过硫酸盐电解生产装置的制作方法

本发明涉及一种过硫酸盐电解生产装置。

背景技术：

过硫酸盐在化学工业，纺织工业，电子工业，以及冶金工业等都有极其广泛的应用。低价高效的制备过硫酸盐具有十分重大的意义。我国目前过硫酸盐生产主要分为电解法和化学法。一般以电解法生产得到过硫酸铵，再以化学法反应得到过硫酸钠和过硫酸钾等其他过硫酸盐。电解法设备比较落后，生产中能耗较高，电流效率较低，化学法生产中由于必须添加其他反应得到的产品进行反应，导致原材料成本高，生产工艺复杂，流程长。

为解决材料成本高，电解能耗高，电流效率低的问题，本发明设计一种复极式离子膜电解装置，完全可以直接用于电解生产过硫酸按，过硫酸钠，过硫酸钾等。该设备采用电解单元串联式组装，离子交换膜隔开阴阳极室，电解生产原材料成本低，电解能耗地，电流效率高，生产工艺简单的特点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种运行电流效率高，电解能耗低，电解生产原材料成本低，结构简单，使用方便，能够直接电解生产过硫酸盐的过硫酸盐电解生产装置。

本发明的过硫酸盐电解生产装置，包括安装在电解槽安装架上的多个电解槽框骨架，多个电解槽框骨架的框面位于前后竖直方向，相邻电解槽框骨架的框面相互并列紧贴设置，相邻电解槽框骨架的框面之间设有用于密封电解槽框骨架贴合面之间间隙的密封件；

每个所述电解槽框骨架内的中部分别设有一个隔盘，隔盘的盘面位于前后竖直方向，每个隔盘的周边与对应的电解槽框骨架的内壁固定相连，每个隔盘将其所在的电解槽框骨架内的空腔分隔成一个阴极室和一个阳极室，多个电解槽框骨架上的阴极室和阳极室按照一个阴极室、一个阳极室、再一个阴极室、再一个阳极室的顺序相互间隔设置；

每个电解槽框骨架的阴极室分别与一个与其相邻的电解槽框骨架的阳极室组成一个过硫酸盐电解槽单元，每个过硫酸盐电解槽单元内设有一个用于将该过硫酸盐电解槽单元的阴极室与阳极室分隔开的阳离子交换膜；

每个所述电解槽框骨架内分别并列设有多个导电筋板，导电筋板采用金属钛或钛钯合金制成，多个导电筋板沿前后方向排列成一排，每个导电筋板的板面分别沿左右竖直方向穿过对应的隔盘，每个导电筋板位于对应的阴极室内和阳极室内的板面上沿前后方向设有多个导电筋板通孔；

在每个过硫酸盐电解槽单元的阴极室中，位于该阴极室设有阳离子交换膜的一端安装有拉网板制成的阴极，阴极采用金属钛或钛钯合金制成，阴极的板面位于前后竖直方向，位于每个阴极室部分的多个导电筋板的一个侧面分别与对应的阴极的板面相贴；

每个过硫酸盐电解槽单元的阳极室中，位于该阳极室设有阳离子交换膜的一端安装有板状的阳极，阳极包括采用金属钛或钛钯合金制成的底板，底板的板面位于前后竖直方向，阳极底板朝向阳离子交换膜的板面上采用焊接贴覆固定有铂带，阳极的板面上设有通孔，位于每个阳极室部分的多个导电筋板的一个侧面分别与对应的阳极的底板的板面相贴；

每个所述阴极室内的底部沿前后方向设有阴极室分散进液管，每个阴极室分散进液管对应于各个相邻的二个导电筋板之间的管段上分别设有至少一个出液孔，每个阴极室的上部分别设有阴极室排液管；

每个所述阳极室内的底部沿前后方向设有阳极室分散进液管，每个阳极室分散进液管对应于各个相邻的二个导电筋板之间的管段上分别设有至少一个出液孔，每个阳极室的上部分别设有阳极室排液管；

每个阴极室分散进液管的进液口分别与阴极室硫酸盐输入管的出液口相连，每个阳极室分散进液管的进液口分别与阳极室硫酸盐输入管的出液口相连，每个阴极室排液管的出液口分别与硫酸盐输出管相连，每个阳极室排液管的出液口分别与过硫酸盐输出管相连。

本发明的过硫酸盐电解生产装置，其中每个所述阴极的一个表面与对应的阳离子交换膜的表面相贴，每个阳极的一个表面与对应的阳离子交换膜的表面相贴。

本发明的过硫酸盐电解生产装置，其中每个所述隔盘边缘插入对应的电解槽框骨架内壁上的凹槽内，隔盘边缘与对应的电解槽框骨架采用塑料焊接密封。

本发明的过硫酸盐电解生产装置，其中所述阴极拉网板的开孔率为30％—60％；每个阳极室分散进液管管壁上的多个出液孔的孔径为1mm—2mm，每个阴极室分散进液管管壁上的多个出液孔的孔径为1mm—2mm。阳极的所述底板的厚度为1mm—1.5mm，阳极板面上的所述通孔为长方形的槽孔，长方形槽孔的宽度为2mm—3mm。

