一种调节酸性电解水pH值的方法及其装置与流程

一种调节酸性电解水ph值的方法及其装置
技术领域
1.本技术涉及一种调节酸性电解水ph值的方法及其装置，属于电解水技术领域。


背景技术：

2.目前制取酸性和碱性电解水的技术是将适当浓度的电解液(氯化钠溶液和/或盐酸溶液)流入电解槽中进行电解，在阳极侧氯离子失去电子生成氯气，氯气与水反应生成次氯酸和盐酸，从而在阳极侧流出具有极强杀菌、消毒作用的酸性电解水；在阴极侧h

得到电子后两两结合成氢气分子从阴极放出氢气，破坏了附近的水的电离平衡，阴极附近的oh-大量增加，使溶液中产生氢氧化钠。
3.目前现有技术主要利用直接电解电解液生成酸性电解水，其ph值较低，一般为2-3，其腐蚀性强，稳定性差，并且其生成的酸性电解水的ph值不可调，这使其应用场合受到了限制，而电解生成的碱性电解水往往被直接废弃，造成浪费甚至污染。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术提出了一种调节酸性电解水ph值的方法，其可以直接使用强碱弱酸盐混合溶液直接调节酸性电解水ph值或通过使用调节剂与电解生成的碱性电解水反应生成强碱弱酸盐混合溶液，再将强碱弱酸盐混合溶液与电解生成的酸性电解水中的盐酸反应从而调节酸性电解水的ph值，一方面能够使电解生成的碱性电解水充分利用，工艺简单，生产成本低，另一方面能消耗掉酸性电解水中的酸性较强的盐酸成分从而提升ph值，同时保留具有杀菌消毒功能的次氯酸组分，提高最终生成的酸性电解水的有效氯浓度。
5.根据本技术的一个方面，提供了一种调节酸性电解水ph值的方法，包括以下步骤：
6.(1)将电解液分别输送至电解装置的阳极室和阴极室进行电解；
7.(2)将混合液与阳极室内电解生成的酸性电解水反应，从而调节所述酸性电解水的ph值；
8.所述混合液为强碱弱酸盐混合溶液，所述酸性电解水含有盐酸和次氯酸，所述强碱弱酸盐混合溶液只与所述酸性电解水中的盐酸反应，不与次氯酸反应。
9.可选地，还包括将阴极室内电解生成的碱性电解水与调节剂反应生成所述混合液；所述电解液为氯化钠溶液和/或盐酸溶液。
10.优选地，所述电解液为氯化钠溶液。
11.可选地，所述强碱弱酸盐混合溶液为乙酸钠混合溶液或碳酸氢钠混合溶液。
12.优选地，所述调节剂为乙酸或过量二氧化碳。
13.根据本技术的另一个方面，提供了一种调节酸性电解水ph值的装置，其包括电解装置和调节装置；所述电解装置包括阳极室、阴极室、第一输送管、第二输送管和隔膜；所述调节装置包括第一存储室、第一动力装置、第三输送管、反应腔室、第四输送管和第五输送管；所述反应腔室包括第一反应室和第二反应室；所述第一存储室用于储存调节剂，所述第
一存储室通过所述第三输送管与所述第一反应室连通，所述第三输送管上设置第一动力装置，用于将所述第一存储室中的调节剂运送至第一反应室；所述阴极室通过所述第一输送管与所述第一反应室连通，以使碱性电解水与所述调节剂反应生成混合液；
14.所述第一反应室通过所述第四输送管与所述第二反应室连通，所述阳极室通过所述第二输送管与所述第二反应室连通，以使所述混合液与酸性电解水反应，以调节酸性电解水的ph值。
15.通过设置调节装置和电解装置，使电解生成的碱性电解水先与调节剂反应生成混合液，然后再使混合液与生成的酸性电解水反应，通过调节第一动力装置的供液量最终实现能够连续调节酸性电解水的ph，并且能够使碱性电解水充分利用，工艺简单，生产成本低，避免环境污染，最终调节的酸性电解水杀菌效果优异。
16.可选地，所述阴极室包括阴极电极、第一进液口和第一出液口，电解液经所述第一进液口输入至所述阴极室内，所述第一输送管与所述第一出液口相连，电解生成的碱性电解水经所述第一出液口输出至所述第一输送管；
