一种次氯酸钠发生器的制作方法

1.本发明涉及电解设备技术领域，尤其涉及一种次氯酸钠发生器。


背景技术：

2.次氯酸钠溶液作为一种真正高效、广谱、安全的强力灭菌、杀毒药剂，它同水的亲和性好，能与水以任意比例互溶，不存在液氯、二氧化氯等药剂的安全隐患，且其消毒效果被公认为与氯气相当。因次氯酸钠易分解、不易保存与运输，因而消杀现场(消毒与杀微生物)现场多采用次氯酸钠发生器现场制备。盐水型次氯酸钠发生器以浓度为3wt％～5wt％的食盐水与电作为原材料，现场制取一定浓度的次氯酸钠溶液。现用盐水型次氯酸钠发生器存在以下问题：
3.1、电解出口温度高问题。在入口食盐水温度高时，因电解过程中电解液阻抗与电解过程形成的气液混合物增大电解液阻抗，电解过程中会产生大量热使电解液温度升高，其加速了次氯酸钠溶液的降解，因而需保证电解过程中电解液温度不至于过高。
4.2、电解液入口温度低问题。在入口盐水温度低时，因低温下，析氯电极更易发生析氧反应，该过程加速了析氯电极涂层的脱落，减少了电极使用寿命。
5.3、次氯酸钠发生器电耗与盐耗高问题。因发生器运行过程副产物存在氢气，氢气不及时排出增加电解液阻抗，进而增加电解电压与降低电解效率。为保证电解电耗，一般发生设备中盐水浓度通常为3wt％，其氯根离子转化为次氯酸根转化率低。为此，我们提出一种次氯酸钠发生器。


