电解水垢实验装置的制作方法

本实用新型涉及建筑技术领域，尤其是涉及一种电解水垢实验装置。

背景技术：

工业循环冷却水系统在运行过程中管壁上会产生结垢现象，结垢物质会堵塞系统，影响传热效率，造成能源损失。

目前工业循环水预防结垢的方式主要用药剂除垢和电解除垢，电解除垢是一种新型的循环水除垢、杀菌、缓蚀方法。目前常见的电解除垢系统，一般是圆筒状的，筒的内壁为阴极，筒中间为阳极，极板固定，因此不利于探究极板材料、极板间距等因素对不同水的结垢性能的影响，而且此类除垢系统对于不同水质指标的循环水，不能满足除垢指标可调控的要求。如专利申请号200910059929.0，发明名称为“循环水电解除垢方式及除垢方法”的中国专利公开了一种电解除垢装置，该装置进行水处理时，由于阴阳极的材质及间距是固定的，所以只能通过调控电流的大小来确定合适的工艺条件，一定程度上限制了其应用的灵活性。因此需要一种极板材料可换、极板数目可变、极板间距可调的电解除垢装置，以探究极板材料、极板间距离等因素对不同水质的结垢性能的影响；进而根据探究结果选择适合不同水质的除垢极板材料，设定合适的极板间距离，以满足不同循环水的除垢指标不同的要求。

因此，针对上述问题本实用新型急需提供一种新型循环水电解除垢装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新的电解水垢实验装置，通过对应设置的所述第一极板槽和所述第二极板槽，以解决现有技术中存在的极板材料不能随时更换、极板间距不可调的技术问题。

本实用新型提供的一种电解水垢实验装置，包括上部的矩形筒和设置于该矩形筒下端的锥形筒；所述矩形筒通过设置于筒壁上的进水口与外部供水源连通，通过设置于筒壁上的出水口与外部排水管连通；所述锥形筒的底端为排污口，所述排污口上设置有截止阀；所述矩形筒内并排设置有多个用于插装矩形电极板的插槽。

进一步地，所述插槽包括设置于所述矩形筒左侧的内壁上的第一极板槽和设置于所述矩形筒右侧的内壁上的第二极板槽，所述第一极板槽与所述第二极板槽对应设置，各所述电极板的两侧边分别对应插入所述第一极板槽和所述第二极板槽内。

进一步地，所述进水口设置于所述矩形筒前侧的下部，所述出水口设置于所述矩形筒后侧的上部。

进一步地，还包括设置于所述矩形筒内的布水管，所述布水管所在的平面垂直于所述电极板所在的平面；所述布水管包括一个进水管、一个分流管和至少两个出水管，所述进水口通过所述进水管与所述分流管的进水端连通，各所述出水管的进液端均与所述分流管连通；所述进水管和各所述出水管上均等距离间隔设置有多个出水孔。

进一步地，所述矩形筒内还设置有极板除垢机构，所述极板除垢机构包括分设于所述电极板前后两侧的两个刮刀，设置于所述矩形筒上端的驱动电机和连接两所述刮刀与所述驱动电机的伸缩臂。

进一步地，外部供水源通过供水泵与所述进水口连通。

进一步地，各所述插槽等距离间隔设置。

进一步地，相邻两所述插槽的轴线间的距离为1cm-5cm。

进一步地，相邻两所述出水孔的轴线间的距离为0.5cm-5cm。

本实用新型提供的一种电解水垢实验装置与现有技术相比具有以下进步：

1、本实用新型采用包括上部的所述矩形筒和设置于该矩形筒下端的所述锥形筒；所述矩形筒通过设置于筒壁上的所述进水口与外部供水源连通，通过设置于筒壁上的所述出水口与外部排水管连通；所述锥形筒的底端为所述排污口，所述排污口上设置有所述截止阀；所述矩形筒内并排设置有多个用于插装矩形所述电极板的所述插槽的设计；选择矩形的所述电极板的设计，增大了电极板与水的接触面积，阴极面积增大，有利于增加除垢速率，阳极面积增大，有利于阳极表面生成·OH、ClO^-等杀菌物质，更好的起到杀菌效果；解决了现有的圆柱形电极柱与水接触面积小，对水中离子的吸附能力小，当电极柱表面吸附部分离子时，会阻挡电子的释放，影响实验结果的准确性；与由于所述电极板是可拆卸的，可选择插入不同材质的所述电极板，所以可以探究不同材质的所述电极板对除垢效果的影响；同时与阳极连接的所述电极板的数量和与阴极连接的所述电极板的数量也可随意选择，所以也可以探究不同数量的阳极电极板或阴极电极板对除垢效果的影响。