17.所述阳极室包括阳极电极、第二进液口和第二出液口，电解液经所述第二进液口输入至所述阳极室内，所述第二输送管与所述第二出液口相连，电解生成的酸性电解水经所述第二出液口输出至所述第二输送管。
18.可选地，所述隔膜设置在所述阴极室和所述阳极室之间。隔膜可以是阴离子膜、阳离子膜、双极膜或微孔隔膜，微孔隔膜的材质可以是钛、不锈钢、氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化锆、氧化钨、碳化硅、锆石、沸石中的一种，用于使酸性电解水和碱性电解水中的离子交换，但两种电解水不会串流。
19.可选地，所述调节装置还包括循环装置，所述循环装置包括过滤装置、气泵和第六输送管，所述第一存储室通过所述第六输送管与所述气泵、所述过滤装置和所述第二反应室依次连接。
20.可选地，所述调节酸性电解水ph值的装置还包括供液装置，所述供液装置用于提供电解液；所述供液装置包括第二存储室、主连接管、第一连接管、第二连接管，所述第二存储室用于储存所述电解液，所述主连接管的进液端连接所述第二存储室，出液端通过三通与所述第一连接管和所述第二连接管的进液端连接，所述第一连接管的出液端与所述第一进液口连接，所述第二连接管的出液端与所述第二进液口连接，所述主连接管上设置第二动力装置，用于向所述阴极室和所述阳极室供给电解液。
21.可选地，所述第一动力装置和所述第二动力装置均为输送泵。
22.本技术能产生的有益效果包括但不限于：
23.1.本技术所提供的调节酸性电解水ph值的方法，其可以直接使用强碱弱酸盐混合溶液直接调节酸性电解水ph值或通过使用调节剂与电解生成的碱性电解水反应生成强碱弱酸盐混合溶液，再将强碱弱酸盐混合溶液与电解生成的酸性电解水中的盐酸反应从而调节酸性电解水的ph值，一方面能够使电解生成的碱性电解水充分利用，工艺简单，生产成本低，另一方面能消耗掉酸性电解水中的酸性较强的盐酸成分从而提升ph值，同时保留具有杀菌消毒功能的次氯酸组分，提高最终生成的酸性电解水的有效氯浓度。
24.2.本技术所提供的调节酸性电解水ph值的方法，通过使用乙酸或过量二氧化碳为调节剂，先与ph较高的碱性电解水发生反应，生成乙酸钠混合溶液或碳酸氢钠混合溶液，再
使乙酸钠混合溶液或碳酸氢钠混合溶液与酸性电解水中的盐酸反应，消耗酸性电解水中酸性较强的盐酸，从而提升酸性电解水的ph值，并且不会与酸性电解水中的杀菌消毒有效成分次氯酸反应，使调节后的ph值既能稳定在一定的ph范围内，又能保留有效杀菌消毒成分。
25.3.本技术所提供的调节酸性电解水ph值的装置，通过设置调节装置和电解装置，使电解生成的碱性电解水先与调节剂反应生成混合液，然后再使混合液与生成的酸性电解水反应，最终实现能够连续调节酸性电解水的ph，并且能够使碱性电解水充分利用，工艺简单，生产成本低，避免环境污染，最终调节的酸性电解水杀菌效果优异。
26.4.本技术所提供的调节酸性电解水ph值的装置，通过改变第一动力装置的流量，以控制向第二反应室输入混合液的ph，从而连续调节输出的酸性电解水ph值，操作简单并且准确易控。
27.5.本技术所提供的调节酸性电解水ph值的装置，当使用过量二氧化碳为调节剂时，与碱性电解水生成的为碳酸氢钠溶液，再将碳酸氢钠溶液与酸性电解水混合，盐酸与碳酸氢钠反应会生成二氧化碳，通过设置循环装置，使第二反应室内生成的二氧化碳被回收过滤再次作为调节剂进入反应，实现了二氧化碳的内循环，极大地降低了生产成本，并且环保无污染。
附图说明
28.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
29.图1为本技术实施例1涉及的调节酸性电解水ph值的装置示意图；
