CN107761131A - 颜料水解包膜反应器用电极 - Google Patents

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郑世展
周方超
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Abstract

本发明公开一种颜料水解包膜反应器用电极，涉及颜料生产设备附属配件技术领域，它包括电极本体，该电极本体分为阳极和惰性阴极，所述阳极为铁或铁合金材料制成，所述惰性阴极呈螺旋上升设置，与现有技术相比，本发明由于采用铁或铁合金材料制成阳极，铁或铁合金可为廉价废弃铁丝，材料成本低，造价低廉；反应过程中铁丝溶解进入溶液，与氯离子生成FeCl3，可回收利用，而FeCl3正是铁系珠光颜料生产的重要原料，阴极区反应液经过滤后的废液可重复使用，理论上整个过程中水解液产生的氯离子全部被用于产生FeCl3；因此用本电极制成的反应器在性能优良的同时还能做到废物利用，理论原子利用率为100%，环保而高效。

Description

颜料水解包膜反应器用电极
技术领域
本发明涉及颜料生产设备附属配件技术领域，尤其是一种应用于化妆品、油墨等领域的颜料在水解包膜过程中采用的反应器的电极。
背景技术
颜料的水解包膜过程，即在基材表面包覆一层折光率与基材差别较大的薄膜，这一工艺对颜料的质量起着关键性的作用，因此，其对水解体系的反应条件（如pH值、温度、搅拌效果）控制要求很高，反应条件的波动会对颜料的水解包膜效果造成很大影响，从而影响颜料的质量。
目前，常规的颜料水解包膜工艺主要是通过加入一些强酸弱碱盐水解沉淀包覆完成的，而该类强酸弱碱盐水解沉淀过程中通常需再加入NaOH中和HCl进行中和，但由于酸碱中和反应迅速而且剧烈，现有的基于加碱中和法为原理的反应器对加碱的流量控制要求极高，流量控制的轻微误差即会导致pH值的剧烈波动，同时碱液具有较高的腐蚀性。因此对该类反应器中碱液输送控制反应器的精密控制和耐腐蚀要求很高，造成了反应器价格高昂。同时由于酸碱中和反应的剧烈性和放热，加碱中和法会容易导致管口附近pH值和温度均高于远离管口部位的区域，体系各处反应条件不均。很多pH稳定性和均匀性要求较高情况下，加碱中和水解包膜反应器的反应条件控制并不理想，需要额外加入缓冲液调控pH值，一方面提高了用料成本，另一方面缓冲液对反应液造成了污染，提高了环保成本。
发明内容
本发明提供了一种颜料水解包膜反应器用电极，它可以解决现有颜料水解包膜过程中所采用的反应器存在价格昂贵的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
它包括电极本体，该电极本体分为阳极和惰性阴极，所述阳极为铁或铁合金材料制成，所述惰性阴极呈螺旋上升设置。
上述技术方案中，更具体的技术方案还可以是：所述阳极与直流电源的正极相连；所述惰性阴极与直流电源的负极相连。
进一步的，所述惰性阴极设在电解糟内通过阴离子交换膜围成的阴极室内；所述阳极设在电解糟内通过所述阴离子交换膜隔成的环绕在所述阴极室外的阳极室内；所述阴极室内设有搅拌桨和其上连通有输液管的扰流管，该扰流管壁上设有多个孔。
进一步的：所述扰流管为圆柱形，所述惰性阴极盘旋在该扰流管上。
由于采用上述技术方案，本发明得到的有益效果是：
1、由于采用铁或铁合金材料制成阳极，铁或铁合金可为廉价废弃铁丝，材料成本低，造价低廉；反应过程中铁丝溶解进入溶液，与氯离子生成FeCl3，可回收利用，而FeCl3正是铁系珠光颜料生产的重要原料，阴极区反应液经过滤后的废液可重复使用，理论上整个过程中水解液产生的氯离子全部被用于产生FeCl3；因此用本电极制成的反应器在性能优良的同时还能做到废物利用，理论原子利用率为100%，环保而高效。
2、在扰流管上设有多个小孔，沉积剂由扰流管的小孔进入反应体系后即在搅拌桨的带动下绕着螺旋电极转动，同时扰流管能够适当扰流，保证水解液能够与电极均匀充分的接触，进一步稳定了反应体系的pH值，因此在整个颜料的水解包覆过程中并不需要额外加入缓冲液，节约了大量成本。
