CN107313067B - 稳定生产高纯度食品级二氧化氯的辅助装置与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于电解槽的扰流产生装置，其包括：多个螺旋状环流通道、一冷却剂供应单元，其中，该多个螺旋状环流信道是配置在一用来生产二氧化氯的电解槽的外周缘，且该多个螺旋状环流通道中的每一个设有至少一冷却剂流入口；该冷却剂供应单元是用于提供一冷却剂，借此，当来自该冷却剂供应单元的该一冷却剂通过该冷却剂流入口分别流通这些螺旋状环流通道时，得以使该电解槽内的电解液产生扰流，通过该扰流驱动该电解液，而使得该电解液于产生气体的瞬间所产生的空隙被迅速补充，借以增进电解的效能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电解装置的辅助装置与系统，特别涉及一种供电解用的复合原料所形成饱和溶液的电解槽所使用的扰流产生装置。
背景技术
目前以盐电解法产生二氧化氯的技术的副产物为亚氯酸根(ClO2 -)经检验的质量可达无产生(N.D.)。然而。尚有其他副产物如氯酸根(ClO3 -)、双氧水(H2O2)的产生而有待改进，以及尚有氯(Cl)含量太高，使产品的纯度不稳定及PH值太低。
目前二氧化氯水溶液的成品，内含的重金属标准并未被环保相关法令严格规定其含量，导致二氧化氯水溶液含有对人体有害的过高污染物如氯酸根(ClO3 -)、亚氯酸根(ClO2 -)、双氧水(H2O2，如前所述)等致癌物。
一般而言，二氧化氯成品的酸碱值约为PH2.2至2.5，如此的酸性程度会对成品储槽以及相关电解设备的运送管线等设备如钢铁管线、塑料管线或塑料储槽其本身被强酸或二氧化氯强氧化而造成严重的腐蚀，导致这些设备的寿命大幅简短，若使用钛金属或不锈钢等材质又会使成本过高，虽提高耐用性但需预防破损时的公安问题。另一方面，在处理饮用水时，过高的酸性也会对人体造成损害。此外，在二氧化氯水溶液应用于食品杀菌、空调冷气管线、空污处理装置等设备，酸性过高都会对设备本身有负面的影响，因此需改良对纯水水质控管。
另外，于电解作业的过程中，由于因含有复合原料的电解液会于产生气体(产物)时瞬间消失，且电解中发热体于电解时的电解液高温而与外围经冷却槽冷却的电解液产生极大温差的情况，此情况将会在该电解发热体周围产生横向的强力热对流，而造成电解槽下方的电解液被阻碍无法往上补充而导致电解液补充量的不稳定；并且，虽然于电解液中任一位置的上方与下方仍有少许温差，而造成微弱的液体流动，但，仍无法扩及前述横向的强力热对流，使得生成的二氧化氯气体被抽取至成品储槽时，发生有时量大、有时量少、有时抽不到气体的断续的情形，导致电解时间延长且每批制程所产出的二氧化氯成品质量以及量都不稳定，无法符合规格、制程时间需统一的要求。
当一般的纯水(未处理地下水、自来水等)与二氧化氯气体结合而形成二氧化氯水溶液时，二氧化氯会先对其中的重金属、化学物质、微生物等作杀菌与强氧化分解，即，于制程中，二氧化氯本身就开始损耗，导致多台电解装置在同时进行电解时，使制程时间不等或拖长且二氧化氯的纯度不稳定，产出的二氧化氯水溶液质量不一，影响业者后续的作业效率且无法全面量产。
因此，为了克服前述问题，遂有本发明的产生。
发明内容
