CN110124475B - 一种氯气电解还原装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种氯气电解还原装置及方法，它涉及氯气处理技术领域。它包含连通于消防机器人的氯气存储室；连通于所述氯气存储室的电解反应塔；以及，连通于所述电解反应塔的碱液储存箱；所述电解反应塔包括：阳极反应室、阴极反应室；以及，设于所述阳极反应室和所述阴极反应室之间的、用于将所述阳极反应室和所述阴极反应室隔开的双极板。达到提高氯气还原效率、减少环境污染的目的。

Description

一种氯气电解还原装置及方法
技术领域
本发明涉及氯气处理技术领域，具体涉及一种氯气电解还原装置及方法。
背景技术
氯气是工业常用原料，其储存、运输、使用、处置需要用专门设计的钢瓶，钢瓶上有两个间距较小的并排的阔门。在实际应用中，钢瓶上的阀门十分容易损坏而导致氯气泄漏。氯气具有强烈腐蚀性，是一种剧毒的化工产品，必须对其泄漏进行封堵，以免对环境造成污染。
现有技术中通常使用由消防机器人改造而成的吸气机器人在抢险现场收集泄露的氯气，由于现有的氯气处理装置大多结构复杂，不便于转移至紧急情况下，为了安全有效的处理泄露的氯气，因此需要设计一种快速、有效的处理装置。
发明内容
本发明的第一个目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种氯气电解还原装置，具有处理高效，且能够最大程度减少环境污染的优势。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种氯气电解还原装置，包括：连通于消防机器人的氯气存储室；连通于所述氯气存储室的电解反应塔；以及，连通于所述电解反应塔的碱液储存箱；所述电解反应塔包括：阳极反应室、阴极反应室；以及，设于所述阳极反应室和所述阴极反应室之间的、用于将所述阳极反应室和所述阴极反应室隔开的双极板。
本发明的进一步设置，所述阴极反应室下端开设有供氯气进入的进气口；所述阴极反应室上端设有连通于所述氯气存储室的排气管。
本发明的进一步设置，所述阴极反应室内设有连通于所述碱液储存箱的第一喷头；所述阳极反应室内设有连通于所述碱液储存箱的第二喷头。
本发明的进一步设置，所述阳极反应室内设有阳极填料、以及插设于所述阳极填料内的阳极板；所述阴极反应室内设有阴极填料、以及插设于所述阴极填料内的阴极板；所述阳极板与所述阴极板分别与直流电源的正极和负极电连接。
本发明的进一步设置，所述阴极填料为石墨、铅合金中的任意一种；所述阳极填料为镁、锌、镁合金、锌合金中的任意一种。
本发明的进一步设置，所述阳极反应室底侧开设有供空气进入的进风口；所述阳极反应室上端开设有供空气排出的出气口。
本发明的进一步设置，所述阴极反应室上端设有氯气浓度检测探头。
本发明的第二个目的是提供一种氯气电解还原方法，所述方法基于上述的一种氯气电解还原装置，以解决现有的氯气处理设备处理效率低下的问题。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
S1：将氯气存储室内的氯气从阴极反应室的下端输入；
S2：阴极反应室中的氯气在微电流作用下与阴极填料发生还原反应：Cl2→Cl-；
S3：第一喷头朝阴极反应室喷洒碱液，氯气与碱液发生反应：Cl2+OH-→Cl-+ClO-；2ClO-→2Cl-+2OH-；
S4：第二喷头朝阳极反应室喷洒碱液，在微电流作用下，阳极反应室内发生氧化反应2OH-→O2+2H+；
S5：从进风口向阳极反应室底端注入空气，以用于将阳极反应室内氧化生成的O2从出气口排出阳极反应室；
S6：剩余未吸收的氯气通过排气管回流至氯气存储室再次进行处理，并依次循环；
S7：当氯气浓度检测探头检测到阴极反应室上端的氯气浓度为零时，则说明氯气存储室内的氯气已被完全吸收。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：