30.图2为本技术实施例2涉及的调节酸性电解水ph值的装置示意图；
31.图3为本技术实施例3涉及的调节酸性电解水ph值的装置示意图；
32.图4为本技术实施例2制备的酸性电解水中次氯酸占有效氯的比例随ph值的变化曲线图。
33.部件和附图标记列表：
34.1.阴极室；111.阴极电极；112.第一进液口；113.第一出液口；2.阳极室；211.阳极电极；212.第二进液口；213.第二出液口；3.第一输送管；4.第二输送管；5.隔膜；6.主连接管；7.第二存储室；8.第一连接管；9.第二连接管；10.第二动力装置；11.第一存储室；12.第三输送管；13.第一反应室；14.第四输送管；15.第二反应室；16.第五输送管；17.第一动力装置；18.过滤装置；19.气泵；20.第六输送管；21.反应腔室；22.储液罐；23.液体泵。
具体实施方式
35.为了更清楚的阐释本技术的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
36.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开
的具体实施例的限制。
38.另外，在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
42.首先，本技术阴极室和阳极室之间的隔膜用于使酸性电解水和碱性电解水中的离子交换，使两种电解水不会串流。本领域技术人员可以根据实际需求进行调整，比如去掉隔膜，即采用无膜电解槽进行电解，其输出的电解液为次氯酸钠溶液，再通过加入二氧化碳或乙酸溶液，碳酸或乙酸与次氯酸钠反应生成次氯酸，最终输出的酸性电解水的ph值为5-7。
43.本技术中以采用隔膜电解为例进行说明，隔膜可以是阴离子膜、阳离子膜、双极膜或微孔隔膜，微孔隔膜的材质可以是钛、不锈钢、氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化锆、氧化钨、碳化硅、锆石、沸石中的一种，微孔隔膜的孔径本领域技术人员可以根据实际工艺需求进行调整，下述实施例1-3和对比例1中均使用钛材质的微孔隔膜为例，本技术包括但不限于以上方式。
44.具体地，反应腔室的具体形式不做限定，可以为一个单独的容器也可以是一段管道，下面以反应腔室为一个单独的容器为例进行叙述，本技术包括但不限于以上方式。
45.实施例1制备酸性电解水1#
46.参考图1，本技术的实施例1公开了一种调节酸性电解水ph值的装置，其包括电解装置和调节装置；电解装置包括阳极室2、阴极室1、第一输送管3、第二输送管4和隔膜5；调节装置包括第一存储室11、第三输送管12、第一反应室13、第四输送管14、第二反应室15和第五输送管16；第一存储室11用于储存调节剂，第一存储室11通过第三输送管12与第一反应室13连通，第三输送管12上设置第一动力装置17，用于将第一存储室11中的调节剂运送
至第一反应室13；阴极室1通过第一输送管3与第一反应室13连通，以使碱性电解水与调节剂反应生成混合液；第一反应室13通过第四输送管14与第二反应室15连通，阳极室2通过第二输送管4与第二反应室15连通，以使混合液与酸性电解水反应，以调节酸性电解水的ph值。
47.本技术的调节酸性电解水ph值的装置通过设置调节装置和电解装置，使电解生成的碱性电解水先与调节剂反应生成混合液，然后再使混合液与生成的酸性电解水反应，最终实现能够连续调节酸性电解水的ph，并且能够使碱性电解水充分利用，工艺简单，生产成本低，避免环境污染，最终调节的酸性电解水杀菌效果优异。
48.作为一种实施方式，阴极室1包括阴极电极111、第一进液口112和第一出液口113，电解液经第一进液口112输入至阴极室1内，第一输送管3与第一出液口113相连，电解生成的碱性电解水经第一出液口113输出至第一输送管3；