本发明的主要目的通过一辅助装置与系统驱动该电解槽中的电解液，而使得于该电解液于产生气体的瞬间所产生的空隙能被经迅速补充，借以增进电解的效能；通过于二氧化氯水溶液生产设备设置不同处理装置的组合，将用于与二氧化氯水溶液混合的纯水先进行处理而产生经处理的液体，于处理过程中将纯水处理成小分子簇，而使其中的微生物、重金属、化学物质大幅减少且呈微碱性，让二氧化氯本身的强氧效果得以维持而不耗损，而使得二氧化氯水溶液的净化效果大幅提升，且相关设备的使用寿命延长。此外，该辅助装置与系统还设有一导流装置，借以因应不同的电解复合原料因温度、湿度、纯水纯度调和的电解液而产生不同程度与类型的扰流。
为达上述的目的，本发明提供一种用于电解槽的扰流产生装置，其包括：多个螺旋状环流通道，该多个螺旋状环流通道是配置在一用来生产二氧化氯的电解槽的外周缘且该多个螺旋状环流通道中的每一个设有至少一冷却剂流入口；一冷却剂供应单元，其用于提供一冷却剂；借此，当来自该冷却剂供应单元的该一冷却剂通过该冷却剂流入口分别流通这些螺旋状环流通道时，得以使该电解槽内的电解液产生扰流，通过该扰流驱动该电解液，而使得于该电解液于产生气体的瞬间所产生的空隙被迅速补充，借以增进电解的效能。在一实施例中，前述扰流产生装置包括一方向阀，在该方向阀的换向导流下，该冷却剂可被控制地由该冷却剂供应单元分别或同时流通设于该电解槽的这些螺旋状环流通道，借以产生不同程度的扰流。实施时，这些螺旋状环流通道中的每一个还分别具有至少一冷却剂流出口，而分别供该冷却剂流出该螺旋状环流通道。
在另一实施例中，本发明提供一种二氧化氯水溶液生产设备，其包括前述扰流产生装置的电解槽，以及一供水处理系统，该供水处理系统提供经处理的纯水；一成品混合槽，其用来接收该电解槽所产生的二氧化氯并将该二氧化氯与该供水处理系统所提供的该经处理的纯水进行混合，而产生二氧化氯水溶液。实施时，该供水处理系统还包括一处理装置，该处理装置用于将来自一供水源的纯水进行处理而产生该经处理的纯水。实施时，该处理装置包括至少一处理单元与一氧化还原单元，该处理单元由氧化铝陶瓷、二氧化钛陶瓷、氧化锆陶瓷与纳米碳管中至少一者所制成，其中，该处理单元用于将该来自该供水源的该纯水进行处理。实施时，其中该处理装置包括一第一处理单元与一第二处理单元，该第一处理单元由氧化铝陶瓷、二氧化钛陶瓷与氧化锆陶瓷中至少一者所制成；第二处理单元由纳米碳管所制成，该第一处理单元与该第二处理单元彼此连接，以供将该纯水分别进行处理。
实施时，该处理装置还包括一储槽，该储槽设于该第一处理单元与该第二处理单元间，用于将通过该第一处理单元所处理的该纯水先进行储存，再由储槽供应至该第二处理单元。
在另一实施例中，该储槽还设有一第三处理单元，用于将通过该第一处理单元所处理的该纯水进行过滤，再供应至该第二处理单元。实施时，该第三处理单元为一RO逆渗透纯水机。
附图说明
图1为本发明稳定生产高纯度食品级二氧化氯的辅助装置的电解槽设有的扰流装置结构图。
图2为本发明稳定生产高纯度食品级二氧化氯的辅助装置与系统实施例的架构方块示意图。
附图标记说明电解槽10 阴极11
二氧化氯释出口12 二氧化氯输出管13
阳极14 电极棒15
电解发热体16 冷却室20、40
冷却剂流入口20A、20B、20C 冷却剂流出口20a、20b、20c
螺旋状环绕通道24a、24b、24c、44 成品混合槽30
抽气泵33 第一方向阀41
第二方向阀42 第三方向阀43
第四方向阀45 第五方向阀46
冷却剂供应单元70 冷却机71
冷却剂储槽72 出口72a
回流口72b 冷却剂供应泵73
供水处理系统8 第一处理单元811
第二处理单元812 储槽813
第三处理单元8131 氧化还原单元814
供水压力泵84、85 电解网桶槽清洗压力泵86。
具体实施方式