2、本实用新型采用所述矩形筒左侧的内壁上并排设置有多个所述第一极板槽，所述矩形筒右侧的内壁上并排设置有多个所述第二极板槽，各所述第一极板槽与各所述第二极板槽一一对应设置，各所述电极板的两侧边分别对应插入所述第一极板槽和所述第二极板槽内；各所述电极板顶端均设置有导线接线柱的设计；可将各所述电极板插入任意一组对应设置的所述第一极板槽与所述第二极板槽内；探究不同极板间距离对除垢效果的影响。

3、本实用新型采用所述进水口设置于所述矩形筒前侧的下部，所述出水口设置于所述矩形筒后侧的上部的设计；使所述进水口和所述出水口分别设置于所述矩形筒相对的两边上，且所述进水口中所述出水口上方，可使水与各所述电极板充分接触，增加测试或工程应用中除垢的有效性。

4、本实用新型采用还包括设置于所述矩形筒内的布水管，所述布水管所在的平面垂直于所述电极板所在的平面；所述布水管包括一个进水管、一个分流管和至少两个出水管，所述进水口通过所述进水管与所述分流管的进水端连通，各所述出水管的进液端均与所述分流管连通；所述进水管和各所述出水管上均等距离间隔设置有多个出水孔的设计；有利于每个所述电极板之间进入的水是均匀的，水的均匀分布有利于避免除垢过程中存在水流死角，影响除垢效率的问题，有利于提高电流的利用率和除垢的时空效率。

5、本实用新型采用所述矩形筒内还设置有极板除垢机构，所述极板除垢机构包括分设于所述电极板前后两侧的两个刮刀，设置于所述矩形筒上端的驱动电机和连接两所述刮刀与所述驱动电机的伸缩臂的设计；可清除阴极上集聚的水垢，避免水垢在极板表面堆积，影响导电效果，进而影响本实用新型中测试或工程应用中的除垢效果。

6、本实用新型采用外部供水源通过供水泵与所述进水口连通的设计；根据水质的不同调节进水流量，进而可控的调节循环水与极板的接触时间，达到最好的除垢效果。当出水流量一定时，可以调节电极片数量、电极间距、电流及电压大小，实现预期的除垢效果；当电极片数量、电极间距、电流及电压大小一定时，可以调节出水流量的大小，实现预期的除垢效果；可见，这种设计更加适用于不同要求、不同水质情况的工程应用，具有很强的普适性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的结构示意图(剖视图)；

图3为本实用新型的俯视图(剖视图)；

图4为本实用新型中所述布水管的结构示意图；

图5为图3中A的局部放大图；

图中箭头方向表示水流方向。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1、图2、图3所示，本实施例提供的电解水垢实验装置包括上部的矩形筒11和设置于该矩形筒下端的锥形筒12；所述矩形筒通过设置于筒壁上的进水口101与外部供水源连通，通过设置于筒壁上的出水口102与外部排水管连通；所述锥形筒的底端为排污口103，所述排污口上设置有截止阀104；所述矩形筒内并排设置有多个用于插装矩形电极板2的插槽E。

