一种高浓度次氯酸钠发生器的制作方法

本实用新型属于液氯消毒技术领域，具体涉及一种高浓度次氯酸钠发生器。

背景技术：

液氯消毒是最成熟的饮用水消毒技术，但使用前需经公安部门审批备案，且水厂必须配备漏氯吸收装置，运输、使用和存储安全性较差。而采用次氯酸钠溶液消毒则是一种安全性较高的消毒方法，尽管水厂可购置商品次氯酸钠溶液用于消毒，但采用商品次氯酸钠溶液消毒存在成本高、pH值高，投加时易堵塞和腐蚀投加泵等问题，且部分地区水厂购置次氯酸钠溶液不方便。因此，需要采用现场发生生产次氯酸钠溶液的装置(即次氯酸钠发生器)。

次氯酸钠发生器包括无隔膜次氯酸钠发生器和隔膜法次氯酸钠发生器两种。传统无隔膜次氯酸钠发生器存在有效氯浓度不高、盐耗和电耗较高、运行管理相对复杂、成本高等问题。在广大农村地区，存在大量供水规模较小的水厂，运行管理人员数量及专业水平有限，不能对次氯酸钠发生器进行很好的管理。因此，需要研发一种能够现场制备高浓度次氯酸钠溶液的次氯酸钠发生器，将其放置在中心水厂现场制备高浓度次氯酸钠溶液，然后配送到周边小型水厂，这样小型水厂可只配备投加装置直接投加次氯酸钠溶液，不必再配备消毒设备，可大幅降低运行管理难度。

生产高浓度次氯酸钠溶液可借鉴离子膜电解产氯气技术，但电解过程中存在的气液分离和氯气吸收反应等一系列问题需要解决。电解槽阳极室出液中的氯气如何充分脱除；未电解淡盐水如何实现再次利用，以降低盐耗；氯气如何被碱液有效吸收反应生成次氯酸钠，提高反应效率，同时避免局部过氯化造成生成次氯酸钠再度分解等问题也需要解决。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种高浓度次氯酸钠发生器，以解决上述技术问题。

本实用新型提供了一种高浓度次氯酸钠发生器，包括软水器、溶盐罐、粗盐水罐、碱溶解罐、碱冷却器、次氯酸钠冷却器、第一次氯酸钠循环槽、脱氯塔、氯分离器、电解槽、氢水封、氢分离器、第一吸收塔、第二吸收塔、过滤器、第二次氯酸钠循环槽及次氯酸钠贮罐；

软水器、溶盐罐、粗盐水罐通过管路依次连接，软水器的出端管路分别连接碱溶解罐及氢水封，粗盐水罐与过滤器连接，过滤器与电解槽连接，碱溶解罐与电解槽及第二吸收塔连接，电解槽与氯分离器及氢分离器连接，氯分离器与脱氯塔及第一吸收塔的氯气进口连接，脱氯塔与溶盐罐及第二吸收塔连接，溶盐罐与第二吸收塔连接，氢分离器与氢水封及碱冷却器连接，碱冷却器与第一次氯酸钠循环槽及第二次氯酸钠循环槽连接，第一次氯酸钠循环槽及第二次氯酸钠循环槽与次氯酸钠冷却器及次氯酸钠贮罐连接，次氯酸钠冷却器与第一吸收塔的碱液进口连接，第一吸收塔与第二吸收塔连接，第一吸收塔与第一次氯酸钠循环槽及第二次氯酸钠循环槽连接。

进一步地，粗盐水罐通过加盐水泵与过滤器连接，碱溶解罐通过碱液泵与电解槽连接，过滤器及脱氯塔通过盐水循环泵与溶盐罐连接，氢分离器通过碱液循环泵与碱冷却器连接，第一次氯酸钠循环槽及第二次氯酸钠循环槽通过第一次氯酸钠吸收泵与次氯酸钠冷却器连接，第一次氯酸钠循环槽及第二次氯酸钠循环槽通过次氯酸钠出料泵与次氯酸钠贮罐连接。

进一步地，第二吸收塔设有用于吸收次氯酸钠的循环管路，循环管路设有第二次氯酸钠吸收泵。

进一步地，脱氯塔内的填料采用直径为25mm的聚丙烯球。

进一步地，第一吸收塔及第二吸收塔均采用喷淋氢氧化钠溶液方式吸收上升的氯气，内部填料采用直径为25mm的聚丙烯球。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

通过软水器产水配制饱和食盐水，减少了钙镁离子在离子膜上的沉积；通过氯分离器和内部含聚丙烯球作为填料的脱氯塔，实现了阳极室中氯气和未电解淡盐水二次分离；通过吸收塔、次氯酸钠吸收泵以及次氯酸钠循环槽组成的次氯酸钠循环反应系统，实现了对氯气的有效吸收，能够避免出现局部过氯化引起的次氯酸钠分解。