为对于本发明的特点与作用能有更深入的了解，现通过实施例配合附图详述于后，各图中相同的附图标记表示相同或等同的组件。
请参考本发明的图1，本发明的电解槽10设有电解发热体16，该电解发热体16装设于该电解槽10(直立式)的上半部，阳极14本身设有金属网其外层电镀有耐腐蚀的贵金属如：铱、钌或前述金属的组合所组成的群组作为电解用的阳极14；以及，阴极11由钛所组成，也可为其他现有的金属；将阳极14达成以主轴为中心作相同长度、不同直径的圆形多层包覆，而具有圆形多层的有间隙电解网。该电解发热体16的长度约占电解槽10垂直方向长度的一半以内。注入该电解槽10内的电解液则要高于阳极14，直至接电极棒15与该电解发热体16的焊接处或以上。在另一实施例中，阳极所含钌及铱的重量比例为2：1。
于电解作业进行时，电解液因着化学反应而产生二氧化氯气体，本发明使用的电解法为电化学法，所使用现有的阳离子交换膜位是介于电解槽10内侧与阳极14间，在图中省略，电解槽10中放置阳离子交换膜的主要目的在于避免于电解过程中所产生的氯气与氢气接触因而降低歧化反应的发生机率，且使不参与二氧化氯产生反应的钠离子通过至阴极槽中。
请参考本发明的图1，该电解槽10的外周缘设有围绕该电解槽10的三个螺旋状环绕通道24a、24b、24c，该螺旋状环绕通道24a、24b、24c用以提供分段式、彼此独立环绕电解槽10作由下往上的螺旋状环流式流动，当来自冷却机71的一冷却剂分别通过冷却剂流入口20A、20B、20C分别流入这些螺旋状环流通道24a、24b、24c时，能在该电解槽产生扰流，电解过程中，通过该扰流驱动该电解槽中的电解液，而使得于该电解液于产生二氧化氯气体(产物)的瞬间所产生的空隙能迅速补充，借以增进电解的效能，冷却室20则设于电解槽10的外侧。之后，再由冷却剂流出口20a、20b、20c流出至该冷却机71再循环。如此大面积三段式、彼此独立的热交换，使电解槽10内的电解液产生不同方向、类型的扰流，通过扰流的带动将下方的电解液提升到上方电解发热体16的周围，迅速补充电解产物产出瞬间所产生的空隙，进而能产生质量稳定的二氧化氯气体成品，有效缩短制程的时间。此外，在另一实施例中，该螺旋状环绕通道24a、24b、24c彼此之间也可留有一定空间(间距)而不需彼此紧邻，借以产生不同程度的扰流。在另一实施例中，本发明的螺旋状环绕通道也可依需求设为2段、4段或4段以上，借以产生不同程度与类型的扰流。
请参考图2，在另一实施例中，成品混合槽30在其外周缘还具有一冷却室40，而冷却室40内设有螺旋状环绕通道44。请参考图2，当二氧化氯的电解作业中，借着抽气泵33将电解槽10所产生的二氧化氯气体通过二氧化氯输出管13抽出至成品混合槽30进行气液混合后，达到所设定的二氧化氯水溶液目标浓度而完成制程。在成品混合槽30进行气液混合前，供水处理系统8会先将二氧化氯气体所用来混合用的纯水进行预先处理。该供水处理系统8包括一第一处理单元811与一第二处理单元812，该第一处理单元811与该第二处理单元812彼此连接以供将该纯水处理为该经处理且呈微碱性的液体。首先，该第一处理单元811将该纯水进行处理。之后，该纯水再通过该第二处理单元812进行处理而成为一经处理的液体，该经处理且呈微碱性的液体的PH值介于7至8.5之间。在一实施例中，该第一处理单元811与该第二处理单元812可皆为氧化铝陶瓷、二氧化钛陶瓷与氧化锆陶瓷中的至少一者，例如：该氧化铝陶瓷加上该二氧化钛陶瓷、该二氧化钛陶瓷加上该氧化锆陶瓷或将该氧化铝陶瓷、该二氧化钛陶瓷与该氧化锆陶瓷三者相加等等。