49.阳极室2包括阳极电极211、第二进液口212和第二出液口213，电解液经第二进液口212输入至阳极室2内，第二输送管4与第二出液口213相连，电解生成的酸性电解水经第二出液口213输出至第二输送管4。
50.具体地，阳极电极211和阴极电极111材料不做限定，均为本领域常规使用的电极材料。第一输液管3、第二输液管4、第三输液管12、第四输液管14和第五输液管16的材质为塑料材质，具体为聚丙烯材质。
51.具体地，隔膜5设置在阴极室1和阳极室2之间。
52.进一步地，调节酸性电解水ph值的装置还包括供液装置，供液装置用于提供电解液；供液装置包括第二存储室7、主连接管6、第一连接管8、第二连接管9，第二存储室7用于储存电解液，主连接管6的进液端连接第二存储室7，出液端通过三通与第一连接管8和第二连接管9的进液端连接，第一连接管8的出液端与第一进液口112连接，第二连接管9的出液端与第二进液口212连接，主连接管6上设置第二动力装置10，用于向阴极室1和阳极室2供给电解液。
53.具体地，第一动力装置17和第二动力装置10均为输送泵。
54.通过改变第一动力装置17的流量，以控制向第二反应室15输入混合液的ph，可以连续调节输出的酸性电解水ph值，操作简单并且准确易控。
55.本技术的实施例1还公开了一种调节酸性电解水ph值的方法，包括以下步骤：
56.(1)第二存储室7内溶液为质量浓度0.05％氯化钠溶液，将氯化钠溶液等量输送至电解装置的阳极室2和阴极室1进行电解；
57.(2)第一存储室11内溶液为乙酸溶液，将阴极室1内电解生成的碱性电解水与乙酸反应生成乙酸钠混合液；
58.(3)将乙酸钠混合液与阳极室2内电解生成的酸性电解水反应，从而调节酸性电解水的ph值；
59.乙酸钠混合溶液为强碱弱酸盐混合溶液，因为乙酸酸性比盐酸弱，比次氯酸强，所以乙酸钠混合溶液只与酸性电解水中的盐酸反应，不与次氯酸反应，乙酸钠与盐酸反应生成乙酸和氯化钠，盐酸被消耗，因此使最终酸性电解水的ph值升高。
60.本实施例1最终调节至输出的酸性电解水的ph值为5.5，在第五输送管16的管道出水口取100ml调节ph值后的酸性电解水作为酸性电解水1#。
61.实施例2制备酸性电解水2#
62.参考图2，本技术实施例2公开了另一种调节酸性电解水ph值的装置，其与实施例1中的装置不同之处在于调节装置还包括循环装置，循环装置包括过滤装置18、气泵19和第六输送管20，第一存储室11通过第六输送管20与气泵19、过滤装置18和第二反应室15依次连接，其他部分均与实施例1中的装置相同。
63.本技术的实施例2还公开了一种调节酸性电解水ph值的方法，包括以下步骤：
64.(1)第二存储室7内溶液为质量浓度0.05％氯化钠溶液，将氯化钠溶液等量输送至电解装置的阳极室2和阴极室1进行电解；
65.(2)第一存储室11内为二氧化碳气体，将阴极室1内电解生成的碱性电解水与过量二氧化碳反应生成碳酸氢钠混合液；
66.(3)将碳酸氢钠混合液与阳极室2内电解生成的酸性电解水反应，从而调节酸性电解水的ph值；
67.过量二氧化碳与碱性电解水反应生成碳酸氢钠混合液，生成的碳酸氢钠混合溶液为强碱弱酸盐混合溶液，因为碳酸酸性比盐酸弱，比次氯酸强，碳酸钠可与次氯酸反应，但碳酸氢钠不能与次氯酸反应，所以碳酸氢钠混合溶液只与酸性电解水中的盐酸反应，不与次氯酸反应，碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳、氯化钠和水，盐酸被消耗，因此使最终酸性电解水的ph值升高。
