专利名称：一种电解液槽以及使用该电解液槽的三槽组合式电解槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造强酸性电解水的电解槽的组件，更具体地说，尤其涉及 一种电解液槽；本发明还涉及使用该电解液槽的三槽组合式电解槽。
背景技术：
酸性氧化电位水发生器是一种可用于多领域的消毒设备，它运用电解的方法将水 中的食盐处理成一种杀菌力强，杀菌谱宽，对人体无害，不污染环境的强酸性电解水。在制消毒剂行业，传统的生产需要消耗大量的化工原料，对环境产生污染，贮运时 存在火灾、爆炸等隐患，用户购回消毒剂后要学会配兑、检测。这些工作既烦琐，又对人和环 境有害。后来，人们开发了次氯酸钠发生器、二氧化氯发生器等产品，实现了消毒剂的现场 制备，但仍需用大量的化工原料，且消毒液生产仍不连续。90年代中后期，日本开始报道了 一种新型的强酸性电解水发生器，使消毒液的生产实现了连续化，使化工原料的用量减少， 又由于这种水在消毒时新的一些特性，引起了人们的注目。强酸性电解水为无色、透明、无明显刺激性和异味的液体，所含有效氯浓度为 10 160mg/L, pH 2 3，氧化还原电位(ORP) :900_1200mv ；接触空气、光线、有机物、或加 温至摄氏40度以上可逐渐还原成普通水。强酸性电解水由酸性氧化电位水发生器产生，该发生器由电源、电解槽、盐液泵、 贮盐箱、计量与控制仪表等组成，有的还有贮水箱、进水预处理系统或清洗系统等。电解槽 是生成器的核心部件，目前按电解槽的结构来分有两种电解槽，分别为两槽式电解槽和三 槽式电解槽。三槽连续式电解槽是从二槽连续式电解槽发展而来的。二槽连续式电解槽工 作原理如图6所示，由阳电极，阴电极和微滤隔膜组成阳极槽和阴极槽，进入电解槽的水先 在槽外调制成稀盐水溶液，进入电解槽后其阳极槽反应式为H2O — l/20+2H++2e"2CF — Cl2+2e"C12+H20 — HC1+H0C1其阴极槽反应式为H20+2e" ^ 1/2Η2+0Γ由于是稀盐水溶液整体在电解槽内反应，稀盐水中所有成份(不仅是酸性氧化电 位水有效成份)都参与了电解反应，做了许多无用功；一些不溶于水的杂质还会沉积于极 板上形成垢，也会大大影响电解效率，这些因素使得二槽连续式电解槽制做成的电解水发 生能耗高，结构复杂。三槽连续式电解槽工作原理如图7所示，由阳电极，阴电极和阳离子膜和阴离子 膜组成阳极槽，阴极槽和浓盐溶液槽三槽。浓盐溶液槽中的Cl离子经阴离子膜渗入阳极 槽，产生如下反应2CF-2e = Cl2C12+H20 = HC1+HC10
浓盐溶液槽中的Na离子往阳离子膜渗入到阴极槽原水中则产生如下反应2H20+2e = H2+20F20H>Na+ = NaOH+OF由上三槽连续式电解槽生成强电解水原理，可以看出它和上述二槽连续式电解槽 生成强电解水的主要区别在三槽连续式电解槽仅将浓盐溶液槽中的离子通过离子交换膜 迁移入阳极槽或阴极槽参与电解反应，由于反应槽中没有多余成份和杂质，并能根据电解 反应需要调节参与反应的离子数量，因此显著节省功耗，并避免了杂质在极板上沉降，省去 了除垢和控制盐水浓度的措施，所以设备可大大简化。由于三槽式电解槽是由极板、隔膜、盐水槽、阳极水槽、阴极水槽和水道组成。