本发明主要是采用电解氧化还原的方式对泄露的氯气进行处理，利用氯气的强氧化性，将氯气通过电解反应塔还原成氯离子，从而加快了氯气与碱液的反应，同时在阳极反应室内注入空气，将阳极反应室内氧化生成的氧气及时排出电解反应塔，有利于促进阳极反应室中的氧化速率，从而有效提高该氯气电解还原装置的反应效率，加快了对氯气的吸收处理速度，最大程度上减少了对环境的污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
附图标记说明：1、氯气存储室；2、电解反应塔；21、阳极反应室；211、第一喷头；212、阳极填料；213、阳极板；22、阴极反应室；221、第二喷头；222、阴极填料；223、阴极板；23、双极板；3、碱液储存箱；4、进气口；5、排气管；6、进风口；7、出气口；8、氯气浓度检测探头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
本实施例涉及一种氯气电解还原装置，如图1所示，包括：连通于消防机器人的氯气存储室1；连通于氯气存储室1的电解反应塔2；以及，连通于电解反应塔2的碱液储存箱3；电解反应塔2包括：阳极反应室21、阴极反应室22；以及，设于阳极反应室21和阴极反应室22之间的、用于将阳极反应室21和所述阴极反应室22隔开的双极板23。
如图1所示，阴极反应室22下端开设有供氯气进入的进气口4；阴极反应室22上端设有连通于氯气存储室1的排气管5，阴极反应室22内设有连通于碱液储存箱3的第一喷头211，阳极反应室21内设有连通于碱液储存箱3的第二喷头221，在本实施例中，氯气从进气口4进入至阴极反应室22进行还原反应，再与第一喷头211喷洒的碱液进行氧化还原反应。
如图1所示，阳极反应室21内设有阳极填料212、以及插设于阳极填料212内的阳极板213；阴极反应室22内设有阴极填料222、以及插设于阴极填料222内的阴极板223；阳极板213与阴极板223分别与直流电源的正极和负极电连接。
在本实施例中，阴极填料222为石墨、铅合金中的任意一种；阳极填料212为镁、锌、镁合金、锌合金中的任意一种。由于氯气从阴极反应室22底端的进气口4进入，此时阴极反应室22内，氯气在微电流的作用下较先与阴极填料222发生还原反应，即氯气被还原成氯离子，由于第一喷头211喷洒有碱液，故氯气还与碱液发生氧化还原反应，在本实施例中，碱液储存箱3内的碱液为氢氧化钠，则吸收过程的化学方程式为：2NaOH+Cl2＝NaOCl+NaCl+H2O，ClO-在碱性环境下还发生还原反应：ClO-+H2O＝Cl-+2OH-。
此时阳极反应室21内，氢氧化钠在微电流的作用下发生氧化反应：2OH-＝O2+2H+，如图所示，阳极反应室21底侧开设有供空气进入的进风口6，且阳极反应室21上端开设有供空气、氧气排出的出气口7，通过在阳极反应室21底侧注入空气，将氧化反应生成的氧气从出气口7排出阳极反应室21，从而避免阳极反应室21内氧气过多造成火灾或爆炸现象，同时加快了阳极反应室21内气体及碱液的流动，有利于促进氧化反应的进程，从而加快该氯气电解还原装置对氯气的吸收处理效率。
如图1所示，阴极反应室22上端还设有氯气浓度检测探头8，当氯气浓度检测探头8的检测值为零时，说明氯气存储室1内及氯气已被完全吸收，从而方便用户准确的获知氯气存储室1内的氯气是否已被完全处理，同时还能及时获知电解反应塔2中的处理效率。
基于上述氯气电解还原装置，本实施例还涉及一种氯气电解还原方法，该方法方法包括：
S1：将氯气存储室1内的氯气从阴极反应室22的下端输入；
S2：阴极反应室22中的氯气在微电流作用下与阴极填料222发生还原反应：Cl2→Cl-；
S3：第一喷头211朝阴极反应室22喷洒碱液，氯气与碱液发生反应：Cl2+OH-→Cl-+ClO-；2ClO-→2Cl-+2OH-；