3、本发明将惰性阴极螺旋盘绕在扰流管，让反应液均匀混合，并使反应液随着搅拌桨的启动与电极和加热管充分接触，反应体系各处能够均匀加热和消耗H+，进一步的解决了传统加碱中和反应装置存在pH和温度分布不均的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的说明本发明，以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详述，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以下实施例。
如图1所示的实施例，它包括电极本体，该电极本体分为阳极7和惰性阴极5，阳极7为铁丝制成，惰性阴极7呈螺旋上升设置；本电极用在颜料水解包膜反应器上，该反应器包括有电解糟1和直流电源6；电解糟1中间通过阴离子交换膜2围成一阴极室3和环绕在阴极室外的阳极室4，与直流电源6的负极相连的螺旋上升设置的惰性阴极5设在阴极室3内；阳极室4内对称设两个与直流电源6的正极相连的由铁丝制成的阳极7；阴极室3内有搅拌桨8和二个扰流管9，扰流管9的上端连通有输液管10，惰性阴极5套在两个扰流管9外，扰流管9壁上设有多个孔11，沉积剂由扰流管9上的多个孔11进入反应体系后即在搅拌桨8的带动下绕着螺旋上升型的惰性阴极5转动，同时扰流管9能够适当扰流，保证水解液能够与电极均匀充分的接触，体系各处pH值和温度稳定而均匀。
反应原理为：
反应过程中利用稳压直流电源将反应器通电，利用阴极反应2H++2e-=H2↑，不断消耗水解液水解产生的H+，通过调节直流电源的电流大小代替传统加碱中和法的碱液流量控制消耗H+的速率，使其消耗H+的速率与水解速率一致。同时水解液由扰流管的小孔进入反应体系后即在搅拌桨的带动下绕着螺旋惰性阴极转动，同时扰流柱能够适当扰流，保证水解液能够与电极均匀充分的接触，体系各处pH值和温度稳定而均匀。阴极区外壁为阴离子交换膜，水解产生的氯离子会在反应过程中穿过阴离子交换膜而到达阳极区，其中阳极电极为廉价废弃铁丝，反应过程中铁丝溶解进入溶液，与氯离子生成FeCl3回收利用，FeCl3正是铁系珠光颜料生产的重要原料。阴极区反应液经过滤后的废液可重复使用，理论上整个过程中水解液产生的氯离子全部被用于产生FeCl3。因此该反应器在性能优良的同时还能做到废物利用，理论原子利用率为100%，十分符合绿色化学的要求。
由于本发明的电极用在反应器上，采用了该反应器可摒弃了传统的加碱中和法，全程反应不使用高腐蚀性的碱液，通过电化学方法消耗水解产生的H+,反应过程相对温和可控（控制电流大小比控制流量大小更加简单易操作），对反应器要求较低，造价低廉。另外本反应器采用了螺旋形惰性阴极配合圆柱形扰流管，让反应液均匀混合，并使反应液随着搅拌桨旋转的过程中能够与电极充分接触，反应体系各处能够均匀加热和消耗H+。解决了传统加碱中和反应装置的pH和温度分布不均的问题。同时还将扰流管周围打孔同时作为输料管，让水解液通过扰流管各个孔位多点加入反应液中，进一步稳定了反应体系的pH值，因此在整个水解过程中通常并不需要额外加入缓冲液，节约了大量成本。

Claims (4)

1.一种颜料水解包膜反应器用电极，其特征在于：包括电极本体，该电极本体分为阳极和惰性阴极，所述阳极为铁或铁合金材料制成，所述惰性阴极呈螺旋上升设置。
2.根据权利要求1所述的颜料水解包膜反应器用电极，其特征在于：所述阳极与直流电源的正极相连；所述惰性阴极与直流电源的负极相连。
3.根据权利要求1所述的颜料水解包膜反应器用电极，其特征在于：所述惰性阴极设在电解糟内通过阴离子交换膜围成的阴极室内；所述阳极设在电解糟内通过所述阴离子交换膜隔成的环绕在所述阴极室外的阳极室内；所述阴极室内设有搅拌桨和其上连通有输液管的扰流管，该扰流管壁上设有多个孔。
4.根据权利要求3所述的颜料水解包膜反应器用电极，其特征在于：所述扰流管为圆柱形，所述惰性阴极盘旋在该扰流管上。
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