CN104674296B - 一种电解法二氧化氯发生器及电解槽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解法二氧化氯发生器及电解槽，其中，所述电解槽包括：一中空的电解槽本体；一中间隔膜，其设置在电解槽本体内部，并将电解槽本体内部分隔成两个腔室；阴、阳极板，其分别设置在所述中间隔膜两侧并形成微极距，同时将所述两个腔室分别构成阴、阳极室，所述阴、阳极室为微容积阴极室和阳极室。所述二氧化氯发生器为采用所述电解槽的柜体结构，并设置有溶盐系统、加盐系统、电源系统、水质软化系统和控制系统。本发明的电解槽通过取消传统电解法中的中性电极并将阴、阳极板和中间隔膜构成了微极距，加之微容积设计，使得用于二氧化氯发生器时，能最大限度提高设备的电解效率，并提高中间隔膜的稳定性，延长设备使用寿命。

Description

一种电解法二氧化氯发生器及电解槽

技术领域

本发明涉及一种消毒剂发生装置。更具体地说，本发明涉及一种产生消毒剂的电解法二氧化氯消毒剂发生器及电解槽。

背景技术

DFC系列电解法二氧化氯发生器是九十年代从美国引进先进的生产技术，经国产化、系列化在原系列产品基础上经过技术改进升级而产生，目前已升级为第五代产品，不仅在设备稳定性有了较大的改进，而且在使用寿命和安全性能方面获得了巨大的突破。现在的DFC系列设备已实现了全自动控制运行，不需人操作值守和每天加盐(原料)，能按照事先设定的开机、关机时间自动运行，在运行时可自动监控冷却电解的温度和定时自动排出废碱液。通过自动控制器上的数码显示可以知道电解电流、槽压和电解温度的变化及设备的运行状态。

参见图1，其给出了现有技术中该DFC系列电解法二氧化氯发生器的简易示图，其包括电解槽a，设置在电解槽上的阳极b、阴极c、中性电极d和隔膜e，隔膜e为离子交换膜，由图1可以看到：

首先，该种电解槽设计的电解效率存在一定的局限性，效果不理想；其次，现有技术通常采用工业盐为电解原料，在阳极室生成的消毒成分有二氧化氯、氯气、臭氧和过氧化氢等，因此二氧化氯的纯度并不高；第三，其采用箱式外观，开放式控制系统，阴极室未与空气完全隔绝，不断产生的氢气易与空气混合存在爆炸的危险，而阳极室不断产生的二氧化氯气体易溢出污染环境，同时结构复杂，自动化控制程度相对较低；第四，各进水没有设置前处理设备，水中杂质易形成水垢沉淀，影响设备性能，降低产氯效果；第五，中间隔膜容易因阴极室和阳极室之间存在的压力差导致损坏率大，使用寿命短。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种用于电解法二氧化氯发生器的电解槽，其通过取消传统电解法的中性电极并将阴极板、中间隔膜与阳极板构成微极距，并构成微容积阴极室和阳极室，可最大限度提高电解效率，并提高了中间隔膜的稳定性。

本发明还有一个目的是提供一种应用了上述电解槽的电解法二氧化氯发生器，其具有电解效率高、电解所得的二氧化氯纯度高、结构紧凑、操作简单、容易控制、使用寿命长等特点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了以下技术方案：

一种用于电解法二氧化氯发生器的电解槽，其包括：

一中空的电解槽本体；

一中间隔膜，其设置在所述电解槽本体内部，并将电解槽本体内部分隔成两个腔室；

阴、阳极板，其分别设置在所述中间隔膜两侧并形成微极距，同时将所述两个腔室分别构成阴、阳极室，所述阴、阳极室为微容积阴极室和阳极室。

优选的是，所述电解槽本体呈长方体状，且其阳极室和阴极室呈上下分布，同时在所述阴极室上仅预留出第一进水口和排碱排氢口，在所述阳极室上仅预留出第二进水口、电解盐溶液注入口和二氧化氯消毒液出口。

优选的是，所述的用于电解法二氧化氯发生器的电解槽还包括：阴、阳极接头，其设置在所述电解槽本体上，并分别连接至所述阴、阳极板。

本发明进一步的是提供了一种采用上述电解槽的电解法二氧化氯发生器，其中，所述电解槽中，所述阴极室装入经过软化后的自来水，所述阳极室装入含氯化钠和亚氯酸钠的电解盐溶液。