电 解槽的工作效率除与极板、隔膜的材质相关外，还与极板构造和间距有关，现有设计的电解 槽用电极板是平面整板，表面无水通道，该种设计的电极板在产出同样指标的强酸性(或 强碱性)水，所消耗的电量和盐量相对较大，与同类的产品比较无明显节能优势，而且现有 设计的电解液槽为达到使槽内盐水分布均勻，且使槽腔两侧的离子交换膜有所支撑，所以 在电解液槽内加入一定量的小颗粒玻璃珠。此工艺虽然解决了支撑离子交换膜和使盐水分 均勻的问题，但却增加新的问题，小颗粒的玻璃珠的直径一般为Φ2πιπι Φ3πιπι，添加玻璃 珠过程中，玻璃易滚动，时常会滚到结构件或密封件之间，使得安装好的电解槽出现漏水现 象，而需反复拆装，费工费时。另外，安装了玻璃珠的三槽式电解槽在使用了一段时间后，槽 腔内的玻璃珠会慢慢的向电解液槽的底部移动，使得电解液槽上部的没有玻璃珠，而致使 盐水在电解液槽内的分布不够均勻了。另外，强酸性电解水的杀菌机理主要有如下的几点(l)pH 适宜于微生物生存的ρΗ值范围，在微生物发芽时为3 9，发育时为4 9(霉菌为2. 0 8. 5)，强酸性电解水的ρΗ值在2. 7以下，会严重破坏微生物表面结构中的 两性物质如寡肽、多糖等，使细胞膜通透性增加，代谢过程受阻，导致死亡；(2)ORP 好气性微生物生存适宜的ORP范围是+200 +800mV，厌气性微生物 为-700 +200mV，而新制备强酸性电解水的氧化还原电位高达+IlOOmV,可改变细胞内电 子流动，从而严重影响微生物的能量代谢与ATP的产生；(3)有效氯水源中的Cl—在阳极附近被氧化形成HCL0，而强酸性电解水的有效氯 浓度为10 160mg/L，存在于酸性溶液中杀菌能力远强于0CL_ ；因此，酸性电解水需在pH、0RP、有效氯同时达到要求的情况下，其杀菌能力才最强。但是现有技术的电极板无法很好地控制三个指标的参数，通常会出现ρΗ值达到 指标要求(pH :2-3)时，有效氯的浓度会过高，当有效氯浓度过高的话，对环境会造成一定 的污染；但当控制了有效氯浓度(10 60mg/L)时，pH值又会高于指标要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、可使电解液分布均勻且可对离子交换膜起 支撑作用的电解液槽。本发明的另一目的在于提供一种结构紧凑、可节约生产成本的使用上述电解液槽 的三槽组合式电解槽。
本发明的前一目的是这样实现的一种电解液槽，包括槽体，其中所述的槽体内间 隔设有隔栅，在隔栅上分布有通孔。上述的电解液槽中，所述的隔栅的间隔距离为10 20mm。上述的电解液槽中，所述的通孔的孔径为3 4mm。本发明在采用上述结构后，通过将原有的小颗粒的玻璃珠用带通孔的隔栅替代， 节省了玻璃珠的使用成本，且使电解液在电解液槽内可以分布均勻，且不会出现渗漏现象， 省去了玻璃珠材料的费用，不仅使生产工艺更简便，而且更能节省材料；并且隔栅可以有效 地对离子交换膜起到支撑作用，且安装方便快捷。本发明的后一目的是这样实现的包括至少两个的电解单元，各电解单元包括上 述的电解液槽和电解液槽一侧向外依序设置阳离子交换膜、负电极板和阴极槽、另一侧向 外依序设置对应的阴离子交换膜、正电极板和阳极槽；电解单元之间共用槽体为阴极槽或 阳极槽。上述的一种三槽组合式电解槽，包括两个的电解单元、其共用槽体为阳极槽、其 为两侧相通的框形结构；阴极槽、负电极板、阴离子交换膜、阳离子交换膜和正电极板分别 有两个；两个阴极槽分别位于阳极槽的两侧；两个电解液槽分别设置在阳极槽和阴极槽之 间；阳离子交换膜和负电极板分别位于阴极槽和电解液槽之间，阴离子交换膜和正电极板 分别位于阳极槽和电解液槽之间，且阴离子交换膜和电极板以及阳离子交换膜和电极板均 由内至外分别依序设置在电解液槽的两侧。