附图说明

图1是本实用新型一种高浓度次氯酸钠发生器的结构示意图；

图2是本实用新型一种高浓度次氯酸钠发生器脱氯塔的结构示意图；

图3是本实用新型一种高浓度次氯酸钠发生器第一吸收塔的结构示意图。

图中标号：

1-软水器；2-溶盐罐；3-粗盐水罐；4-碱溶解罐；5-碱冷却器；6-次氯酸钠冷却器；7-第一次氯酸钠循环槽；8-脱氯塔；9-氯分离器；10-电解槽；11-氢水封；12-氢分离器；13-第一吸收塔；131-碱液进口；132-氯气进口；133-氯气出口；134-次氯酸钠溶液出口；14-第二吸收塔；15-盐水循环泵；16-加盐水泵；17-过滤器；18-碱液泵；19-碱液循环泵；20-第一次氯酸钠吸收泵；21-第二次氯酸钠吸收泵；22-次氯酸钠出料泵；23-第二次氯酸钠循环槽；24-次氯酸钠贮罐。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

参图1至图3所示，本实施例提供了一种高浓度次氯酸钠发生器，包括软水器1、溶盐罐2、粗盐水罐3、碱溶解罐4、碱冷却器5、次氯酸钠冷却器6、第一次氯酸钠循环槽7、脱氯塔8、氯分离器9、电解槽10、氢水封11、氢分离器12、第一吸收塔13、第二吸收塔14、过滤器17、第二次氯酸钠循环槽23及次氯酸钠贮罐24；

软水器1、溶盐罐2、粗盐水罐3通过管路依次连接，软水器1的出端管路分别连接碱溶解罐4及氢水封11，粗盐水罐3与过滤器17连接，过滤器17与电解槽10连接，碱溶解罐4与电解槽10及第二吸收塔14连接，电解槽10与氯分离器9及氢分离器12连接，氯分离器9与脱氯塔8及第一吸收塔13的氯气进口132连接，脱氯塔8与溶盐罐2及第二吸收塔14连接，溶盐罐2与第二吸收塔14连接，氢分离器12与氢水封11及碱冷却器5连接，碱冷却器5与第一次氯酸钠循环槽7及第二次氯酸钠循环槽23连接，第一次氯酸钠循环槽7及第二次氯酸钠循环槽23与次氯酸钠冷却器6及次氯酸钠贮24罐连接，次氯酸钠冷却器6与第一吸收塔13的碱液进口131连接，第一吸收塔13与第二吸收塔14连接，第一吸收塔13与第一次氯酸钠循环槽7及第二次氯酸钠循环槽23连接。

本实施例提供的高浓度次氯酸钠发生器，通过软水器产水配制饱和食盐水，减少了钙镁离子在离子膜上的沉积；通过氯分离器和内部含聚丙烯球作为填料的脱氯塔，实现了阳极室中氯气和未电解淡盐水二次分离；通过吸收塔、次氯酸钠吸收泵以及次氯酸钠循环槽组成的次氯酸钠循环反应系统，实现了对氯气的有效吸收，能够避免出现局部过氯化引起的次氯酸钠分解。

在本实施例中，粗盐水罐3通过加盐水泵16与过滤器17连接，碱溶解罐4通过碱液泵18与电解槽10连接，过滤器17及脱氯塔8通过盐水循环泵15与溶盐罐2连接，氢分离器12通过碱液循环泵19与碱冷却器5连接，第一次氯酸钠循环槽7及第二次氯酸钠循环槽23通过第一次氯酸钠吸收泵20与次氯酸钠冷却器6连接，第一次氯酸钠循环槽7及第二次氯酸钠循环槽23通过次氯酸钠出料泵22与次氯酸钠贮罐24连接。

在本实施例中，第二吸收塔14设有用于吸收次氯酸钠的循环管路，循环管路设有第二次氯酸钠吸收泵21。

在本实施例中，脱氯塔8内的填料采用直径为25mm的聚丙烯球。

在本实施例中，第一吸收塔13及第二吸收塔14均采用喷淋氢氧化钠溶液方式吸收上升的氯气，内部填料采用直径为25mm的聚丙烯球。

该高浓度次氯酸钠发生器以脱氯塔、次氯酸钠循环反应系统(第一吸收塔13、第二吸收塔14、第一次氯酸钠吸收泵20、第二次氯酸钠吸收泵21、第一次氯酸钠循环槽7、第二次氯酸钠循环槽23)为核心，还包括进水配水系统、阳极淡盐水循环系统、阴极碱液循环系统、氯气吸收以及循环水系统等。

离子膜次氯酸钠发生器阳极和阴极的电解液循环情况具体如下。自来水进水通过软水器1后，钙镁离子浓度达到几个mg/L的水平，流入溶盐罐2中，同时在溶盐罐2中加入固体无碘食用盐(氯化钠纯度应能达到98.5％以上)，确保在溶盐罐2盐中有一定未溶解盐，从而保证溶盐罐2内盐水处于饱和状态，向溶盐罐2中缓慢注入纯水，溢流到粗盐水罐3贮满，粗盐水浓度大于25％。通过加盐水泵16将粗盐水罐3中的饱和食盐水经过滤器17输送至离子膜电解槽10内。向碱溶解罐4中加入片状氢氧化钠，然后缓慢加入纯水，并用搅拌棒手工搅拌，使碱液浓度保持在20％左右。

