输入口；其中输出口用于排出碱性液体的输出，输入口与水源相连。

一种连续生成微酸次氯酸生成器的生成方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：打开对应的水泵将让和高浓度食盐水箱中的高浓度食盐水定量进入到循环水箱的左腔室或/和右腔室，后关闭水泵；

步骤二：然后打开对应的循环水箱左右水箱进水电磁阀向水箱注水，通过水位传感器控制电磁阀的开关；

步骤三：将所有的电极片均与相应的电源相连；电解腔室1、2、3均开始进行电解；同时打开三个电解腔室对应的水泵，此时所述电解腔室1中生成碱性溶液；所述电解腔室2中生成HCl 与HClO溶液；所述电解腔室3中生成NaCl和NaClO溶液；电解腔室1、2、3中生成的溶液通过对应的水泵实现循环电解；

步骤四：通过水位传感器感应到左右腔室中的液面变化，发送信号至MCU主控芯片，MCU主控芯片发布命令至各个水泵调整其液体流速；

步骤五：当到达预设的电解时间，打开右腔室的输出口电磁阀将右腔室中的生成的微酸性次氯酸溶液输入到HClO存储水箱；同时打开左腔室的输出口电磁阀将左腔室中的液体排出；

步骤六：液位传感器显示左右腔室都排完后，设备继续重复步骤至五，实现自动连续生成；当HClO存储水箱的液位传感显示已满后停止工作。

进一步地，上述步骤中还包括检测过程；所述检测过程包括通电检测、PH值及有效氯调试检测；所述通电检测为对装置通电、通液体前，检测存储箱中的液体是否超过预设的深度；如果没有超过，进行步骤一至步骤六；所述PH值及有效氯调试检测为对通电检测后的装置第一次生成的HClO存储水箱中的HClO溶液进行PH值进行检测，如果生成的PH不在预设的范围内，则对负极片与调节负极片的电流进行相应的调节直至PH值在预设的范围，通过调节循环电解时间来调节有效氯。

本发明中的通过控制电流的大小实现控制PH值的原理如下：

假设：负极片与正极片之间电流为I₁；正极片与调节负极片之间电流I₂；通电时间为t；

此时正极片与膜之间生成的H⁺为下面的反应式：

；

其中离子数为：H⁺的数量为：I₁*t / 2*1.6*10^-19；

所以其摩尔浓度为：[ H⁺ ] = I₁*t / 2*1.6*10^-19*6.02*10²³；

设 K = 2*1.6*10^-19*6.02*10²²*V ≈ 1.9*10⁴*V；

则计算摩尔浓度：[ H⁺ ] = [ HClO ] = I₁*t / 1.9*10⁴*V =I₁*t / K；

正极片与调节负极片生成的NaClO反应为：

；

所以，NaClO的分子数为：I₂*t / 2*1.6*10^-19 [ NaClO ] = I₂*t / K；

NaClO 水解平衡常数为：K_h = 3.12*10^-7；

NaClO 水解方程为

所以，3.12*10^-7 = [ HClO ][ OH^- ] / [ ClO^- ]，次氯酸钠水解后溶液呈碱性。

为了得到溶液为酸性，需消除溶液中的 ClO^- ，满足

此反应，此时当I₁*t= I₂*t时正好能完全反应ClO^-。

所以，调节pH的方法就是I₁>I₂时为pH降低, I₁<I₂时为pH升高。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (6)

1.一种连续生成微酸次氯酸生成器，其特征在于：包括至少一组三腔电解槽、循环水箱；所述三腔电解槽由左向右依次设置负极片、隔膜、正极片以及调节负极片；所述负极片与电源的负极相连实现带有负电；所述隔膜将负极片与正极片各自形成的电解腔实现隔膜隔离；正极片与电源的正极相连实现带有正电；所述调节负极片与电源的负极相连实现带有负电；其中负极片与隔膜之间、隔膜与正极片之间以及正极片与调节负极片之间分别为电解腔室1、电解腔室2以及电解腔室3；其中电解腔室2与电解腔室3为两个连通的电解腔；所述电解腔室1、电解腔室2以及电解腔室3的底部均设置输入口，上部均设置输出口；所述电解腔2与3的输入输出口均通过电路控制的水泵实现与循环水箱的右腔室相连；所述电解腔室1的输入输出口均通过电路控制的水泵实现与循环水箱的左腔室相连；所述循环水箱与高浓度食盐水箱通过电路控制的水泵输入高浓度食盐水；所述高浓度食盐水为饱和食盐水或者饱和度为大于70%的食盐水；所述循环水箱通过电磁阀或水泵，将右腔室生成的液体输入HClO存储水箱中；所述HClO存储水箱设置输出口；所述高浓度食盐水箱通过电磁阀与相应水源连接；

所述循环水箱的右腔室中设置水位传感器；所述水位传感器以及各个电磁阀均与MCU主控芯片相连；所述负极片与电源的负极相连的电路中设置电流自动调节电路；所述调节负极片与电源的负极相连的电路中设置电流自动调节电路；所述电流自动调节电路均与MCU控制芯片相连，实现控制极片通过的电流。

2.根据权利要求1所述的一种连续生成微酸次氯酸生成器，其特征在于：所述至少一组三腔电解槽为大于等于两组三腔电解槽；其中各组三腔电解槽为串联的三腔电解槽组；所述串联的三腔电解槽组为每组的相同电解腔室输入输出口依次相连，直至最后一组的三腔电解槽的输出口与循环水箱对应的腔室相连。

3.根据权利要求1所述的一种连续生成微酸次氯酸生成器，其特征在于：所述至少一组三腔电解槽为大于等于两组三腔电解槽；其中各组三腔电解槽为并联的三腔电解槽组；所述并联的三腔电解槽组为每组电解腔室的输出口直接与循环水箱对应的腔室相连。

4.根据权利要求1所述的一种连续生成微酸次氯酸生成器，其特征在于：所述三腔电解槽包括至少一组由左向右依次循环排布的负极片、隔膜、正极片以及调节负极片，且前面一组的调节负极片为下一组的负极片。

5.根据权利要求1所述的一种连续生成微酸次氯酸生成器，其特征在于：所述隔膜为离子膜，所述离子膜将负极片与正极片形成的电解腔实现离子膜隔离。

6.根据权利要求1所述的一种连续生成微酸次氯酸生成器，其特征在于：所述左腔室设置输出口以及输入口；其中输出口用于排出碱性液体的输出，输入口与水源相连。

Images