优选的是，所述二氧化氯发生器呈柜体结构，并包括：由一个或多个所述电解槽构成的电解系统，其设置在所述柜体下方；其中，

所述柜体在正对所述电解系统的柜门上设置有阴、阳极接线板，所述阴、阳极接线板分别连接至所述一个或多个电解槽的阴、阳极接头；同时

所述柜体上还设置有连通所述一个或多个电解槽二氧化氯消毒液出口的电解槽出药管、排碱排氢口的电解槽排污管，以及第一进水口和第二进水口的电解槽进水管。

优选的是，所述二氧化氯发生器还包括设置在所述柜体中部的溶盐系统，其包括：

由柜体构成的盐箱，其内装入有电解盐，并连接有盐箱进水管、溢流管和排污管；

循环泵，其设置在所述柜体上，并将其进水管和出水管伸入所述盐箱内；

其中，所述溶盐系统通过所述循环泵将盐箱内的电解盐和注入到其中的清水进行搅拌融合形成所述电解盐溶液。

优选的是，所述二氧化氯发生器还包括设置在所述柜体中上层的加盐系统，其包括：

计量泵；

电解槽加药管，其一端伸入所述盐箱，另一端连接至所述一个或多个电解槽的电解盐溶液注入口；其中

所述计量泵设置在所述电解槽加药管上，并位于所述柜体的盐箱上方。

优选的是，所述二氧化氯发生器还包括设置在所述柜体顶部的电源系统，其采用IGBT高频电解电源模块；其中，

所述电源系统连接至所述阴、阳极接线板，以为所述电解系统供电。

优选的是，所述二氧化氯发生器还包括设置在柜体上的水质软化系统，其包括：

离子交换树脂软水处理器，其设置在所述柜体上，并在入水口连接有自来水进水管，出水口连接所述电解槽进水管和盐箱进水管。

优选的是，所述二氧化氯发生器还包括控制系统，其连接至所述电解系统、溶盐系统、加盐系统、电源系统和水质软化系统。

本发明所述的二氧化氯发生器及电解槽至少包括以下有益效果：

其一、电解效率高，二氧化氯纯度高。

该二氧化氯发生器通过设置离子交换树脂软水处理设备滤除了自来水中的可溶性钙、镁化合物，并采用微容积阴极室和阳极室设计，阴极和阳极设置于中间隔膜两侧组成了微极距电解槽，最大限度地提高了设备的电解效率，提高隔膜的稳定性。同时选用含氯化钠和亚氯酸钠的电解盐作为电解原料，根据PH变化决定排碱技术和电解槽独特的模块化设计促进了电解反应的进行，促进了高纯度二氧化氯消毒气体的产生；

其二、使用安全、方便、可靠。

该二氧化氯发生器的电解槽基本完全封闭，所产生的二氧化氯消毒气体不会泄露到环境中，不会对环境造成污染，同时阴极室在电解过程中与空气完全分开，所产生的氢气不存在爆炸的危险，安全性大大提高；

其三、结构简单、合理、紧凑。

该二氧化氯发生器采用柜式外形，各部件结合紧密，加盐系统、排碱系统、电解系统等有序安装排列，设备结构简单合理，各部分排列紧凑，使设备整体简约大方，有序工作；

其四、技术性能好质量优、自动化程度高。

该二氧化氯发生器采用闭合式全自动控制系统，工作过程全程自动监控，并配备了余氯检测仪、酸度检测仪等在线监测装置，不需要人员在线操作，当出现故障时自动启动报警装置；

其五、设备工作稳定，使用寿命长。

该二氧化氯发生器取消了电解槽的中性电极，使电解槽更加简洁，运行更加稳定，同时还能有效减少由于阴极室和阳极室的压力差对隔膜的损害作用，增加隔膜和电解槽的使用寿命。电解槽的模块化设计有利于设备的稳定和设备的维护与维修，并且有利于设备的大型化和标准化。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为现有技术中电解法二氧化氯发生器的简易示图；