该氧化铝陶瓷、该二氧化钛陶瓷与该氧化锆陶瓷通过高温锻烧与磁石化处理而使其杂质去除且产生微孔，且该微孔内具有回道；或，在另一实施例中，该第一处理单元811与该第二处理单元812也可皆为一将石墨经3000℃锻烧而制成的纳米碳管，该纳米碳管可产生1012-1014HZ/秒的远红外线；或，在另一实施例中，该第一处理单元811由该氧化铝陶瓷、该二氧化钛陶瓷或该氧化锆陶瓷中至少一者所制成；该第二处理单元812是由该纳米碳管所制成；或，在另一实施例中，该第一处理单元811、该第二处理单元812可分别具有纳米陶瓷滤心，以对来自供水源的纯水进行处理，通过前述处理方式(该氧化铝陶瓷、该二氧化钛陶瓷与该氧化锆陶瓷、该纳米碳管与该纳米陶瓷滤心中至少一者)，将水中的微生物、钙、镁、石灰质、泥污、铁锈、漂白剂、农药、氯、臭味、化学物质、致癌物等等去除。该供水处理系统8还包括氧化还原单元(814)、氢离子电位还原单元(未图标)或酸碱中和单元(未图标)，而供分别以氧化还原、氢离子电位还原或酸碱中和的方式将该纯水转变成呈微碱性的液体，而微碱性的液体将不会对管线造成腐蚀。
为了克服该供水处理系统8在处理纯水源所提供的纯水所花时间较久的问题，该供水处理系统8还设有一储槽813，该储槽813是设于该第一处理单元811与该第二处理单元812间，用于将通过该第一处理单元811所处理的该纯水先进行储存，而该储槽813设有一第三处理单元8131，其中该第三处理单元8131为过滤装置如一RO逆渗透纯水处理装置，借以将储存于其中的纯水过滤而使纯水净化，之后，再由储槽813经供水压力泵85供应至该第二处理单元812进行第二次处理，使的对该纯水的处理共分三阶段进行。而该第一处理单元811、该第二处理单元812也可分别由多台处理装置以并联或串联方式进行运作，例如：将多台第一处理单元811并联可以因应供水量大的情况而可一次处理更大量的供水，而将多台第一处理单元811串联则是可以提升所处理后的该纯水的效能，以因应若该纯水的微生物、杂质或污染物过多时的情况。此外，如果生产二氧化氯的需求量较少，可以不需设置该储槽813；同样的，也可依照生产二氧化氯需求量，可使用该第一处理单元811、该第二处理单元812、与该储槽813中任一者、任两者或该第一处理单元811、该第二处理单元812与该储槽813三者的组合，配合该氧化还原单元814或该酸碱中和单元即可达到本发明的技术效果。此外，经本发明所公开前述处理装置处理的纯水，经检验能使其中的大肠杆菌减少90％，而总生菌数可以降低50％。
请参考图2，本发明还包括第一方向阀41、第二方向阀42、第三方向阀43，在这些方向阀的换向导流下，使用者可以依据电解液、阳极、阴极的组成特性而决定所需形成扰流的程度与类型，将该冷却剂可控制地由该冷却剂供应单元70分别或同时流通设于该电解槽的该螺旋状环流通道，也可以依照不同的时间顺序分别开启或关闭该第一向阀41、该第二方向阀42、该第三方向阀43借以产生不同程度与类型的扰流。此外，在另一实施例中，本发明的螺旋状环绕通道也若依需求设为多段以上时(例如：4段)，可分别为前述螺旋状环绕通道的每一个分别对应设置一方向阀，或设置一方向阀同时对应多个螺旋状环绕通道，借以更增加本发明对于扰流产生类型与程度的变化。此外，本发明对于使冷却剂流经成品混合槽30与电解槽20的管线是为不同。请参考图2，第四方向阀45是供开启或关闭来自冷却剂供应单元70的冷却剂流至成品混合槽30的管线；而第五方向阀46是供开启或关闭来自冷却剂供应单元70的冷却剂流至电解槽20的管线，借以让成品混合槽30与电解槽20的冷却作业彼此独立，不互相干扰。
