一种基于阳极保护的盐水电解槽的制作方法

本实用新型属于水处理设备技术领域，特别是涉及电解食盐水制成次氯酸钠消毒液所用的一种基于阳极保护的盐水电解槽。

背景技术：

使用次氯酸钠溶液进行消毒是目前水处理行业的一个主要趋势，适用于现场制备，直接投加的次氯酸钠发生器是许多水厂必备的消毒设备。在使用电解法制备次氯酸钠溶液的过程中必须用到电解槽，在电解食盐水的过程中不可避免的会产生热量，由于配制食盐水的过程中用到自来水，并且自来水含有钙镁离子，因此电解的过程中会产生水垢，板结在极板上。水垢的集聚造成电解槽的效率逐渐下降，严重影响电解效果。

目前去除垢体的方法主要有两种，第一种方法是定期酸洗除垢，这种方法需要拆卸电解槽，取出电极放在弱酸性溶液中浸泡除垢，或者在电解槽内注入弱酸性溶液浸泡除垢。这种除垢方式操作复杂，并且必须经过专业培训，很多小水厂和农村水站不具备这种能力，因此限制了次氯酸钠发生器的使用。第二种方法是在将配置稀盐水所用的自来水前期进行软化处理。这种方式从一定程度上能够减少钙镁离子数量，但是会增加成本；而且软化水需要再生，使用起来耗盐量高；软化树脂再生的时候其交换能力是在逐渐衰减的，所以其再生周期要不断的进行调整；由于这种方式不能完全的避免结垢，一般来说软化水要配合倒极除垢一同来使用；然而倒极必定会损害电极的使用寿命。

因此，如何防止水垢在极板上结垢是盐水电解槽急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为克服现有技术所存在的不足而提供一种基于阳极保护的盐水电解槽。

仔细分析水垢的形成后发现水垢都是在阴极极板上板结的。极板上的电解反应为阳极附近溶液中的氯离子失去电子形成氯气并形成正一价的钠离子，阴极附近的氢离子得到电子形成氢气并生成负一价的氢氧根，而后氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠。

阳极：2Cl^--2e→Cl₂；

阴极：2H⁺+2e→H₂；

溶液反应：2NaOH+Cl₂→NaCl+NaClO+H₂O。

然而溶液中还含有正二价的钙镁离子，容易与负一价的氢氧根结合生成氢氧化钙和氢氧化镁沉淀。由于负一价的氢氧根是在阴极附近形成的，所以沉淀物更容易在阴极极板集聚板结从而结成水垢。基于以上原理，本实用新型是在原有正负电极对的基础上，再增加一个保护电极，并且将保护电极连接在电源负极，使得保护电极的电位不大于原来的阳极极板和阴极极板的电位；从而使得沉淀物更加容易在保护电极上析出成型，大大减少了沉淀物在原来的电极的负极极板上的形成。因此能够达到保护原来的阳极极板和阴极极板的效果。保护电极定期抽出并清理就能够在不倒极的情况下减少水垢在负极极板的形成，保持电解槽的效率。同时不倒极带来的优势是电极避免了正负倒极的电流冲击，避免了电极图层因为电流冲击所造成的剥落。

并且倒极运转是阳极极板作为阴极使用，阴极极板作为阳极使用，此时的阳极极板就会产生析氢反应。电极本身是由钛基体涂覆钌铱氧化物制成的，其中主要起到电催化作用的是正四价的铱；然而析氢反应产生的氢气具有很强的还原性，使得原本正四价的铱还原成正二价的铱，破换了铱的电催化作用，同时也会使得铱变脆剥落。因此倒极是以牺牲电极寿命为代价来进行除垢的。

本实用新型采用增加一个保护电极的方案，可以避免现有倒极程序的应用，从根本上延长电极的使用寿命。

本实用新型的技术方案是：一种基于阳极保护的盐水电解槽，包括电解液、电解槽、电源和电极，所述电极以可拆卸的方式密封在电解槽内部，电解槽设置有电解液入口和电解液出口，所述电源的正极连接在电解槽的阳极端，所述电源的负极连接在电解槽的阴极端；其特征在于：还包括可拆卸的保护电极，所述可拆卸的保护电极从电解槽的阳极端一侧插入到电解槽的内部，所述可拆卸的保护电极与电解槽的阳极端绝缘密封；所述可拆卸的保护电极与电源的阴极连接，所述电解液入口在电解槽的阴极端，所述电解液出口在电解槽的阳极端。

