一种电解电渗析装置的制作方法

1.本技术涉及电化学技术领域，尤其是涉及一种电解电渗析装置。


背景技术：

2.随着电化学技术的研发和发展，电解装置已被广泛应用各行各业。目前，最为简单的一种电解装置，包括容器，容器内固定连接有两块相互平行的电极板，其中一块电极板与电源的正极相连通，另一块电极板与电源的负极相连通。
3.针对上述相关技术中的电解装置，申请人发现技术方案存在以下缺陷：由于平行电极板的设置，导致电解母液需要复杂的隔板或隔离室进行分离，才能达成电解的目的。因此，相关技术存在结构复杂，设计成本较高的问题。


技术实现要素：

4.为了解决相关技术存在结构复杂，设计成本较高的问题，本技术目的在于提供一种电解电渗析装置。
5.本技术提供的一种电解电渗析装置，是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种电解电渗析装置，包括电解池，所述电解池内固定连接有母液框体；所述母液框体内形成有母液室；所述电解池内固定连接有分隔件；所述电解池在分隔件的分隔下形成有与母液室相连通的电解电渗析液成品室和废料室；所述电解电渗析液成品室不与废料室连通；所述电解电渗析液成品室内设置有第一正极板和第一负极板；所述废料室内设置有与第一正极板相互平行的电极板；所述第一负极板和电极板位于母液框体的同一侧；所述母液框体位于第一正极板和第一负极板之间；所述电解池内设置有第一离子选择性透过膜、第二离子选择性透过膜和第三离子选择性透过膜；所述第一离子选择性透过膜位于第一正极板和母液框体之间；所述第二离子选择性透过膜位于第一负极板和母液框体之间；所述第三离子选择性透过膜位于电极板和母液框体之间。
7.通过采用上述技术方案，可形成三极两室的电解池，以电解氯化钠为例，母液室中的氯离子通过第一离子选择性透过膜，在第一正极板发生失电子生成氯气，氯气溶于水生成目标产品-次氯酸和氢离子；电极板为负极板，母液室中的钠离子通过第三离子选择性透过膜，电极板电解水，水得电子生成氢气和氢氧根离子，废液室中可获得氢气和氢氧化钠溶液；母液室中的钠离子通过第二离子选择性透过膜，第一负极板电解水，水得电子生成氢气和氢氧根离子，氢氧根离子中和氢离子可调整成品液的ph值，ph值的调节可通过控制第一负极板的通电时间进行控制。综上所述，本技术结构较为简单，设计成本较低。
8.此外，第一正极板、第一负极板、电极板皆连通电荷调节机构，电荷调节机构连接有用于供电的供电机构，用于实现电解或者电渗析。具体的，通过控制电压的大小控制进行电解或者电渗析，当电解电压大于电解液中离子的临界电解电压进行电解，当电解电压小于电解液中离子的临界电解电压进行电渗析。本技术提通过控制mosfet的开关时间比例，来实现控制成品液的ph值和浓度。因此，本技术不仅结构较为简单，设计成本较低且可根据
需求对电解母液进行电解或者选择性电解渗析，从而使得电渗析液或者电解液符合不同成份、浓度以及ph值的要求。
9.优选的，所述母液框体中的一对侧面皆固定连接于电解池的内壁；所述母液框体中的另一对侧面皆贯穿开设有多个连通孔；所述连通孔的直径为1.0-3.0mm；开设有连通孔的所述母液框体中一侧面的开孔率在20-60%。
10.通过采用上述技术方案，使得电解电渗析液成品室和废料室分别与母液室连通，且电解电渗析液成品室与废料室不连通。通过控制母液框体的开孔率，可一定程度上控制电解电渗析过程中离子迁移速率，利于对电解或电渗析进行调控，从而使得电渗析液或者电解液符合不同成份、浓度以及ph值的要求。
11.优选的，所述母液框体固定连接有两块相互平行的固定围板；所述固定围板一端固定连接于电解池的内侧壁且另一端固定连接于母液框体的外侧壁；固定连接于母液框体和电解池之间的固定围板、分隔件形成所述废料室；母液框体中的一对侧面皆贯穿开设有多个连通孔；所述母液框体其中一开设连通孔的侧面与分隔件固定连接；所述连通孔的直径为1.0-3.0mm；开设有连通孔的所述母液框体中一侧面的开孔率在20-60%。