图2为本发明所述电解法二氧化氯发生器的流程示意图；

图3为本发明所述电解槽的两面接口示意图；

图4为本发明所述电解法二氧化氯发生器的结构示意图一；

图5为本发明所述电解法二氧化氯发生器的结构示意图二；

图6为本发明所述电解法二氧化氯发生器的分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

结合图2-6，本发明首先提供了一种用于电解法二氧化氯发生器的电解槽，其包括：

一中空的电解槽本体1；

一中间隔膜(未示出)，其设置在所述电解槽本体内部，并将电解槽本体内部分隔成两个腔室；

阴、阳极板(未示出)，其分别设置在所述中间隔膜两侧并形成微极距，同时将所述两个腔室分别构成阴、阳极室，所述阴、阳极室为微容积阴极室和阳极室。

这里，本发明所述的电解槽与现有技术相比，取消了阴阳极之间的中性电极，并在阴阳两极之间设置有隔膜，阴阳极设置在中间隔膜两侧组成微极距电解槽，且形成微容积阴极室和阳极室，可大大提高应用在二氧化氯发生器时的电解效率。由于电解效率本身是受多种因素的影响，比如说极板面积、极距、电解温度、电解液等，本案发明人经过大量的创新性试验和经验获得，当电解槽处于微极距以及微容积时，其可使电解效率得到显著提高。同时，本发明由于中间隔膜被阴阳极板所夹住，所以可有效减少由于阴极室和阳极室的压力差对隔膜的损害作用，增加了隔膜和电解槽的使用寿命。

上述方案中进一步的是，所述电解槽本体呈长方体状，且其阳极室和阴极室呈上下分布，同时在所述阴极室上仅预留出第一进水口2和排碱排氢口3，在所述阳极室上仅预留出第二进水口6、电解盐溶液注入口4和二氧化氯消毒液出口5(本发明各设置有两个，参见图3，可有效提高反应物注入的注入速率和生成物的获取速率)。这样设计使得电解槽基本完全封闭，通过仅仅预留出上述进出口，在应用到二氧化氯发生器时，所产生的消毒气体不会泄露到环境中，不会对环境造成污染，而阴极室在电解过程中与空气完全分开，所产生的氢气不存在爆炸的危险，使得整个设备安全性大大提高。且这里阳极室和阴极室的上下分布可实现在不需要外界的能量或动力就可以达到在线排碱排氢排污。由此可见，在阳极室所产生的二氧化氯消毒气体可与注入到阳极室的清水吸收混合，成为一定浓度的二氧化氯消毒液，此时就算有部分二氧化氯消毒气体挥发排出，其也只是少量，对环境污染的程度极小。

其中，所述用于电解法二氧化氯发生器的电解槽还包括：阴、阳极接头16、17(本发明各设置有两个，参见图3)，其设置在所述电解槽本体上，并分别连接至所述阴、阳极板。

本发明进一步的是提供了一种采用上述电解槽的电解法二氧化氯发生器，其中，所述电解槽中，所述阴极室装入经过软化后的自来水，所述阳极室装入含氯化钠和亚氯酸钠的电解盐溶液。它们发生以下电解反应进而产生二氧化氯，反应原理为：

Cl₂+2NaClO₂→2ClO₂+2NaCl

这里，本发明采用了上述电解槽后，既保证了电解效率，又可将电解槽模块化设计，使得可按需设置电解槽的个数。而其中经过软化后的自来水已滤去水质中的可溶性钙、镁化合物，进而降低了浮渣、水垢生成对设备的破坏，延长设备使用寿命，也从侧面提高了二氧化氯产率；其中含氯化钠和亚氯酸钠的电解盐溶液则在很大程度上提高了设备所产的二氧化氯纯度。

在本发明的进一步实施例中，所述二氧化氯发生器呈柜体结构，并包括：由一个或多个所述电解槽1构成的电解系统，其设置在所述柜体18下方(从图6可看到，柜体在其两侧壁上沿高度方向相对设置有多组可用于支承所述电解槽的水平导向板19，电解槽个数可以按需设置)；其中，所述柜体在正对所述电解系统的柜门20上设置有阴、阳极接线板21、22，所述阴、阳极接线板分别连接至所述一个或多个电解槽的阴、阳极接头16、17；同时所述柜体上还设置有连通所述一个或多个电解槽二氧化氯消毒液出口5的电解槽出药管23、排碱排氢口3的电解槽排污管24，以及第一进水口和第二进水口的电解槽进水管31。

在本发明的进一步实施例中，所述二氧化氯发生器还包括设置在所述柜体中部的溶盐系统，其包括：

由柜体构成的盐箱7，其内装入有电解盐(通过加盐口8装入)，并连接有盐箱进水管32、溢流管25和排污管26；

循环泵9，其设置在所述柜体上，并将其进水管10和出水管11伸入所述盐箱内；其中，所述溶盐系统通过所述循环泵将盐箱内的电解盐和注入到其中的清水进行搅拌融合形成所述电解盐溶液。