本发明的过硫酸盐电解生产装置，其中所述电解槽框骨架和隔盘采用PVC材料或UPVC材料或CPVC材料或PE材料制成。

本发明的过硫酸盐电解生产装置，其中所述阳极室分散进液管和阴极室分散进液管采用PVC材料或UPVC材料或CPVC材料或PE材料或PFA材料制成。

本发明的过硫酸盐电解生产装置，其中所述隔盘与导电筋板之间的间隙采用密封胶密封。

本发明的过硫酸盐电解生产装置，其中所述电解槽安装架包括左固定座，左固定座后端的中部与后侧导向杆的左端固定相连，左固定座前端的中部与前侧导向杆的左端固定相连，前侧导向杆的右端与右固定座前端的中部固定相连，后侧导向杆的右端与右固定座后端的中部固定相连，每个电解槽框骨架后端的中部分别可左右滑动地安装在后侧导向杆上，每个电解槽框骨架前端的中部分别可左右滑动地安装在前侧导向杆上，多个电解槽框骨架中最左端的电解槽框骨架朝左的端面与左固定座朝右的端面相贴，多个电解槽框骨架中最右端的电解槽框骨架朝右的端面与活动推座朝左的端面相贴，活动推座的中部与油缸的活塞杆安装相连，油缸沿左右水平方向设置；

每个阴极室分散进液管的进液口分别通过软管与阴极室硫酸盐输入管的出液口相连，每个阳极室分散进液管的进液口分别通过软管与阳极室硫酸盐输入管的出液口相连，每个阴极室排液管的出液口分别通过软管与硫酸盐输出管相连，每个阳极室排液管的出液口分别通过软管与过硫酸盐输出管相连。

本发明的过硫酸盐电解生产装置，其中所述软管采用PVC材料或UPVC材料或CPVC材料或PE材料或PFA材料制成。

本发明的过硫酸盐电解生产装置，其阳极室分散进液管的结构特征可让溶液稳定、均衡的自阳极室的底部流入阳极室，阴极室分散进液管的结构特征可让溶液等稳定、均衡的自阳极室的底部流入阴极室，再加上每个电解槽框骨架内分别并列设有多个导电筋板，导电筋板采用金属钛或钛钯合金制成，多个导电筋板沿前后方向排列成一排，每个导电筋板的板面分别沿左右竖直方向穿过对应的隔盘，每个导电筋板位于对应的阴极室内和阳极室内的板面上沿前后方向设有多个导电筋板通孔，以及在每个过硫酸盐电解槽单元的阴极室中，位于该阴极室设有阳离子交换膜的一端安装有拉网板制成的阴极，阴极的板面位于前后竖直方向，位于每个阴极室部分的多个导电筋板的一个侧面分别与对应的阴极的板面相贴等技术特征的组合使用，由此可令本发明的过硫酸盐电解生产装置在生产过硫酸盐时的电流效率大于95％，比现有技术的65％高出30％以上。因此，本发明的过硫酸盐电解生产装置具有运行电流效率高，电解能耗低，电解生产原材料成本低，结构简单，使用方便，能够直接电解生产过硫酸盐的特点，与现有技术相比，本发明的过硫酸盐电解生产装置具有突出的实质性特点和显著的进步。

本发明的过硫酸盐电解生产装置的其他细节和特点可通过阅读下文结合附图详加描述的实施例便可清楚明了。

附图说明

图1为本发明的过硫酸盐电解生产装置的结构示意图的主视图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明的过硫酸盐电解生产装置的电解槽框骨架部分的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为本发明的过硫酸盐电解生产装置的过硫酸盐电解槽单元部分的主视剖面图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4和图5所示，包括安装在电解槽安装架上的多个电解槽框骨架1，多个电解槽框骨架1的框面位于前后竖直方向，相邻电解槽框骨架1的框面相互并列紧贴设置，相邻电解槽框骨架1的框面之间设有用于密封电解槽框骨架1贴合面之间间隙的密封件2；

每个电解槽框骨架1内的中部分别设有一个隔盘13，隔盘采用非金属材料PVC板制成，厚度3-6mm，隔盘13的盘面位于前后竖直方向，每个隔盘13的周边与对应的电解槽框骨架1的内壁固定相连，每个隔盘13将其所在的电解槽框骨架1内的空腔分隔成一个阴极室3和一个阳极室4，多个电解槽框骨架1上的阴极室3和阳极室4按照一个阴极室3、一个阳极室4、再一个阴极室3、再一个阳极室4的顺序相互间隔设置；