离子膜将电解槽10分为阳极室和阴极室，阳极电解液为饱和食盐水，阴极电解液为碱液(即氢氧化钠溶液)，阳极和阴极均采用网状结构，阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极网上涂有镍的氧化物涂层。通电后，在阴极室，水(H2O)在阴极表面放电生成氢气(H2)，阳极室食盐溶解后形成的钠离子(Na⁺)则穿过离子膜由阳极室进入阴极室，与阴极室水电解后产生的氢氧根离子(OH^-)结合生成氢氧化钠(NaOH)；在阳极室，食盐溶解后形成的氯离子(Cl^-)则在阳极表面放电生成氯气(Cl2)。电解室阴阳极分别发生的反应方程式如下：

阳极：2Cl^--2e→Cl2

阴极：2H⁺+2e→H2

电解后的淡盐水和氯气从阳极室导出，流经氯分离器9，实现氯气与淡盐水的初步分离，再流经脱氯塔8，进一步分离气态氯气和盐水，并脱除溶解在淡盐水中的氯气，最终使残留氯气充分从淡盐水中脱除，氯分离器9中脱除的氯气进入第一吸收塔13中，脱氯塔8中脱除的氯气以及进入溶盐罐2中的少量氯气一同进入第二吸收塔14中，未参与电解的食盐水与分离后的淡盐水则通过盐水循环泵15流入溶盐罐2中实现未电解食盐的循环利用。碱溶解罐4内的碱液通过碱液泵18进入电解槽10阴极室内，阴极表面电解产生的氢气(H2)通过氢分离器与碱液分离，最后经氢水封11排到室外。

氯气分离吸收以及次氯酸钠循环反应系统的工作过程是：氯气从阳极导出后，氯分离器9将氯气与淡盐水进行第一次分离，分离后的氯气被第一吸收塔13吸收，经氯分离器9后，脱氯塔8将淡盐水中剩余的氯气进行第二次分离，分离后的氯气与进入溶盐罐2中的少量氯气以及进入第一吸收塔13中未完全参与反应的氯气一同进入第二吸收塔14吸中参与反应。

次氯酸钠循环反应系统中，阴极室电解出的碱液通过碱液循环泵19、经碱冷却器5冷凝后，进入次氯酸钠循环槽(第一次氯酸钠循环槽7、第二次氯酸钠循环槽23)中，后经次氯酸钠冷却器6后进入第一吸收塔中13，未参与电解的碱液进入第二吸收塔14中，第一吸收塔13、第二吸收塔14均采用喷淋氢氧化钠溶液方式吸收上升的氯气，氯气和碱液充分混合反应生成次氯酸钠溶液，并再次进入次氯酸钠循环槽中，循环反应一定时间后，生成的次氯酸钠溶液经次氯酸钠出料泵22进入至次氯酸钠贮罐24中，形成的次氯酸钠溶液可用于供水工程的消毒。

本实施例提供的高浓度次氯酸钠发生器提高了电解槽阳极室氯气脱除效率、阳极室氯气与阴极室碱液反应效率，进一步降低运行成本，具体包括如下技术效果：

(1)氯气与淡盐水的分离采用二级分离过程，第一级分离气态氯气和盐水，第二级进一步脱除溶解在淡盐水中的氯气，其中第二级的脱氯塔中有直径为25mm的聚丙烯球作为填料，其比表面积大，可充分解决气液交换，分离效果较好。现有氯气与淡盐水的分离采用气液分离器，依靠气液比重不同达到分离的效果，这种分离效果不彻底，而且分离的淡盐水中含有大量未被分离的氯气。

(2)采用喷淋氢氧化钠溶液方式吸收上升的氯气，氯气能够与氢氧化钠充分混合，反应效率高。吸收塔内部的填料与脱氯塔中填料相同，其中第一吸收塔中的填料厚度比第二吸收塔高，能够充分反应吸收，防止氯气泄漏。现有氯气吸收方法是在次氯酸钠溶液罐中通入氯气管，采用正压吸收，氯气无法均匀分布在碱液中，反应效率低且在氯气管出口附近因氯气浓度高极易出现局部过氯化导致生成的次氯酸钠再次分解。

(3)电解槽阳极流出的淡盐水与氯气分离后，经盐水循环泵进入溶盐罐中，实现未电解食盐的再次利用，降低电解装置的盐耗，同时避免盐进入次氯酸钠溶液中，故能减少对水体溶解性总固体值(TDS)的增加。

(4)电解槽阴极产生的氢气经过氢分离器分离后通过氢水封装置排出室外，其中所采用的氢水封装置既能防止外面气体进入反应系统，又能稀释排出氢气的浓度，降低安全隐患。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。