技术实现要素：

6.基于背景技术存在的技术问题，提供一种能够解决电解出口温度高、入口温度低且盐耗与电耗低的专用盐水型次氯酸钠发生器。
7.本发明提供如下技术方案：一种次氯酸钠发生器，包括电解槽组件、盐水箱和清水箱，所述电解槽组件包括电解槽体、安装于电解槽体内的换热元件及安装于换热元件内的电极组件；
8.所述盐水箱的盐水进水管与若干电极组件、次氯酸钠出口管形成串联结构，所述电极组件电解的次氯酸钠溶液经次氯酸钠出口管流向加药点或储罐；
9.所述清水箱通过冷却水进口管与若干电解槽体内的换热元件串联，所述换热元件中的冷却水经过冷却水出口管流入盐水箱中。
10.优选的，所述冷却水进口管、冷却水出口管、次氯酸钠出口管、盐水进水管上均设置有温度监测装置。
11.优选的，所述冷却水进口管上还设置有用于调节流量变化的电动调节阀以及用于监测流量变化的流量监测装置。
12.优选的，所述盐水进水管上还设置有流量监测装置与压力监测装置。
13.优选的，所述电解槽体包括槽体本体、电解液进出口、冷却液进出口和排氢口，所
述排氢口位于槽体本体正上方，且接口位置由槽体本体伸入电极组件上方。
14.优选的，所述电解槽体还包括温度与液位监测装置，所述温度与液位监测装置安装于槽体正上方，其探头由槽体本体延伸至电极组件中部。
15.优选的，所述换热元件包括与电解液进行热交换的换热管及与槽体本体形成密封的折流元件，所述折流元件将槽体本体与换热管之间隔离为若干室，每个折流元件上均有过流口，若干室之间过流口在圆周方向成一定角度，保证两个过流口在圆周方向无重叠。
16.优选的，所述电极组件包括阳极组件、密封隔板、除氢膜元件、双极性电极、阴极组件；所述阳极组件与整流单元阳极相连，其由若干阳极并联而成；所述阴极组件与整流单元阴极相连，其由若干阴极并联而成；所述双极性电极与阳极组件正对部分为双极性电极阴极部分，与阴极组件正对部分为双极性电极阳极部分。
17.优选的，所述密封隔板与换热管形成密封结构，将电极组件分解为若干个电解室，电解液仅能从电极之间通过；所述密封隔板正上方设置有用于将氢气汇集并排出的排氢孔；所述密封隔板正下方设置有用于排出电解废液的排污孔。
18.优选的，所述除氢膜元件通过安装孔安装于阴极与阳极之间，对阴阳极进行隔离，所述除氢膜元件中的中间隔膜用于通过氢气泡，且两个除氢膜元件允许通过气泡的方向分别为垂直方向与水平方向。
19.本发明的有益效果：
20.1、通过电解液入口温度监测，当入口温度低时，冷却水从盐水箱定量抽取盐水，通过换热元件与电解液进行热交换，提高盐箱内水温，进而提高入口温度。
21.2、换热元件上折流装置能有效的降低电解液出口温度，且通过对电解液温度的监测，对冷却水流量进行反馈调节，可有效控制电解液温度。
22.3、电极组件上方安装液位监测装置保证电解反应安全。
23.4、电极组件与换热管的安装方式，提高了电解效率且降低。电解过程中产生的氢气通过排氢膜元件快速汇集与电极组件顶部通过排氢口排出，减小降低了设备的电耗。
24.5、因排氢装置的设置，电解入口盐水浓度可降低，从而减小设备盐耗。
附图说明
25.图1为本发明结构示意图；
26.图2为本发明换热元件结构示意图；
27.图3为本发明图2中a
‑
a的剖面图；
28.图4为本发明电极组件结构示意图；
29.图5为本发明电极组件的侧视图；
30.图6为本发明除氢膜元件结构示意图；
31.图7为本发明除氢膜元件侧视图。
32.图中：1、电解槽组件；1.1、电解槽体；1.1a、槽体本体；1.1b、排氢口；1.1c、液位监测装置；1.2、换热元件；1.2a、换热管；1.2b、折流元件；1.2c、过流口；1.3、电极组件；1.3a、阳极组件；1.3b、密封隔板；1.3c、除氢膜元件；1.3d、双极性电极、1.3e、阴极组件；1.3f、排污孔；1.3g、排氢孔；2、盐水箱；3、清水箱；4、冷却水进口管；5、冷却水出口管；6、盐水进水管；7、次氯酸钠出口管；8、安装孔；9、中间隔膜。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种次氯酸钠发生器，包括电解槽组件1、盐水箱2和清水箱3，电解槽组件1包括电解槽体1.1、安装于电解槽体1.1内的换热元件1.2及安装于换热元件1.2内的电极组件1.3；
35.盐水箱2的盐水进水管6与若干电极组件1.3、次氯酸钠出口管7形成串联结构，电极组件1.3电解的次氯酸钠溶液经次氯酸钠出口管7流向加药点或储罐；
36.清水箱3通过冷却水进口管4与若干电解槽体1.1内的换热元件1.2串联，换热元件1.2中的冷却水经过冷却水出口管5流入盐水箱2中。
37.冷却水进口管4、冷却水出口管5、次氯酸钠出口管7、盐水进水管6上均设置有温度监测装置。冷却水进口管4上还设置有用于调节流量变化的电动调节阀以及用于监测流量变化的流量监测装置。盐水进水管6上还设置有流量监测装置与压力监测装置。
38.使用时，打开盐水进水管6，盐水进水管6设置有温度监测、流量监测与压力监测装置，当入口温度不低于限定值时，电解液经盐水进水管6进入电极组件1.3中，开启整流柜并输入电流进行电解反应，电解过程中电极阴极产生氢气，阳极产生氯气，氯气与电解过程中产生的氢氧化钠反应生成次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液经电解槽出口、次氯酸钠出口管7后输送至加药点或储罐。次氯酸钠出口管7上装有温度监测装置，监测装置将温度信号反馈至上位机。上位机收到出口温度信号开启冷却水进口管4，此时若次氯酸钠出口温度高于设定，则开启电动调节阀，由清水箱3作为进水口，调整入水口流量，若温度在设定范围内，则保持冷却水进水流量。冷却水经冷却水进口管4进入换热元件1.2进行热交换降低电解液温度进入冷却水出口管5，冷却水出口管5上设置有温度监测装置，最终冷却水进入清水箱3中。
39.盐水进水管6温度低于限定值下限时，上位机收到入口温度反馈信号，开启冷却水进口管4，并降低盐水进水管6流量，冷却水从盐水箱2进水，调整冷却水流量，冷却水经换热器热交换后，温度升高，经冷却水出口管5后回至盐水进水管6位置。