12.通过采用上述技术方案，使得电解电渗析液成品室和废料室分别与母液室连通，且电解电渗析液成品室与废料室不连通。通过控制母液框体的开孔率，可一定程度上控制电解电渗析过程中离子迁移速率，利于对电解或电渗析进行调控，从而使得电渗析液或者电解液符合不同成份、浓度以及ph值的要求。
13.优选的，所述母液框体的底部固定连接于电解池的内底面；所述电解电渗析液成品室包括第一电解电渗析液成品室和第二电解电渗析液成品室，所述电解池底面连通有连通管；所述连通管一端连通于第一电解电渗析液成品室且另一端连通于第二电解电渗析液成品室；所述第二电解电渗析液成品室位于废料室的正下方；所述电解池固定连通有废液出管；所述废液出管与废料室相连通；所述电解池固定连通有成品液出管；所述成品液出管与第二电解电渗析液成品室相连通。
14.通过采用上述技术方案，对整体结构进行优化，便于对不同的电解或电渗析条件具有较好的普适性。
15.优选的，所述母液框体的底部固定连接有若干相互平行的通孔支撑板；所述通孔支撑板一端固定连接于电解池的内底面且另一端固定连接于母液框体的底部；所述通孔支撑板贯穿开设有液体流通道；所述电解池固定连通有废液出管；所述废液出管与废料室相连通；所述电解池固定连通有成品液出管；所述成品液出管与电解电渗析液成品室相连通。
16.通过采用上述技术方案，对整体结构进行优化，便于对不同的电解或电渗析条件具有较好的普适性。
17.优选的，当所述电极板为负极板，则第一离子选择性透过膜为阴离子膜或者微孔膜，第二离子选择性透过膜为阳离子膜或者微孔膜，第三离子选择性透过膜为阳离子膜或者微孔膜；当所述电极板为正极板，则第一离子选择性透过膜为阴离子膜或者微孔膜，第二离子选择性透过膜为阳离子膜或者微孔膜，第三离子选择性透过膜为阴离子膜或者微孔膜。
18.通过采用上述技术方案，对整体结构进行优化，便于对不同的电解或电渗析条件具有较好的普适性。
19.优选的，所述第一正极板、第一负极板和电极板结构皆相同；所述第一正极板贯穿开设有通孔；所述第一正极板的开孔率为10-60%。
20.通过采用上述技术方案，电解液通过流通孔流向第一离子选择性透过膜和第二离子选择性透过膜，从而保证电渗析或电解的正常进行。
21.优选的，所述所述第一正极板、第一负极板和电极板皆为网状电极板。
22.通过采用上述技术方案，电解液通过网状孔流向第一离子选择性透过膜和第二离子选择性透过膜，从而保证电渗析或电解的正常进行。
23.综上所述，本技术具有以下优点：
24.1、本技术结构相对简单，设计成本较低。
25.2、本技术可根据需求对电解母液进行全电解、选择性电解渗析，从而使得电渗析液符合不同成份，浓度以及ph值的要求，且电解母液除电解质浓度发生变化外，电解液的阴阳离子仍保持平衡。
附图说明
26.图1是本技术中实施例1的整体结构示意图。
27.图2是本技术中实施例1中第一正极板的结构示意图。
28.图3是本技术中实施例2的整体结构示意图。
29.图4是本技术中实施例3的整体结构的侧视图。
30.图5是本技术中实施例3的整体结构示意图。
31.图6是本技术中实施例4的整体结构的侧视图。
32.图7是本技术中实施例4的整体结构示意图。
33.图中，1、电解池；11、连通管；12、废液出管；13、成品液出管；2、母液框体；20、母液室；21、连通孔；22、固定围板；221、导液孔道；23、通孔支撑板；231、液体流通道；3、分隔件；4、电解电渗析液成品室；40、第一电解电渗析液成品室；400、第二电解电渗析液成品室；41、第一正极板；411、通孔；42、第一负极板；5、废料室；51、电极板；6、第一离子选择性透过膜；7、第二离子选择性透过膜；70、第三离子选择性透过膜。
具体实施方式
34.以下结合附图1-7和实施例1-4对本技术作进一步详细说明。
35.实施例1：参照图1，为本技术公开的一种电解电渗析装置，包括电解池1，电解池1内固定连接有母液框体2，母液框体2内形成有母液室20。具体地，母液框体2的底部固定连接于电解池1的内底面，且母液框体2中的一对侧面分别固定连接于电解池1的内侧壁。母液框体2中的另一对侧面皆贯穿开设有多个连通孔21，连通孔21的直径为1.6-1.8mm。开设有连通孔21的母液框体2中一侧面的开孔率在40-50%。