68.具体地，通过气泵19驱动使第二反应室15中的气体经第六输送管20、过滤装置18进入到第一存储室11中，过滤装置18为充满饱和碳酸氢钠溶液的过滤盒，因为第二反应室15中不仅产生二氧化碳气体，还会有少量的hcl挥发，因此设置过滤装置18为饱和碳酸氢钠溶液的过滤盒可以过滤掉挥发的hcl，最大程度上减少二氧化碳的损失。
69.作为一种未示出的实施方式，第二反应室15侧壁设有液位传感器和控制模块，液位传感器与气泵19和控制模块电连接，当第二反应室15内的液位等于或高于液位传感器的位置时，气泵19停止抽气；当第二反应室15内的液位低于液位传感器的位置时，气泵19开始抽气。
70.通过设置循环装置，使第二反应室15内生成的二氧化碳被回收过滤再次作为调节剂进入反应，实现了二氧化碳的内循环，极大地降低了生产成本，并且环保无污染。
71.本实施例2最终调节至输出的酸性电解水的ph值为5.5，在第五输送管16的管道出水口取100ml调节ph值后的酸性电解水作为酸性电解水2#。
72.实施例3
73.参考图3，本领域技术人员可以根据实际工艺需求对本装置进行调整，比如当电解生成的碱性电解水有其他用处时，可以单独配置碳酸氢钠溶液或乙酸钠溶液取代前面的步骤，直接与酸性电解水反应，调节输出的酸性电解水的ph值。
74.本实施例是以单独配制固定浓度的碳酸氢钠溶液或乙酸钠溶液直接与酸性电解水混合反应为例，配制好的碳酸氢钠溶液或乙酸钠溶液可以储存在储液罐22或者管道中，不做具体限定，本实施例以碳酸氢钠溶液或乙酸钠溶液储存在储液罐22中为例，通过液体泵23控制流量，碳酸氢钠溶液或乙酸钠溶液在反应腔室21中与酸性电解水反应，最终输出调节ph值后的酸性电解水，碳酸氢钠溶液或乙酸钠溶液具体浓度根据现场需求配制，本技术包括但不限于以上方式。
75.对比例1制备对比酸性电解水1#
76.对比例1与实施例1的不同之处在于，不使用调节装置，电解生成的碱性电解水直接排出，采用外加碱罐连接第二反应室15，配制浓度为1mol/l的氨水溶液，调节输出的酸性电解水的ph值为5.5，在第五输送管16的管道出水口取100ml调节ph值后的酸性电解水作为对比酸性电解水1#。
77.实施例3有效氯浓度、杀菌效果测试及次氯酸占有效氯的比例测定
78.1.检验方法：(1)根据gb/t 36758-2018《含氯消毒剂卫生要求》中附录a有效氯含量的测定方法分别测定酸性电解水1#-2#与对比酸性电解水1#的有效氯浓度；根据gb/t 36758-2018《含氯消毒剂卫生要求》中附录c次氯酸含量的测定方法测定酸性电解水2#的次氯酸占有效氯的比例，并调节不同ph绘制变化曲线，结果如图4所示。
79.(2)根据2019年版《消毒技术规范》进行杀菌实验，实验用菌株为金黄色葡萄球菌(atcc6538)、大肠杆菌(8099)、铜绿假单胞菌(atc15442)，作用时间1分钟。
80.2.有效氯浓度及杀菌效果的检测结果如表1所示：
81.表1
82.序号有效氯浓度(ppm)杀菌率(％)酸性电解水1#8099.999酸性电解水2#8599.999对比酸性电解水1#5095.010
83.结果表明，使用本技术限定的方法调节ph值后的酸性电解水有效氯浓度高，在80ppm以上，杀菌效果优异，并且根据图4可以看出，本技术所调节ph值后的酸性电解水在ph值2.6-6.4之间次氯酸含量占比非常高，均在90％以上，而次氯酸的杀菌效果远高于次氯酸钠及其它成分，因此杀菌效果非常优异；并且其高次氯酸含量的ph值范围宽，说明次氯酸成分能够稳定存在于本技术所制备的酸性电解水中。
84.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
85.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。