每个隔盘13边沿可以是插入对应的电解槽框骨架1内壁上的凹槽内，隔盘13的边缘与对应的电解槽框骨架1采用塑料焊接密封，防止电解液混合。电解槽框骨架1使用耐酸碱性能好的PVC，PP，PE等塑料板材，容易加工，耐腐蚀，成本低。

每个电解槽框骨架1的阴极室3分别与一个与其相邻的电解槽框骨架1的阳极室4组成一个过硫酸盐电解槽单元，每个过硫酸盐电解槽单元内设有一个用于将该过硫酸盐电解槽单元的阴极室3与阳极室4分隔开的阳离子交换膜12；

每个电解槽框骨架1内分别并列设有多个导电筋板5，导电筋板5采用金属钛或钛钯合金制成，多个导电筋板5沿前后方向排列成一排，每个导电筋板5的板面分别沿左右竖直方向穿过对应的隔盘13，每个导电筋板5位于对应的阴极室3内和阳极室4内的板面上沿前后方向设有多个导电筋板通孔6；每个导电筋板5的板面分别沿左右竖直方向穿过对应的隔盘13的设计，可有效降低电阻带来的电能损失，降低电能消耗。

在每个过硫酸盐电解槽单元的阴极室3中，位于该阴极室3设有阳离子交换膜12的一端安装有拉网板制成的阴极7，阴极7采用金属钛或钛钯合金制成，阴极7的板面位于前后竖直方向，位于每个阴极室3部分的多个导电筋板5的一个侧面分别与对应的阴极7的板面相贴；

每个过硫酸盐电解槽单元的阳极室4中，位于该阳极室4设有阳离子交换膜12的一端安装有板状的阳极8，阳极8包括采用金属钛或钛钯合金制成的底板，底板的板面位于前后竖直方向，阳极8底板朝向阳离子交换膜12的板面上采用焊接贴覆固定有铂带，阳极8的板面上设有通孔，位于每个阳极室4部分的多个导电筋板5的一个侧面分别与对应的阳极8的底板的板面相贴；铂是耐酸碱性最好的金属，氧过电势比其他材料高，采用铂带可显著提高过硫酸盐的生成速度，降低能耗。

铂带可通过电阻焊与钛板制成的阳极8连接。

每个阴极室3内的底部沿前后方向设有阴极室分散进液管9，每个阴极室分散进液管9对应于各个相邻的二个导电筋板5之间的管段上分别设有至少一个出液孔，每个阴极室3的上部分别设有阴极室排液管10；

每个阳极室4内的底部沿前后方向设有阳极室分散进液管11，每个阳极室分散进液管11对应于各个相邻的二个导电筋板5之间的管段上分别设有至少一个出液孔，每个阳极室4的上部分别设有阳极室排液管14；

每个阴极室分散进液管9的进液口分别与阴极室硫酸盐输入管21的出液口相连，每个阳极室分散进液管11的进液口分别与阳极室硫酸盐输入管22的出液口相连，每个阴极室排液管10的出液口分别与硫酸盐输出管相连，每个阳极室排液管14的出液口分别与过硫酸盐输出管相连。

作为本发明的进一步改进，上述每个阴极7的一个表面与对应的阳离子交换膜12的表面相贴，每个阳极8的一个表面与对应的阳离子交换膜12的表面相贴。

作为本发明的进一步改进，上述每个隔盘13边缘插入对应的电解槽框骨架1内壁上的凹槽内，隔盘13边缘与对应的电解槽框骨架1采用塑料焊接密封。

作为本发明的进一步改进，上述阳极8的厚度为1mm—1.5mm，阳极8板面上的通孔为长方形的槽孔，长方形槽孔的宽度为2mm—3mm。阳极8的底板的厚度为1mm—1.5mm，阳极8板面上的通孔为长方形的槽孔，长方形槽孔的宽度为2mm—3mm。

作为本发明的进一步改进，上述阴极拉网板的开孔率为30％—60％；每个阳极室分散进液管11管壁上的多个出液孔的孔径为1mm—2mm，每个阴极室分散进液管9管壁上的多个出液孔的孔径为1mm—2mm。