36.参照图1，电解池1内固定连接有分隔件3。分隔件3一端垂直固定连接于电解池1的内侧壁，且另一端垂直固定连接于母液框体2中外侧壁。电解池1在分隔件3的分隔下形成有电解电渗析液成品室4和废料室5。电解电渗析液成品室4和废料室5皆与母液室20相连通，但是电解电渗析液成品室4不与废料室5连通。
37.参照图1，电解电渗析液成品室4包括第一电解电渗析液成品室40和第二电解电渗
析液成品室400，第二电解电渗析液成品室400位于废料室5的正下方。电解池1底面连通有连通管11，连通管11一端连通于第一电解电渗析液成品室40且另一端连通于第二电解电渗析液成品室400。电解池1固定连通有与废料室5相连通的废液出管12。电解池1固定连通有与第二电解电渗析液成品室400相连通的成品液出管13。
38.参照图1，母液框体2的一外侧面固定连接有第一离子选择性透过膜6。第一离子选择性透过膜6位于第一电解电渗析液成品室40内。第一离子选择性透过膜6为阴离子膜或者微孔膜。母液框体2的一外侧面固定连接有第一正极板41，第一正极板41位于第一电解电渗析液成品室40内。第一离子选择性透过膜6和第一正极板41相平行，第一离子选择性透过膜6和第一正极板41之间预留有供离子迁移活动的空隙。第一离子选择性透过膜6位于母液框体2和第一正极板41之间。
39.参照图1，母液框体2的另一外侧面固定连接有第二离子选择性透过膜7。第二离子选择性透过膜7位于第二电解电渗析液成品室400内。第二离子选择性透过膜7为阳离子膜或者微孔膜。母液框体2的另一外侧面固定连接有第一负极板42，第一负极板42位于第二电解电渗析液成品室400内。母液框体2位于第一正极板41和第一负极板42之间。第一负极板42与第二离子选择性透过膜7相平行，第一负极板42与第二离子选择性透过膜7之间预留有供离子迁移活动的空隙。第二离子选择性透过膜7位于母液框体2和第一负极板42之间。
40.参照图1，母液框体2的另一外侧面固定连接有第三离子选择性透过膜70。第三离子选择性透过膜70位于废料室5内。母液框体2的另一外侧面固定连接有电极板51，电极板51位于废料室5内。第一负极板42和电极板51位于母液框体2的同一侧。电极板51与第三离子选择性透过膜70相平行，电极板51与第三离子选择性透过膜70之间预留有供离子迁移活动的空隙。第三离子选择性透过膜70位于母液框体2和第一负极板42之间。当所述电极板51为负极板，第三离子选择性透过膜70为阳离子膜或者微孔膜。当所述电极板51为正极板，第三离子选择性透过膜70为阴离子膜或者微孔膜。
41.参照图2，第一正极板41、第一负极板42和电极板51结构皆相同。以第一正极板41为例，第一正极板41贯穿开设有多个通孔411。第一正极板41的开孔率为45-50%。
42.电解时，控制电极板51、第一正极板41和第一负极板42的外接电压大于电解液中离子的临界电解电压，第一正极板41吸引母液中的阴离子向第一正极板41一侧运动，阴离子依次通过母液框体2、第一离子选择性透过膜6进入第一电解电渗析液成品室40内，在第一正极板41失电子被氧化。第一负极板42吸引母液中的阳离子向第一负极板42一侧运动，阳离子依次通过母液框体2、第二离子选择性透过膜7进入第二电解电渗析液成品室400内，阳离子在第一负极板42得电子被还原。当电极板51为负极板，吸引母液中的阳离子向电极板51一侧运动，阳离子依次通过母液框体2、第三离子选择性透过膜70进入废料室内，阳离子在电极板51得电子被还原。当电极板51为正极板，吸引母液中的阴离子向电极板51一侧运动，阴离子依次通过母液框体2、第三离子选择性透过膜70进入废料室5内，阴离子在电极板51得电子被氧化。
43.母液室20内储存氯化钠溶液，以电解氯化钠溶液为例，电极板51为负极板，氯化钠溶液中的钠离子向电极板51一侧运动，依次通过母液框体2、第三离子选择性透过膜70进入废料室5内，电极板51一侧为电解水，生成氢氧根和氢气，钠离子和氢氧根结合得氢氧化钠，因此废料室5中溶液为氢氧化钠水溶液。氯化钠溶液中的氯离子向第一正极板41一侧运动，