本实用新型采用包括上部的所述矩形筒和设置于该矩形筒下端的所述锥形筒；所述矩形筒通过设置于筒壁上的所述进水口与外部供水源连通，通过设置于筒壁上的所述出水口与外部排水管连通；所述锥形筒的底端为所述排污口，所述排污口上设置有所述截止阀；所述矩形筒内并排设置有多个用于插装矩形所述电极板的所述插槽的设计；选择矩形的所述电极板的设计，增大了电极板与水的接触面积，阴极面积增大，有利于增加除垢速率，阳极面积增大，有利于阳极表面生成·OH、ClO^-等杀菌物质，更好的起到杀菌效果；解决了现有的圆柱形电极柱与水接触面积小，对水中离子的吸附能力小，当电极柱表面吸附部分离子时，会阻挡电子的释放，影响实验结果的准确性；与由于所述电极板是可拆卸的，可选择插入不同材质的所述电极板，所以可以探究不同材质的所述电极板对除垢效果的影响；同时与阳极连接的所述电极板的数量和与阴极连接的所述电极板的数量也可随意选择，所以也可以探究不同数量的阳极电极板或阴极电极板对除垢效果的影响。

参见图3、图5所示，本实施例所述插槽E包括设置于所述矩形筒左侧的内壁上的第一极板槽105和设置于所述矩形筒右侧的内壁上的第二极板槽106，所述第一极板槽与所述第二极板槽对应设置，各所述电极板2的两侧边分别对应插入所述第一极板槽和所述第二极板槽内；各所述电极板顶端均设置有导线接线柱201。

本实用新型采用所述矩形筒左侧的内壁上并排设置有多个所述第一极板槽，所述矩形筒右侧的内壁上并排设置有多个所述第二极板槽，各所述第一极板槽与各所述第二极板槽一一对应设置，各所述电极板的两侧边分别对应插入所述第一极板槽和所述第二极板槽内；各所述电极板顶端均设置有导线接线柱的设计；可将各所述电极板插入任意一组对应设置的所述第一极板槽与所述第二极板槽内；探究不同极板间距离对除垢效果的影响。

参见图2、图3所示，本实施例中所述进水口101设置于所述矩形筒前侧的下部，所述出水口102设置于所述矩形筒后侧的上部；所述进水口设置于所述出水口的对侧的下方。

本实用新型采用所述进水口设置于所述矩形筒前侧的下部，所述出水口设置于所述矩形筒后侧的上部的设计；使所述进水口和所述出水口分别设置于所述矩形筒相对的两边上，且所述进水口中所述出水口上方，可使水与各所述电极板充分接触，增加测试或工程应用中除垢的有效性。

参见图2、图4所示，本实施例还包括设置于所述矩形筒内的布水管3，所述布水管3所在的平面垂直于所述电极板所在的平面；所述布水管包括一个进水管301、一个分流管302和两个出水管303，所述进水口101通过所述进水管与所述分流管的进水端304连通，各所述出水管的进液端305均与所述分流管连通；所述进水管和各所述出水管上均等距离间隔设置有多个出水孔306。

本实用新型采用还包括设置于所述矩形筒内的布水管，所述布水管所在的平面垂直于所述电极板所在的平面；所述布水管包括一个进水管、一个分流管和至少两个出水管，所述进水口通过所述进水管与所述分流管的进水端连通，各所述出水管的进液端均与所述分流管连通；所述进水管和各所述出水管上均等距离间隔设置有多个出水孔的设计；有利于每个所述电极板之间进入的水是均匀的，水的均匀分布有利于避免除垢过程中存在水流死角，影响除垢效率的问题，有利于提高电流的利用率和除垢的时空效率。

参见图2、图3、图5所示，本实施例所述矩形筒内还设置有极板除垢机构，所述极板除垢机构包括分设于所述电极板前后两侧的两个刮刀401，设置于所述矩形筒上端的驱动电机402和连接两所述刮刀与所述驱动电机的伸缩臂403。

本实用新型采用所述矩形筒内还设置有极板除垢机构，所述极板除垢机构包括分设于所述电极板前后两侧的两个刮刀，设置于所述矩形筒上端的驱动电机和连接两所述刮刀与所述驱动电机的伸缩臂的设计；可清除阴极上集聚的水垢，避免水垢在极板表面堆积，影响导电效果，进而影响本实用新型中测试或工程应用中的除垢效果。