作为本发明的进一步改进，上述电解槽框骨架1和隔盘13采用PVC材料或UPVC材料或CPVC材料或PE材料制成。

作为本发明的进一步改进，上述阳极室分散进液管11和阴极室分散进液管9采用PVC材料或UPVC材料或CPVC材料或PE材料或PFA材料制成。

作为本发明的进一步改进，上述隔盘13与导电筋板5之间的间隙采用密封胶密封。

作为本发明的进一步改进，上述电解槽安装架包括左固定座15，左固定座15后端的中部与后侧导向杆16的左端固定相连，左固定座15前端的中部与前侧导向杆17的左端固定相连，前侧导向杆17的右端与右固定座18前端的中部固定相连，后侧导向杆16的右端与右固定座18后端的中部固定相连，每个电解槽框骨架1后端的中部分别可左右滑动地安装在后侧导向杆16上，每个电解槽框骨架1前端的中部分别可左右滑动地安装在前侧导向杆17上，多个电解槽框骨架1中最左端的电解槽框骨架1朝左的端面与左固定座15朝右的端面相贴，多个电解槽框骨架1中最右端的电解槽框骨架1朝右的端面与活动推座19朝左的端面相贴，活动推座19的中部与油缸20的活塞杆安装相连，油缸20沿左右水平方向设置；

在使用时，油缸20的活塞杆可将活动推座19向左推，从而将各个电解槽框骨架1紧紧地压在一起，并令相邻电解槽框骨架1的框面之间用于密封电解槽框骨架1贴合面之间间隙的密封件2被夹紧，起到密封作用。当需要清洗或维修每个过硫酸盐电解槽单元时，可通过油缸20的活塞杆将活动推座19向右拉，从而将各个电解槽框骨架1分开，即可对每个过硫酸盐电解槽单元进行清洗或维修。因此，上述设计可令本发明具有结构简单，便于维修清洗，使用方便的特点。

每个阴极室分散进液管9的进液口分别通过软管与阴极室硫酸盐输入管21的出液口相连，每个阳极室分散进液管11的进液口分别通过软管与阳极室硫酸盐输入管22的出液口相连，每个阴极室排液管10的出液口分别通过软管与硫酸盐输出管相连，每个阳极室排液管14的出液口分别通过软管与过硫酸盐输出管相连。

作为本发明的进一步改进，上述软管采用PVC材料或UPVC材料或CPVC材料或PE材料或PFA材料制成。

本发明的过硫酸盐电解生产装置在使用时，可利用电解硫酸铵溶液生成过硫酸铵，具体方法是通过每个阳极室分散进液管11将硫酸铵溶液、硫酸和抑氧剂硫氰酸铵输入至对应的阳极室4，输入的硫酸铵浓度为3.63M，硫酸浓度1M，抑氧剂硫氰酸铵0.5-1g/L，同时利用每个阴极室分散进液管9将硫酸铵溶液和硫酸输入对应的阴极室3，硫酸铵浓度3.18M，硫酸浓度1M，设定好硫酸铵反应转化率0.5，控制阴极室3、阳极室4内通电电流密度1A/cm2，电流密度波动范围不大于5％，控制单元槽电压5.25v，控制阴极室3、阳极室4内温度为30℃—40℃度，电解生产的过硫酸铵从每个阳极室排液管14的出液口经由过硫酸盐输出管排出。此时本发明的过硫酸盐电解生产装置的电流效率大于95％，比现有技术的65％高出30％。

如果是通过电解硫酸钠生成过硫酸钠，可通过每个阳极室分散进液管11将硫酸钠溶液、硫酸铵和抑氧剂硫氰酸铵输入至对应的阳极室4，输入的硫酸钠浓度2M，硫酸铵浓度1M，抑氧剂硫氰酸铵1g/L，同时利用每个阴极室分散进液管9将硫酸钠溶液输入对应的阴极室3，硫酸钠浓度2M，设定好硫酸钠反应转化率0.5，控制阴极室3、阳极室4内通电电流密度1A/cm2，电流密度波动范围不大于5％，控制单元槽电压6.05v，控制阴极室3、阳极室4内温度为50℃—60℃度，电解生产的过硫酸钠从每个阳极室排液管14的出液口经由过硫酸盐输出管排出。此时本发明的过硫酸盐电解生产装置的电流效率大于95％，比现有技术的65％高出30％。

本发明的阳极室分散进液管11的结构特征可让溶液稳定、均衡的自阳极室4的底部流入阳极室4，阴极室分散进液管9的结构特征可让溶液等稳定、均衡的自阴极室3的底部流入阴极室3，再加上每个电解槽框骨架1内分别并列设有多个导电筋板5，导电筋板5采用金属钛或钛钯合金制成，多个导电筋板5沿前后方向排列成一排，每个导电筋板5的板面分别沿左右竖直方向穿过对应的隔盘13，每个导电筋板5位于对应的阴极室3内和阳极室4内的板面上沿前后方向设有多个导电筋板通孔6，以及在每个过硫酸盐电解槽单元的阴极室3中，位于该阴极室3设有阳离子交换膜12的一端安装有拉网板制成的阴极7，阴极7的板面位于前后竖直方向，位于每个阴极室3部分的多个导电筋板5的一个侧面分别与对应的阴极7的板面相贴等技术特征的组合使用，由此可令本发明的过硫酸盐电解生产装置在生产过硫酸盐时的电流效率大于95％，比现有技术的65％高出30％以上。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。