上述的三槽组合式电解槽中，所述的阴、阳离子交换膜外围均设有固定阴、阳离子 交换膜的密封垫片，密封垫片的横截面为Y形，各阴、阳离子交换膜分别夹设在密封垫片开 口部内。上述的三槽组合式电解槽中，所述的电极板上分布有通孔，通孔的孔径为1. 5 10mm，通孔之间的间距为6 30mm。上述的三槽组合式电解槽中，所述的电极板一端设有极板连接柱。本发明采用上述结构后，将现有的两个单元或两个单元以上的三槽组合式电解槽 紧密地溶合在一起，实现各单元的电解槽完全交换的技术效果，同时不仅节省了材料，降低 了生产成本，使得电解槽的结构变得紧凑，且共用一个阳极槽或阴极槽可以使生产加工变 得更加方便；进一步地，在原有平板状的电极板上增加若干通孔，使得酸性电解水的三个指 标的参数得到有效的控制，通过在原有的平整的电极板上增加若干通孔，在两块相对应的 电极板加上直流电压时，在直流电场的作用下，Cl—通过阴离子交换膜渗透到阳极槽，Na+通 过阳离子交换膜渗透到阴极槽，而原有的电极板为平板式，极板表面无通孔，所生成的Cl—、 Na+只能通过极板两侧进入到阳极槽或阴极槽的，使得交换能力有所减弱和消耗；本发明采 用上述结构后，可有效的解决上述问题，既保证了产品的质量，又有降低功耗的作用，保证 了环境不受污染。详见表1 传统的平板状电极板的电解槽与本发明的多孔电极板的电解 槽的实验数据比较表1传统的电解槽与本发明的电解槽的实验数据比较传统的电解槽(平板状的电极板)本发明的电解槽(多孔的电极板)酸性水PHORP (mv)有效氯 (ppm)耗盐量 (mg/L)耗电量 (w. h/l)ORP (mv)有效氯 (ppm)耗盐量 (mg/L)耗电量 (w. Wl)2.511801601354911209083323.01110901214311186072263.5102076110381073406020 说明上述实验数据是通过将平板电极和多孔电极安装在同一台设备里，在产出 相同酸性PH值的水时所测得，通过上述实验数据可知，在酸性水达到要求的的情况下，本 发明的电极板消耗的盐量及电量远远低于平板电极，大大节省了生产成本。
下面将结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明 的任何限制。图1是本发明电解液槽的结构示意图；图2是本发明电极板的结构示意图；图3是本发明电解槽的结构示意图；图4是图3中A-A处的剖视图；图5是本发明电解槽的分解结构示意图；图6是传统的二槽连续式电解槽工作原理图；图7是传统的三槽连续式电解槽工作原理图；图8是本发明的三槽隔膜式电解槽进行测试试验图。图中槽体1、隔栅la、通孔lb、阴极槽2、阳极槽3、负电极板4、通孔如、极板连接 柱4b、阴离子交换膜5、阳离子交换膜6、电解液槽1、密封垫片7、正电极板8、快速接头9。