40.电解槽体1.1包括槽体本体1.1a、电解液进出口、冷却液进出口和排氢口1.1b，排氢口1.1b位于槽体本体1.1a正上方，且接口位置由槽体本体1.1a伸入电极组件1.3上方。电解过程中产生的氢气通过除氢膜元件1.3c快速汇集与电极组件1.3顶部通过排氢口1.1b排出，减小降低了设备的电耗。
41.电解槽体1.1还包括温度与液位监测装置1.1c，温度与液位监测装置1.1c安装于槽体正上方，其探头由槽体本体1.1a延伸至电极组件1.3中部。电极组件1.3上方安装温度与液位监测装置1.1c保证电解反应安全。
42.如图2和3所示，换热元件1.2包括与电解液进行热交换的换热管1.2a及与槽体本体1.1a形成密封的折流元件1.2b，折流元件1.2b将槽体本体1.1a与换热管1.2a之间隔离为若干室，每个折流元件1.2b上均有过流口1.2c，若干室之间过流口1.2c在圆周方向成一定角度，保证两个过流口1.2c在圆周方向无重叠。
43.换热元件1.2通过若干折流元件1.2b与槽体本体1.1a配合保证其在槽体本体1.1a内径向安装，通过端面位置与槽体本体1.1a端面安装保证其轴向安装，且若干折流元件1.2b与槽体本体1.1a形成若干密封隔离室，保证换热效率。且折流元件1.2b在圆周方向成一定角度，对水流起折流作用，延长了热交换时间，进而提高了热交换效率。
44.为了提高热交换效果，换热管1.2a采用芯体为纯铜，外表以纯钛进行包裹，相比于不锈钢或纯钛，能有效提高换热效率。因换热管1.2a内壁电解发生场所，电解过程中杂散电流会腐蚀表面钛材，因而对换热管1.2a内壁采用钌铱涂层，方式铜钛合金管被腐蚀。
45.如图4和5所示，电极组件1.3包括阳极组件1.3a、密封隔板1.3b、除氢膜元件1.3c、双极性电极1.3d、阴极组件1.3e；阳极组件1.3a与整流单元阳极相连，其由若干阳极并联而成；阴极组件1.3e与整流单元阴极相连，其由若干阴极并联而成；双极性电极1.3d与阳极组件1.3a正对部分为双极性电极1.3d阴极部分，与阴极组件1.3e正对部分为双极性电极1.3d阳极部分。电解稀盐水是通过电极组件1.3实现的，因此电极组件1.3的设计也十分重要。
46.各个电极之间是相互平行并具有一定间隙，通过除氢膜元件1.3c保证各平行电极之间间距。当向电极组件1.3之间通入稀盐水时，电极会导通。其中，双极性电极1.3d虽未与电源直接连接，但是在感应电荷原理的作用下，其两端分别带上了正负电荷，从而与水路形成回路，电流从高电位流向低电位，分别经过阳极组件1.3a、双极性阴极部分、双极性阳极部分、阴极组件1.3e形成回路，电极之间为串联结构。
47.阳极组件1.3a的端部通过电缆直接与整流柜正极相连，阴极组件1.3e端部通过电缆与整流柜负极相连。电极中部安装有温度与液位探头，当电解过程中流量降低或出现阀门故障，导致电解过程中流量降低，电解液温度快速上身时，上位机将对设备进行故障报警并对电源进行断电，从而保证设备的安全稳定运行。
48.密封隔板1.3b与换热管1.2a形成密封结构，将电极组件1.3分解为若干个电解室，电解液仅能从电极之间通过；密封隔板1.3b正上方设置有用于将氢气汇集并排出的排氢孔1.3g；密封隔板1.3b正下方设置有用于排出电解废液的排污孔1.3f。
49.电极组件1.3上密封隔板1.3b将电极组件1.3分割为若干电解室，且通过密封元件保证每个电解室之间相互独立，电解液仅能通过电极之间的间隙通过，从而保证电解过程中电解效率。
50.在电解反应过程中所产生的氢气，从电极阴极释放，因氢气密度低于液体，部分氢气将快速向电极顶端上升并停留于顶部，若未能快速将氢气从顶部排出，大部分氢气在压力作用下将与电解液形成气液混合物，增大电解液阻抗。电解液的阻抗增加，不仅提高了电解过程中的电解电压，而且使大量电能转化为热能，降低设备的效率。因电解反应中，析氯电极电解电压低于析氧反应电解电压，若电解电压过于定值将不利于析氯反应，因而在不做单独排氢情况下，入口盐水浓度要求高于3wt％，该情况极大的增大了设备盐耗。
51.如图6和7所示，除氢膜元件1.3c通过安装孔8安装于阴极与阳极之间，对阴阳极进行隔离，除氢膜元件1.3c中的中间隔膜9用于通过氢气泡，且两个除氢膜元件1.3c允许通过气泡的方向分别为垂直方向与水平方向。
52.电极密封隔板1.3b顶端开孔，且顶端与槽体本体1.1a的排氢口1.1b相连。电解过程中产生的部分氢气从溶液中快速溢出，并通过排氢口1.1b快速从槽体内溢出；部分氢气与电解液组成气液混合物。
53.电极组件1.3中除氢膜元件1.3c安装于电极阴极与阳极间隙，且前后两除氢膜元件1.3c允许通过方向为垂直方向与水平方向即前后除氢膜之间成90
°
夹角，通过紧固件夹紧除氢膜安装位置后可保正随着电解反应的进行电极之间保持着稳定的间距。同时，除氢膜元件1.3c安装材料采用耐腐蚀、绝缘性能好、且耐热性能良好的塑料材料加工而成。电解液所形成的气液混合物在依次经过两相邻除氢膜元件1.3c后，可快速清除电解液中混合之氢气，该部分氢气快速上升至电极顶部，并最终由排氢口1.1b排出。
54.电解过程中会随着氢气的排出电解液液位会有所变化，为保证电极安全运行，在电极组件1.3中部安装有温度与液位监测装置1.1c，当液位低于定值时设备报警并停机，保证设备的正常运行。
55.因电解过程所产生氢气及时排出，且调整电极间距，电解电压较低，此时可降低设备入口盐水浓度，进而减小设备盐耗。
56.本发明中，通过电解液入口温度监测，当入口温度低时，冷却水从盐水箱2定量抽取盐水，通过换热元件1.2与电解液进行热交换，提高盐箱内水温，进而提高入口温度。通过换热元件1.2上的折流装置能有效的降低电解液出口温度，且通过对电解液温度的监测，对冷却水流量进行反馈调节，可有效控制电解液温度。
57.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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。