氯离子依次通过母液框体2、第一离子选择性透过膜6进入第一电解电渗析液成品室40内，氯离子在第一正极板41失电子被氧化得氯气，氯气与水反应生产次氯酸和盐酸。氯化钠溶液中的钠离子向第一负极板42一侧运动，钠离子依次通过母液框体2、第二离子选择性透过膜7第二电解电渗析液成品室400内，第一负极板42发生电解水反应得到氢氧根和氢气，氢氧根与盐酸中的氢离子中和，从而调节电解电渗析液成品室4中成品液的ph值，ph值的调节可通过控制第一负极板42的通电时间来控制。
44.电渗析时，控制电极板51、第一正极板41和第一负极板42的外接电压（电渗析电压）小于电解液中离子的临界电解电压。第一负极板42吸引母液中的阳离子向第一负极板42一侧运动，阳离子依次通过母液框体2、第二离子选择性透过膜7进入第二电解电渗析液成品室400内。第一正极板41吸引母液中的阴离子向第一正极板41一侧运动，阳离子依次通过母液框体2、第一离子选择性透过膜6进入第一电解电渗析液成品室40内。当电极板51为负极板，吸引母液中的阳离子向电极板51一侧运动，阳离子依次通过母液框体2、第三离子选择性透过膜70进入废料室内。当电极板51为正极板，吸引母液中的阴离子向电极板51一侧运动，阴离子依次通过母液框体2、第三离子选择性透过膜70进入废料室5内。通过调节电极板51的正负极性和电压大小，可除去母液中的杂质离子，当母液中的杂质离子除去后，第一负极板42通电将母液中的目标阳离子迁移至第二电解电渗析液成品室400，与在第一电解电渗析液成品室40中阴离子混合得到目标产品。
45.实施例2：实施例2与实施例1的区别在于：
46.参照图3，母液框体2的底部固定连接有两块相互平行的通孔支撑板23，通孔支撑板23贯穿开设有液体流通道231。通孔支撑板23用于支撑固定母液框体2。两块通孔支撑板23的间距为母液框体2宽度的0.7-0.85倍。通孔支撑板23一端固定连接于电解池1的内底面且另一端固定连接于母液框体2的底部。母液框体2中的一对侧面分别固定连接于电解池1的内侧壁。母液框体2中的另一对侧面皆贯穿开设有多个连通孔21，连通孔21的直径为1.6-1.8mm。开设有连通孔21的母液框体2中一侧面的开孔率在40-50%。
47.参照图3，电解池1内固定连接有分隔件3。分隔件3一端垂直固定连接于电解池1的内侧壁，且另一端垂直固定连接于母液框体2中外侧壁。电解池1在分隔件3的分隔下形成有电解电渗析液成品室4和废料室5。电解电渗析液成品室4和废料室5皆与母液室20相连通，但是电解电渗析液成品室4不与废料室5连通。电解池1底面未设置连通管11。电解池1固定连通有与废料室5相连通的废液出管12。电解池1固定连通有与电解电渗析液成品室4相连通的成品液出管13。
48.参照图3，母液框体2的一外侧面固定连接有第一离子选择性透过膜6。第一离子选择性透过膜6位于电解电渗析液成品室4内。第一离子选择性透过膜6为阴离子膜或者微孔膜。母液框体2的一外侧面固定连接有第一正极板41，第一正极板41位于电解电渗析液成品室4内。第一离子选择性透过膜6和第一正极板41相平行，第一离子选择性透过膜6和第一正极板41之间预留有供离子迁移活动的空隙。第一离子选择性透过膜6位于母液框体2和第一正极板41之间。
49.参照图3，母液框体2的另一外侧面固定连接有第二离子选择性透过膜7。第二离子选择性透过膜7位于电解电渗析液成品室4内。第二离子选择性透过膜7为阳离子膜或者微孔膜。母液框体2的另一外侧面固定连接有第一负极板42，第一负极板42位于电解电渗析液
成品室4内。母液框体2位于第一正极板41和第一负极板42之间。第一负极板42与第二离子选择性透过膜7相平行，第一负极板42与第二离子选择性透过膜7之间预留有供离子迁移活动的空隙。第二离子选择性透过膜7位于母液框体2和第一负极板42之间。
50.参照图3，母液框体2的另一外侧面固定连接有第三离子选择性透过膜70。第三离子选择性透过膜70位于废料室5内。母液框体2的另一外侧面固定连接有电极板51，电极板51位于废料室5内。第一负极板42和电极板51位于母液框体2的同一侧。电极板51与第三离子选择性透过膜70相平行，电极板51与第三离子选择性透过膜70之间预留有供离子迁移活动的空隙。第三离子选择性透过膜70位于母液框体2和第一负极板42之间。当所述电极板51为负极板，第三离子选择性透过膜70为阳离子膜或者微孔膜。当所述电极板51为正极板，第三离子选择性透过膜70为阴离子膜或者微孔膜。第一正极板41、第一负极板42和电极板51皆为网状电极板。