具体实施例方式参阅图1所示，本发明的一种电解液槽，包括槽体1，在槽体1内间隔设有隔栅la， 隔栅Ia的厚度为0. 8 1. 0mm，隔栅Ia的间隔距离为10 20mm，这样的隔栅Ia可以有效 地对离子交换膜起到支撑作用，防止离子交换膜出现粘连现象而导致粘连部位无电解液通 过，使得电解液无法均勻分布在电解液槽内；在隔栅Ia上分布有通孔lb，通孔Ib的孔径为 3 4mm，通过在隔栅Ia上设置通孔lb，使得电解液可以在槽体1内自由流通，且由于通孔 Ib之间的隔栅的阻挡，可以使电解液不会发生沉积，在槽体1内均勻地流通。参阅图2至图5所示，本发明的一种三槽组合式电解槽，包括两个的电解单元，各 电解单元包括上述的电解液槽1、阴极槽2、阳极槽3、负电极板4、阴离子交换膜5、阳离子 交换膜6以及正电极板8 ；两组合电解单元共用槽体为阳极槽3、其为两侧相通的框形结构， 且其容积为单侧阴极槽2的两倍，电解液槽1、阴极槽2、负电极板4、阴离子交换膜5、阳离 子交换膜6和正电极板8的数量分别为两个，在电极板上分布有通孔如，通孔如的孔径为 1. 5 10mm，通孔乜之间的间距为6 30mm ；在电极板一端还设有极板连接柱4b，这样可 以使夹紧固定在槽与槽之间的电极板4外接电源；两个阴极槽2分别位于阳极槽3的两侧； 两个电解液槽1分别设置在阳极槽3和阴极槽2之间；阳离子交换膜6和负电极板4分别 位于阴极槽2和电解液槽1之间，阴离子交换膜5和正电极板8分别位于阳极槽3和电解液槽1之间，且阴离子交换膜5和正电极板8以及阳离子交换膜6和负电极板4均由内至 外分别依序设置在电解液槽1的两侧；进一步地，为了有效隔离各槽，保证各槽之间的相对 密封性，在阴、阳离子交换膜5，6外围均设有固定阴、阳离子交换膜5，6的密封垫片7，密封 垫片7的横截面为Y形，各阴、阳离子交换膜5，6分别夹设在密封垫片7开口部内，通过密 封垫片7将各离子交换膜固定在槽与槽之间，使阴、阳离子交换膜5，6不会发现变形、位移， 并且在阴、阳离子交换膜5，6两侧有电极板4和带隔栅Ia的电解液槽1，确保阴、阳离子交 换膜5，6不会发生位移，有效保证生产出的电解水的质量。本发明在具体使用时，该三槽组合式电解槽为酸性氧化电位水发生器的核心部 件，其结合电控机构和水路控制机构等机构组成，由电控机构控制系统整体工作，其中将本 发明的三槽组合式电解槽的各部件依序安装好后，在阴极槽2、阳极槽3和电解液槽1周边 对应的定位孔内穿入螺栓锁紧，然后在阴极槽2、阳极槽3和电解液槽1的进液口和出液口 分别安装快速接头9，将阴极槽2和阳极槽3上的两个快速接头9分别与外部循环水连接， 将电解液槽1上的两个快速接头9连接外部循环循环盐水，负电极板连接电源负极、正电极 板加接电源正极。电控机构控制正负电极板通电及水路控制机构水路循环工作。在直流电场的作用下，Cl—通过阴离子交换膜5渗透到阴极槽2，Na+通过阳离子交 换膜6渗透到阳极槽3。阴极槽2的溶液成酸性，且含大量活性成分，氧化还原电位也较高， 即为强酸性电解水又称为酸性氧化电位水。酸性氧化水指的是在水中食盐用直流电压电 解时，阳极侧生成的氧化还原电位(0RP)+1000mv以上，pH2. 7以下的阳极水。由于强酸性 水具有一般水所没有的功能，如杀菌力强、杀菌谱宽、对人体无害、不污染环境等特点。下列对三槽隔膜式电解槽进行测试试验1实验目的1. 1测试新设计安装的三槽隔膜电解槽，在总流量4L/min时，产出的酸性水达标 时的pH、ORP、有效氯，耗盐量，耗电量。1. 2酸性水指标pH 值< 3. 0氧化还原电位ORP > +1 IOOmv有效氯10-40mg/L耗电量<50W.h/L耗盐量50-100mg/L2实验装置(参见图8)3实验方法3. 1如上图2三槽隔膜电解槽总装图，安装好测试用试验槽；3. 2如图1，将安装好的试验槽，连接到整体系统装置中，以下参数进行试验；a.总流量4L/min自来水(酸碱性出水流量各2L/min)；b. pH 值分别为2. 5,3. 0,3. 5,4. 0,4. 5,5. 0,5. 5 ；3. 3按以上参数，分别记录产出的酸性水时的0PR、有效氯、耗盐量、耗电量(实验 数据见下表) 4三槽隔膜式电解槽试验数据源水 pH 7. 4 ；电导率:210μ s/cm ；ORP :+3IOmv ；处理水量:2L/min (酸 / 碱出水各lL/min)。