在本发明的进一步实施例中，所述二氧化氯发生器还包括设置在所述柜体中上层的加盐系统，其包括：

计量泵12；

电解槽加药管13，其一端伸入所述盐箱7，另一端连接至所述一个或多个电解槽的电解盐溶液注入口4；其中所述计量泵设置在所述电解槽加药管上，并位于所述柜体的盐箱上方。这里，所述加盐系统采用定量投加模式，为所述电解系统(具体来说是为所述一个或多个电解槽的阳极室)定量投加电解盐溶液，与现有技术相比，节省了大量电解盐原料。

在本发明的进一步实施例中，所述二氧化氯发生器还包括设置在所述柜体顶部的电源系统15，其采用IGBT高频电解电源模块；其中，所述电源系统连接至所述阴、阳极接线板21、22，以为所述电解系统供电。这里本发明与现有技术相比，通过采用IGBT高频电解电源，大大提高了电解效率，其控制电路设计更加合理，尤其三相制电源的冷却风机实现了转速可依温度高低自动调节，既能省电和减小噪音，又确保了电源长期正常工作的可靠性。

在本发明的进一步实施例中，所述二氧化氯发生器还包括设置在柜体上的水质软化系统，其包括：

离子交换树脂软水处理器14(亦可称软水器)，其设置在所述柜体上，并在入水口连接有自来水进水管，出水口连接所述电解槽进水管和盐箱进水管。这里本发明与现有技术相比，其通过增设水质软化装置，可滤去水质中的可溶性钙、镁化合物，以降低浮渣、水垢生成对设备的破坏，延长设备使用寿命，也从侧面提高了二氧化氯产率。即进水通过离子交换树脂吸附达到水质软化的效果，有效避免了电解过程中在极板产生结垢情况等对设备的破坏问题。

在本发明的进一步实施例中，所述二氧化氯发生器还包括控制系统，其连接至所述电解系统、溶盐系统、加盐系统、电源系统和水质软化系统。更优选的是，还包括温控冷却系统(未示出)，所述温控冷却系统在所述控制系统控制下为所述电解系统进行温度调节，以确保电解槽能够正常工作。具体来说该众多系统在控制系统的控制下自动有序的完成二氧化氯的消毒液的产生。同时，与现有技术不同的是，本发明该电解二氧化氯发生器可采用闭合式全自动控制系统，工作过程实行全程自动监控，并可配备余氯检测仪、PH检测仪等在线监测装置，实现在线排碱，并当出现故障时自动启动报警系统，且可控制余氯等达到指定标准。

结合图4-6可见，本发明所述的电解法二氧化氯发生器改进了现有技术的整个结构设计，使得设备体积减小，整体节约大方，且各系统之间结构紧凑，安装分布有序。

其中，参见图4-6，所述柜体上方还开设有通风孔27，以为位于其内的电源系统散热；柜体正面设置有操作显示屏28，以方便用户操作；在柜体正面设置有用于检测盐箱7内电解盐溶液液位的液位显示计29，人们可以通过该液位显示计观察到电解盐溶液的使用状态情况；在柜体侧面还设置有电源按钮33。

综上，本发明所述电解法二氧化氯发生器(电解法)，采用隔膜法最新工艺，在发生器内加入含氯化钠盐和亚氯酸钠的电解盐溶液，通过电解产生ClO₂消毒剂的消毒设备。其具有卓越的广谱杀菌能力，可快速、有效地杀灭枯草芽胞杆菌、绿脓杆菌、沙氏门菌、军团菌和大肠杆菌等；对伤寒、乙肝、霍乱等病毒有良好的杀灭效果。并且不生成氯代有机物(致癌、致畸、致突物质)。是世界公认饮用水消毒领域中理想的替代产品。其工作原理在电解槽的阳极内加入电解盐溶液，阴极室内加入清水，接通电源即可电解。同时在阳极室产生二氧化氯消毒气体，再通过自来水的吸收混合，成为一定浓度的消毒液，投加到待处理水中或再稀释用于其他的消毒。

由此可见，本发明所述电解法通过微极距和微容积的设计方式以及采用含氯化钠盐和亚氯酸钠的电解盐溶液方式，不仅提高了电解效率，还可产生高纯度的二氧化氯。，与现有技术相比，国内高浓度二氧化氯发生技术主要通过化学的方法获得，而化学方法先天缺陷就是化学反应效率低和反应物残留问题都无法彻底解决，而国内其他的电解法二氧化氯发生技术均无法获得高纯度的二氧化氯，影响其消毒效果。