接下来说明本发明的整体运作，本发明是将电解槽10、成品混合槽30设定为一组电解工作机组，而多组的电解工作机组可搭配一组供水处理系统8与一组冷却剂供应单元70进行运作。首先，一供水源通过供水压力泵84将纯水供应至第一处理单元811进行处理，通过该第一处理单元811所处理后的该纯水被供应至该储槽813以RO逆渗透方式净化后再进行储存，然后，供水压力泵85会将储槽813所储存的该纯水供应至该第二处理单元812、氧化还原单元814进行处理而成为一经处理且呈微碱性的液体而输出至该成品混合槽30，至此，纯水的前置作业即完成。
电解作业开始时，首先，依照电解液的特性，设定第一方向筏41、第二方向筏42以及第三方向筏43的开启顺序后，使冷却剂由冷却剂供应单元70流经该第一螺旋状环流通道24a、第二螺旋状环流通道24b以及第三螺旋状环流通道24c，得以使该电解槽内的电解液产生扰流，通过该扰流驱动该电解液，而使得于该电解液于产生气体的瞬间所产生的空隙被迅速补充，也使电解作业中所产生的高温得以被降温。而陆续产出的二氧化氯气体将通过二氧化氯释出口12往外沿着二氧化氯输出管13被抽气泵33抽送至成品混合槽30内部，经气液混合机构(图未示)的处理，而与前述经处理的纯水混合形成二氧化氯水溶液。此时，成品混合槽30所配置的可调式温度传感器(未图标)如果温测高于默认值(8至11℃)则发讯电控设备(未图示)以令冷却剂供应泵73将冷却剂泵送前往降温，流入冷却槽40的冷却剂流经环状通道44进行螺旋状环流式的全面性流动降温，直至前述可调式温度传感器的高温讯息消除才停止。在电解槽10产气及抽气泵33抽气作业过程中，如果电控单元设备再度接收可调式温度传感器的温升讯息，将重复上述的动作，再度令冷却剂供应泵73将冷却剂泵送前往成品混合槽30冷却降温。而在此次电解作业开始的同时，供水处理系统8同时也重新进行前述将纯水进行处理步骤，再次将该供水源所提供的纯水进行处理而成为一经处理且呈微碱性的纯水而输出至另一成品混合槽，借以预备另一组电解工作机组使用。
采用本发明的电解作业，供水处理系统8先预处理编号30A(未图示)的成品混合槽所需使用的纯水，然后将经处理的纯水供应至成品混合槽30A。开工时，以编号30A的成品混合槽搭配编号10A(未图示)的电解槽进行第一轮的阶段性作业；当电解槽10A(未图示)进行电解作业时，供水处理系统8先预处理编号30B(未图示)的成品混合槽所需使用的纯水，然后将另一经处理纯水供应至编号30B的成品混合槽，当编号30B的成品混合槽装完经处理的纯水时，第一轮的电解作业也将告完成，如此即可进行下一轮(第二轮)的阶段性作业，依此类推，整个作业过程将合理化的进行，而不会有现有技术常出现的等待时间。此外，本发明的有效二氧化氯于出货时，会将有效二氧化氯水溶液成品的浓度(3000ppm)调整为1000ppm，借以于出货时减少成品挥发且有利于装载成品容器的清洗。
因此，本发明具有以下的优点：
1、通过于二氧化氯水溶液生产设备设置不同处理装置(第一处理单元、该第二处理单元与该第三处理单元)的组合，而将用于与二氧化氯水溶液混合的纯水先进行处理，配合这些将处理单元并联与串联的设置，借以产生经处理(被处理成许多水分子簇)呈微碱性的液体，而使其中的微生物、重金属、化学物质大幅减少(微生物因其结构改变而自然死亡)，让二氧化氯本身的强氧化效果得以维持、酸性程度降低(微碱性)且优化，经过处理的纯水呈小分子化且不含有过多的微生物、重金属、化学物质等，使得二氧化氯本身不会先与这些物质反应而造成自身强氧化能力的损耗，使得二氧化氯成品的质量大幅提高，且相关设备的使用寿命延长。