权利要求
1.一种电解液槽，包括槽体(1)，其特征在于所述的槽体(1)内间隔设有隔栅(la)， 在隔栅(Ia)上分布有通孔(Ib)。
2.根据权利要求1所述的电解液槽，其特征在于所述的隔栅(Ia)的间隔距离为10 20mmo
3.根据权利要求1或2所述的电解液槽，其特征在于所述的通孔(Ib)的孔径为3 4mm ο
4.一种三槽组合式电解槽，包括至少两个的电解单元，其特征在于各电解单元包括 权利要求1所述的电解液槽(1)和电解液槽(1) 一侧向外依序设置阳离子交换膜(6)、负电 极板(4)和阴极槽O)、另一侧向外依序设置对应的阴离子交换膜(5)、正电极板(8)和阳 极槽(3)；电解单元之间共用槽体为阴极槽( 或阳极槽(3)。
5.根据权利要求4所述的一种三槽组合式电解槽，其特征在于包括两个的电解单元、 其共用槽体为阳极槽、其为两侧相通的框形结构；阴极槽O)、负电极板G)、阴离子交换膜 (5)、阳离子交换膜(6)和正电极板(8)分别有两个；两个阴极槽(2)分别位于阳极槽(3) 的两侧；两个电解液槽(1)分别设置在阳极槽( 和阴极槽( 之间；阳离子交换膜(6)和 负电极板⑶分别位于阴极槽⑵和电解液槽⑴之间，阴离子交换膜(5)和正电极板⑷ 分别位于阳极槽⑶和电解液槽⑴之间，且阴离子交换膜(5)和电极板⑷以及阳离子 交换膜(6)和电极板(4)均由内至外分别依序设置在电解液槽(1)的两侧。
6.根据权利要求4或5所述的一种三槽组合式电解槽，其特征在于阴、阳离子交换膜 (5,6)外围均设有固定阴、阳离子交换膜(5，6)的密封垫片(7)，密封垫片(7)的横截面为 Y形，各阴、阳离子交换膜(5，6)分别夹设在密封垫片(7)开口部内。
7.根据权利要求4或5所述的三槽组合式电解槽，其特征在于正负电极板(4)上分 布有通孔( )，通孔(4a)的孔径为1. 5 10mm，通孔(4a)之间的间距为6 30mm。
8.根据上述任一权利要求所述的三槽组合式电解槽，其特征在于正负电极板(4)一 端设有极板连接柱Gb)。
全文摘要
本发明公开了一种电解液槽以及使用该电解液槽的三槽组合式电解槽，属于电解槽技术领域，其技术要点包括槽体，其中所述的槽体内间隔设有隔栅，在隔栅上分布有通孔；一种三槽组合式电解槽，包括阴极槽、阳极槽、负电极板、阴离子交换膜和阳离子交换膜和正电极板，其还包括上述的电解液槽；本发明旨在提供一种结构简单、可使电解液分布均匀且可对离子交换膜起支撑作用的电解液槽以及一种结构紧凑、可节约生产成本的使用上述电解液槽的三槽组合式电解槽；用于生产强酸和/或强碱性电解水。
文档编号C02F1/461GK102121113SQ20111003184
公开日2011年7月13日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者徐永海, 杨冠东, 罗小军, 郑莺莺 申请人:广州赛爱环境保护技术开发有限公司