下面结合上述内容以及附图2-5，分析一下本发明上述电解法二氧化氯发生器的工作原理：

自来水进水管30接至软水器14进行水质软化，滤去水中的可溶性钙、镁化合物(即水质软化系统)，降低浮渣后分别由盐箱进水管32送至盐箱7中、电解槽进水管31接至电解槽1内。电解盐由加盐口8投加至盐箱中，在盐箱中，盐和经过软化的自来水在循环泵9的作用下充分融合，形成电解盐溶液(即溶盐系统)。而形成的电解盐溶液经计量泵12、电解槽加药管13进入电解槽1内(即加盐系统)，盐箱内的污水经由盐箱排污管26排出，当盐箱内液位超高时则通过盐箱溢流管25排出。本发明在柜体电解槽箱181内设有两个电解槽1，每个电解槽设有四个进水口(即第一进水口2有两个，第二进水口6有两个)、两个电解盐溶液注入口4、两个二氧化氯消毒液出口5、两个排碱排氢口3、两个阳极接头17、两个阴极接头16(即电解系统)。在电解槽的阳极室内加入电解盐溶液，阴极室内加入清水，接通电源即可电解(即电源系统)。同时在阳极室产生二氧化氯消毒气体，再通过与注入到其中的清水吸收混合，成为一定浓度的消毒液，经由电解槽出药管23投加到待处理水中或再稀释用于其他的消毒，当电解槽内阴极室的碱液达到一定量后会经电解槽排污管24自动排出。

总的来说，本发明所述的二氧化氯发生器采用加盐、电解、排碱一体化设计，与现有技术相比，有着电解效率高、结构紧凑、操作简单、容易控制、使用寿命长等特点。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的电解法二氧化氯发生器及电解槽的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种电解法二氧化氯发生器，其特征在于，所述二氧化氯发生器呈柜体结构，并包括：由一个或多个电解槽构成的电解系统，其设置在所述柜体下方；

所述电解槽包括：

一中空的电解槽本体；

一中间隔膜，其设置在所述电解槽本体内部，并将电解槽本体内部分隔成两个腔室；所述中间隔膜为离子交换膜；

阴、阳极板，其分别设置在所述中间隔膜两侧并形成微极距，同时将所述两个腔室分别构成阴、阳极室，所述阴、阳极室为微容积阴极室和阳极室；

阴、阳极接头，其设置在所述电解槽本体上，并分别连接至所述阴、阳极板；

其中，所述电解槽本体呈长方体状，且其阳极室和阴极室呈上下分布，同时在所述阴极室上仅预留出第一软化水进水口和排碱排氢口，在所述阳极室上仅预留出第二软化水进水口、含氯化钠和亚氯酸钠的电解盐溶液注入口和二氧化氯消毒液出口；

所述柜体在正对所述电解系统的柜门上设置有阴、阳极接线板，所述阴、阳极接线板分别连接至所述一个或多个电解槽的阴、阳极接头；同时

所述柜体上还设置有连通所述一个或多个电解槽二氧化氯消毒液出口的电解槽出药管、排碱排氢口的电解槽排污管，以及第一软化水进水口和第二软化水进水口的电解槽进水管；

所述电解槽中，所述阴极室通过第一软化水进水口装入经过软化后的自来水，所述阳极室通过含氯化钠和亚氯酸钠的电解盐溶液注入口装入含氯化钠和亚氯酸钠的电解盐溶液；

还包括设置在所述柜体中部的溶盐系统，其包括：

由柜体构成的盐箱，其内装入有电解盐，并连接有盐箱进水管、溢流管和排污管；

循环泵，其设置在所述柜体上，并将其进水管和出水管伸入所述盐箱内；

其中，所述溶盐系统通过所述循环泵将盐箱内的电解盐和注入到其中的清水进行搅拌融合形成所述含氯化钠和亚氯酸钠的电解盐溶液；

设置在所述柜体中上层的加盐系统，其包括：

计量泵；

电解槽加药管，其一端伸入所述盐箱，另一端连接至所述一个或多个电解槽的含氯化钠和亚氯酸钠的电解盐溶液注入口；其中

所述计量泵设置在所述电解槽加药管上，并位于所述柜体的盐箱上方；

设置在柜体上的水质软化系统，其包括：

离子交换树脂软水处理器，其设置在所述柜体上，并在入水口连接有自来水进水管，出水口连接所述电解槽进水管和盐箱进水管。

2.如权利要求1所述的电解法二氧化氯发生器，其特征在于，还包括设置在所述柜体顶部的电源系统，其采用I GBT高频电解电源模块；其中，

所述电源系统连接至所述阴、阳极接线板，以为所述电解系统供电。

3.如权利要求2所述的电解法二氧化氯发生器，其特征在于，还包括控制系统，其连接至所述电解系统、溶盐系统、加盐系统、电源系统和水质软化系统。