参见图1所示，本实施例中外部供水源通过供水泵5与所述进水口连通。

本实用新型采用外部供水源通过供水泵与所述进水口连通的设计；根据水质的不同调节进水流量，进而可控的调节循环水与极板的接触时间，达到最好的除垢效果。当出水流量一定时，可以调节电极片数量、电极间距、电流及电压大小，实现预期的除垢效果；当电极片数量、电极间距、电流及电压大小一定时，可以调节出水流量的大小，实现预期的除垢效果；可见，这种设计更加适用于不同要求、不同水质情况的工程应用，具有很强的普适性。

参见图3所示，本实施例中各所述第一极板槽等距离间隔设置。

本实施例中，相邻两所述第一极板槽的轴线间的距离为1cm-5cm；相邻两所述出水孔的轴线间的距离为0.5cm-5cm。

本实用新型提供的所述电解水垢实验装置也可用于进行工业水电解除垢，本领域技术人员可根据实际需要放大或缩小本实验装置，也可根据实际需要调节相邻两插槽间的距离，此处不再过多赘述。

下面以应用本实用新型提供的电解水垢实验装置进行循环水电解除垢实验，并对电解除垢效果进行分析：

(1)电解除垢前后循环水中离子成分的变化

所用电解液为在5L的自来水中加入CaC l₂·2H₂O和NaHCO₃各5g，在所述矩形筒内的插槽内放置一个所述电极板(钛涂钌电极网)并与阳极线连接，一个所述电极板(Q235碳钢板)并与阴极线连接，两所述电极板间距10cm，两所述电极板间加载电流密度为50A/m²的直流电，循环水每小时循环一次，每1h取样一次，测定pH值、电导率、总碱度、总硬度，并在取样的同时补充等量的新实验溶液，电解3h后，停止实验，使用刮刀刮掉阴极板上的水垢，电解过程中，溶液中各成分的变化如表1。

表1 不同电解时间下实验溶液中各种指标的变化

从表1可以看出，随着电解的进行，电导率、总碱度和总硬度均呈现降低的趋势，运行3h，总硬度去除率为35％，单次循环除垢率为11.7％。由此说明，在电解过程中，钙离子会在阴极板上形成沉淀，从而从溶液中去除。

(2)极板间距对除垢效果的影响

在与实验(1)相同的条件下，本研究主要考察阴阳极的间距对除垢效果的影响：分别设置极板间距为4cm，7cm，10cm，13cm和16cm，在电流密度为50A/m²下，运行3h，考察实验溶液中各离子的变化，结果如下表所示。

表2 极板间距对电解除垢装置除垢效果的影响

从表2可以看出，电解3h之后的产水中，总碱度、总硬度的去除率随着极板间距的增加呈现先增加后趋于稳定的趋势，极板间距小于7cm时，极板间距过小，阴阳极附近的碱性和酸性溶液相互中和，阴极不足以提供足够的碱性环境，因此，硬度、碱度去除率较低，而在极板间距大于7cm之后，极板间距足够大，阴阳极附近的溶液几乎不会发生中和，因此极间距的影响逐渐变小。在极板间距为7cm时，硬度去除率为38.4％，单次循环除垢率为12.8％，而市场上一般的电除垢装置的单次循环除垢效率为一般小于10％(例如欧群飞，循环水电解除垢装置及除垢方法，CN101585569[P].2009.)。

(3)电流密度对除垢效果的影响

在与实验(1)相同的条件下，本研究主要考察电流密度对除垢效果的影响：在极板间距为7cm下，分别设置电流密度为10A/m²、30A/m²、50A/m²、70A/m²、90A/m²，运行3h，考察实验溶液中各离子的变化，结果如下表所示。

表3 电流密度对电解除垢装置除垢效果的影响

从表3可以看出，随着电流密度的增加，碱度、硬度的去除率均逐渐增加，这是因为电流密度增加时，阴阳极之间的电压增大，阴极的析氢反应加快，阴极附近的pH升高，因此Ca²⁺更容易在阴极表面生成CaCO₃沉淀析出，导致硬度、碱度的去除率均升高。与此同时，随电流密度的增大，硬度和碱度的去除率增加的幅度逐渐减小，这是因为电流密度过大时，阳极酸性过强，由于水体的流动，阳极的酸性溶液对阴极的碱性环境起到一定的中和作用，因此硬度和碱度的去除率的增加幅度逐渐减小。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。