S4：第二喷头221朝阳极反应室21喷洒碱液，在微电流作用下，阳极反应室21内发生氧化反应2OH-→O2+2H+；
S5：从进风口6向阳极反应室21底端注入空气，以用于将阳极反应室21内氧化生成的O2从出气口7排出阳极反应室21；
S6：剩余未吸收的氯气通过排气管5回流至氯气存储室1再次进行处理，并依次循环；
S7：当氯气浓度检测探头8检测到阴极反应室22上端的氯气浓度为零时，则说明氯气存储室1内的氯气已被完全吸收。
本发明的工作原理大致如下述：本发明主要是采用电解氧化还原的方式对泄露的氯气进行处理，利用氯气的强氧化性，将氯气通过电解反应塔2还原成氯离子，从而加快了氯气与碱液的反应，同时在阳极反应室21内注入空气，将阳极反应室21内氧化生成的氧气及时排出电解反应塔2，有利于促进阳极反应室21中的氧化速率，从而有效提高该氯气电解还原装置的反应效率，加快了对氯气的吸收处理速度，最大程度上减少了对环境的污染。
以上，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种氯气电解还原装置，其特征在于，包括：连通于消防机器人的氯气存储室(1)；
连通于所述氯气存储室(1)的电解反应塔(2)，以及，
连通于所述电解反应塔(2)的碱液储存箱(3)；
所述电解反应塔(2)包括：
阳极反应室(21)、阴极反应室(22)；以及，
设于所述阳极反应室(21)和所述阴极反应室(22)之间的、用于将所述阳极反应室(21)和所述阴极反应室(22)隔开的双极板(23)；
所述阴极反应室(22)下端开设有供氯气进入的进气口(4)；
所述阴极反应室(22)上端设有连通于所述氯气存储室(1)的排气管(5)；
所述阴极反应室(22)内设有连通于所述碱液储存箱(3)的第一喷头(211)；
所述阳极反应室(21)内设有连通于所述碱液储存箱(3)的第二喷头(221)；
所述阳极反应室(21)内设有阳极填料(212)、以及插设于所述阳极填料(212)内的阳极板(213)；
所述阴极反应室(22)内设有阴极填料(222)、以及插设于所述阴极填料(222)内的阴极板(223)；
所述阳极板(213)与所述阴极板(223)分别与直流电源的正极和负极电连接；
所述阴极填料(222)为石墨、铅合金中的任意一种；
所述阳极填料(212)为镁、锌、镁合金、锌合金中的任意一种；
所述阳极反应室(21)底侧开设有供空气进入的进风口(6)；
所述阳极反应室(21)上端开设有供空气排出的出气口(7)；
所述阴极反应室(22)上端设有氯气浓度检测探头(8)。
2.一种氯气电解还原方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1中所述的氯气电解还原装置，所述方法包括：
S1：将氯气存储室(1)内的氯气从阴极反应室(22)的下端输入；
S2：阴极反应室(22)中的氯气在微电流作用下与阴极填料(222)发生还原反应：Cl2 →Cl- ；
S3：第一喷头(211)朝阴极反应室(22)喷洒碱液，氯气与碱液发生反应：Cl2 + OH- →Cl-+ClO- ；2ClO-→2Cl- + 2OH-；
S4：第二喷头(221)朝阳极反应室(21)喷洒碱液，在微电流作用下，阳极反应室(21)内发生氧化反应2OH- → O2 + 2H+ ；
S5：从进风口(6)向阳极反应室(21)底端注入空气，以用于将阳极反应室(21)内氧化生成的O2从出气口(7)排出阳极反应室(21)；
S6：剩余未吸收的氯气通过排气管(5)回流至氯气存储室(1)再次进行处理，并依次循环；
S7：当氯气浓度检测探头(8)检测到阴极反应室(22)上端的氯气浓度为零时，则说明氯气存储室(1)内的氯气已被完全吸收。
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