51.实施例3：实施例3与实施例1的区别在于：
52.参照图4和图5，母液框体2的底部固定连接于电解池1的内底面，且母液框体2的侧面与电解池1的侧壁之间留有空隙。母液框体2固定连接有两块相互平行的固定围板22，固定围板22一端焊接于电解池1的内侧壁且另一端焊接于母液框体2的外侧壁，固定围板22底面焊接于电解池1的内底面。
53.参照图4和图5，电解池1内固定连接有分隔件3。分隔件3一端垂直固定连接于电解池1的内侧壁，且另一端垂直固定连接于母液框体2中外侧壁，且分隔件3垂直固定连接于固定围板22之间。电解池1在分隔件3的分隔下形成有电解电渗析液成品室4和废料室5。电解电渗析液成品室4包括第一电解电渗析液成品室40和第二电解电渗析液成品室400，第二电解电渗析液成品室400位于废料室5的正下方。固定围板22开设有与第二电解电渗析液成品室400连通的导液孔道221。
54.参照图4和图5，废料室5是由固定连接于母液框体2和电解池1之间的固定围板22、分隔件3、母液框体2、电解池1所围挡形成。第二电解电渗析液成品室400是由固定连接于母液框体2和电解池1之间的固定围板22、分隔件3、母液框体2、电解池1所围挡形成。
55.参照图4和图5，母液框体2中的一对侧面皆贯穿开设有多个连通孔21，连通孔21的直径为1.6-1.8mm。开设有连通孔21的母液框体2中一侧面与分隔件3固定连接。位于与分隔件3固定连接的母液框体2的一侧面内的连通孔21其中一部分位于废料室5内，且另一部分位于第二电解电渗析液成品室400。开设有连通孔21的母液框体2中一侧面的开孔率在30-40%。
56.实施例4：实施例4与实施例1的区别在于：
57.参照图6和图7，母液框体2的侧面与电解池1的侧壁之间留有空隙。母液框体2的底部固定连接有两块相互平行的通孔支撑板23，通孔支撑板23贯穿开设有液体流通道231。通孔支撑板23用于支撑固定母液框体2。两块通孔支撑板23的间距为母液框体2宽度的0.7-0.85倍。通孔支撑板23一端固定连接于电解池1的内底面且另一端固定连接于母液框体2的底部。
58.参照图6和图7，母液框体2固定连接有两块相互平行的固定围板22，固定围板22一端焊接于电解池1的内侧壁且另一端焊接于母液框体2的外侧壁。固定围板22底面焊接于电解池1的内底面。电解池1内固定连接有分隔件3。分隔件3一端垂直固定连接于电解池1的内
侧壁，且另一端垂直固定连接于母液框体2中外侧壁，且分隔件3垂直固定连接于固定围板22之间。电解池1在分隔件3的分隔下形成有电解电渗析液成品室4和废料室5。电解电渗析液成品室4包括第一电解电渗析液成品室40和与第一电解电渗析液成品室40连通的第二电解电渗析液成品室400，第二电解电渗析液成品室400位于废料室5的正下方。
59.参照图6和图7，废料室5是由固定连接于母液框体2和电解池1之间的固定围板22、分隔件3、母液框体2、电解池1所围挡形成。第二电解电渗析液成品室400是由固定连接于母液框体2和电解池1之间的固定围板22、分隔件3、母液框体2、电解池1所围挡形成。电解池1底面未设置连通管11。电解池1固定连通有与废料室5相连通的废液出管12。电解池1固定连通有与电解电渗析液成品室4相连通的成品液出管13。
60.参照图6和图7，母液框体2中的一对侧面皆贯穿开设有多个连通孔21，连通孔21的直径为1.6-1.8mm。开设有连通孔21的母液框体2中一侧面与分隔件3固定连接。位于与分隔件3固定连接的母液框体2的一侧面内的连通孔21其中一部分位于废料室5内，且另一部分位于第二电解电渗析液成品室400。开设有连通孔21的母液框体2中一侧面的开孔率在30-40%。
61.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。