2、通过设置多个螺旋状环流通道所产生的扰流驱动该电解槽中的电解液，而使得于该电解液于产生气体的瞬间所产生的空隙能被迅速补充，借以增进电解的整体效能。
3、通过方向阀的换向导流，使冷却剂可被控制地由该冷却剂供应单元依序、分别或同时流通设于该电解槽的多个该螺旋状环流通道，借以因应不同的电解法、电解复合原料而产生不同程度与类型的扰流。
Claims (10)
1.一种用于电解槽的扰流产生装置，其特征在于，包括：
多个螺旋状环流通道，该多个螺旋状环流通道是配置在一用来生产二氧化氯的电解槽的外周缘且该多个螺旋状环流通道中的每一个设有至少一冷却剂流入口；
一冷却剂供应单元，其是用于提供一冷却剂，当来自该冷却剂供应单元的该一冷却剂通过该冷却剂流入口分别流通这些螺旋状环流通道时，得以使该电解槽内的电解液产生扰流。
2.如权利要求1所述的用于电解槽的扰流产生装置，其特征在于，还包括一方向阀，在该方向阀的换向导流下，该冷却剂可被控制地由该冷却剂供应单元分别或同时流通设于该电解槽的这些螺旋状环流通道，借以产生不同程度的扰流。
3.如权利要求1或2所述的用于电解槽的扰流产生装置，其特征在于，这些螺旋状环流通道中的每一个还分别具有至少一冷却剂流出口，而分别供该冷却剂流出该螺旋状环流通道。
4.一种二氧化氯水溶液生产设备，其特征在于，包括：
一电解槽；
一如权利要求1、2或3所述的用于电解槽的扰流产生装置，其中，该扰流产生装置设于该电解槽的外周缘；
一供水处理系统，该供水处理系统提供经处理的纯水；以及
一成品混合槽，其用来接收该电解槽所产生的二氧化氯并将该二氧化氯与该供水处理系统所提供的该经处理的纯水进行混合，而产生二氧化氯水溶液。
5.如权利要求4所述的二氧化氯水溶液生产设备，其特征在于，该供水处理系统还包括一处理装置，该处理装置用于将来自一供水源的纯水进行处理而产生该经处理的纯水。
6.如权利要求5所述的二氧化氯水溶液生产设备，其特征在于，该处理装置包括至少一处理单元，该处理单元由氧化铝陶瓷、二氧化钛陶瓷、氧化锆陶瓷与纳米碳管中至少一者所制成，其中，该处理单元用于将该来自该供水源的该纯水进行处理。
7.如权利要求6所述的二氧化氯水溶液生产设备，其特征在于，该处理装置包括一第一处理单元与一第二处理单元，该第一处理单元由氧化铝陶瓷、二氧化钛陶瓷与氧化锆陶瓷中至少一者所制成；该第二处理单元由纳米碳管所制成，该第一处理单元与该第二处理单元彼此连接，以供将该纯水分别进行处理。
8.如权利要求7所述的二氧化氯水溶液生产设备，其特征在于，该处理装置还包括一储槽，该储槽设于该第一处理单元与该第二处理单元间，用于将通过该第一处理单元所处理的该纯水先进行储存，再由该储槽供应至该第二处理单元。
9.如权利要求8所述的二氧化氯水溶液生产设备，其特征在于，该储槽还设有一第三处理单元，用于将通过该第一处理单元所处理的该纯水进行过滤，再供应至该第二处理单元。
10.如权利要求9所述的二氧化氯水溶液生产设备，其特征在于，该第三处理单元为一RO逆渗透纯水机。
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Granted publication date: 20190607 Termination date: 20210327 |
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