电解液是从阴极端流向阳极端的，因此电解液的温度从电解液入口即阴极端到电解液出口即阳极端逐渐升高。将保护电极设置在电解液高温区域有利于更好的保护电极。

为了方便更换可拆卸的保护电极，优选的技术方案是：所述电解槽的形状为圆筒状，所述可拆卸的保护电极的形状为棒状。所述电解槽内部设置有支撑可拆卸的保护电极的支撑架，所述可拆卸的保护电极插入到电解槽内的长度不小于电解槽长度的一半。

为了满足电解槽的防腐要求，所述电解槽的材质为PVC或工程塑料或聚乙烯。

鉴于直流电的电解效率高于交流电的电解效率，进一步的，所述电源为直流电源，所述电源的输出电压的范围是DC6-15V；所述电源的输出电流的范围是10-100A。

为了降低成本，重复利用可拆卸的保护电极；进一步限定所述可拆卸的保护电极的材质为不锈钢，或者所述可拆卸的保护电极的基体材质为钛，所述钛基体的表面涂覆有金属钌铱氧化物或者金属铂的涂层。

本实用新型与现有技术相比其显著优点在于：采用保护电极的方法来使得水垢在可拆卸的保护电极上形成，从而保护了原本的电极。避免了倒极，延长了电极的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型的局部剖视图。

图3为本实用新型的主视剖视图。

图示说明：电解液1；电解槽2；电源3；电极4；电解液入口5；电解液出口6；阳极端7；阴极端8；保护电极9；支撑架10。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例1。参照图1-3，一种基于阳极保护的盐水电解槽，包括电解液(1)、电解槽(2)、电源(3)和电极(4)，所述电极(4)以可拆卸的方式密封在电解槽(2)内部，电解槽(2)设置有电解液入口(5)和电解液出口(6)，所述电源(3)的正极连接在电解槽(2)的阳极端(7)，所述电源(3)的负极连接在电解槽(2)的阴极端(8)；还包括可拆卸的保护电极(9)，所述可拆卸的保护电极(9)从电解槽(2)的阳极端(7)一侧插入到电解槽(2)的内部，所述可拆卸的保护电极(9)与电解槽(2)的阳极端(7)绝缘密封；所述可拆卸的保护电极(9)与电源(3)的阴极连接，所述电解液入口(5)在电解槽(2)的阴极端(8)，所述电解液出口(6)在电解槽(2)的阳极端(7)。

实施例2。参照实施例1和图1-3。进一步，所述电解槽(2)的形状为圆筒状，所述可拆卸的保护电极(9)的形状为棒状。所述电解槽(2)内部设置有支撑可拆卸的保护电极(9)的支撑架(10)，所述可拆卸的保护电极(9)插入到电解槽(2)内的长度为电解槽(2)长度的一半。所述电解槽(2)的材质为PVC。所述电源(3)为直流电源，所述电源(3)的输出电压是DC6V；所述电源(3)的输出电流是10A。所述可拆卸的保护电极(9)的材质为不锈钢。

实施例3。参照实施例1和图1-3。进一步，所述电解槽(2)的形状为圆筒状，所述可拆卸的保护电极(9)的形状为棒状。所述电解槽(2)内部设置有支撑可拆卸的保护电极(9)的支撑架(10)，所述可拆卸的保护电极(9)插入到电解槽(2)内的长度为电解槽(2)长度的三分之二。所述电解槽(2)的材质为工程塑料。所述电源(3)为直流电源，所述电源(3)的输出电压是DC12V；所述电源(3)的输出电流是60A。所述可拆卸的保护电极(9)的基体材质为钛；所述钛基体的表面涂覆有金属钌铱氧化物的涂层。

实施例4。参照实施例1和图1-3。进一步，所述电解槽(2)的形状为圆筒状，所述可拆卸的保护电极(9)的形状为棒状。所述电解槽(2)内部设置有支撑可拆卸的保护电极(9)的支撑架(10)，所述可拆卸的保护电极(9)插入到电解槽(2)内的长度为电解槽(2)长度的四分之三。所述电解槽(2)的材质为聚乙烯。所述电源(3)为直流电源，所述电源(3)的输出电压是DC15V；所述电源(3)的输出电流是100A。所述可拆卸的保护电极(9)的基体材质为钛；所述钛基体的表面涂覆有金属铂的涂层。

本实用新型的具体实施方式中凡未涉到的说明属于本领域的公知技术，可参考公知技术加以实施。

本实用新型经反复试验验证，取得了满意的试用效果。

以上具体实施方式及实施例是对本实用新型提出的一种基于阳极保护的盐水电解槽技术思想的具体支持，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。