CN110184618A - 一种电解槽系统及其微型复极式离子膜电解槽组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种微型复极式离子膜电解槽组，所述阳极端板以及阴极端板的边沿均对应开设有通孔，所述双头螺杆的两端分别穿设于阳极端板以及阴极端板的通孔中，所述第一螺母以及第二螺母分别旋设于双头螺杆的两端；所述阳极进液口以及阳极出液口处设置有阳极接头，所述阴极进液口以及阴极出液口处设置有阴极接头，所述阳极接头内部均涂设有钛层。通过在单电极阳极槽框与单电极阴极槽框之间设置不同个数的复合电极槽框，从而实现产量调节，在单电极阳极槽框、单电极阴极槽框以及复合电极槽框的各个进出液口设置阳极接头或阴极接头，实现组装方便可调的效果，且该微型复极式离子膜电解槽组还具有整体结构简单，加工难度小的优点。

Description

一种电解槽系统及其微型复极式离子膜电解槽组

技术领域

本发明涉及氯碱工业的电解设备领域，尤其涉及一种电解槽系统及其微型复极式离子膜电解槽组。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们逐渐地重视生活饮用水的安全问题以及污水排放问题，高浓度次氯酸钠作为生活饮用水消毒及生活污水处理被普遍应用。但是复极式离子膜电解槽在烧碱生产业中应用广泛，单套复极式离子膜电解槽的年产能最低为100吨，将现有大型的复极式离子膜电解槽生产的高浓度次氯酸钠用于偏远地区，受危化品运输影响，生活饮用水消毒以及生活污水处理的成本太高。但复极式离子膜电解槽由于结构复杂、加工制造难度大且成本高，难以小微型化制造。因此设计一种微小型的复极式离子膜电解槽用于偏远地区自产自用，是目前本领域技术人员函待解决的问题。

发明内容

为此，需要提供一种电解槽系统及其微型复极式离子膜电解槽组，来解决传统大型复极式离子膜电解槽产品用于偏远地区成本高的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种微型复极式离子膜电解槽组，包括阳极端板、阴极端板、单电极阳极槽框、单电极阴极槽框以及复合电极槽框，所述单电极阳极槽框与阳极端板相连接，所述单电极阴极槽框与阴极端板相连接，所述复合电极槽框设置于单电极阳极槽框以及单电极阴极槽框之间，所述单电极阳极槽框内设置有阳极室，所述单电极阴极槽框内设置有阴极室，所述复合电极槽框内设置有阳极室与阴极室，

还包括双头螺栓、第一螺母以及第二螺母，所述阳极端板以及阴极端板的边沿均对应开设有通孔，所述双头螺杆的两端分别穿设于阳极端板以及阴极端板的通孔中，所述双头螺杆与阳极端板、阴极端板的接触部位设置有四氟绝缘材料，所述第一螺母以及第二螺母分别旋设于双头螺杆的两端；

所述单电极阳极槽框的两侧分别开设有阳极进液口以及阳极出液口；所述单电极阴极槽框的两侧分别开设有阴极进液口以及阴极出液口；所述复合电极槽框的一侧开设有阳极进液口以及阴极进液口，复合电极槽框的另一侧开设有阳极出液口以及阴极出液口；所述阳极进液口以及阳极出液口处设置有阳极接头，所述阴极进液口以及阴极出液口处设置有阴极接头，所述阳极接头内部涂设有防电化腐蚀层，所述防电化腐蚀层为钌、铱或钛。

进一步地，还包括阳极液盘、阴极液盘以及复合筋条，所述阳极液盘以及阴极液盘均为盘状结构，所述阳极液盘以及阴极液盘分别设置于阳极室以及阴极室内；

所述阳极液盘与阴极液盘与单电极阳极槽框、单电极阴极槽框或复合电极槽框密封连接，所述复合电极槽框内的阳极液盘以及阴极液盘的盘口相背设置，且二者盘底之间通过复合筋条焊接连接，所述单电极阳极槽框内的阳极液盘盘底朝向阳极端板且通过复合筋条与阳极端板焊接相连接，所述单电极阴极槽框内的阴极液盘盘底朝向阴极端板且通过复合筋条与阴极端板焊接相连接。

进一步地，所述复合筋条为钛镍材料复合而成，且所述复合筋条的个数为两个以上。

进一步地，还包括阳极筋条、阴极筋条、阳极网以及阴极网，所述阳极筋条以及阴极筋条的个数均为两个以上，所述阳极筋条以及阳极网设置于阳极室内，所述阴极筋条以及阴极网设置于阴极室内，所述阳极筋条以及阴极筋条的截面均为L字形结构，所述阳极筋条的一端面朝向阳极液盘并焊接于阳极液盘上，所述阳极筋条的另一端面设置方向与阳极端板相垂直且该端面末端用于固定阳极网，所述阴极筋条的一端面朝向阴极液盘并固定于阴极液盘上，所述阴极筋条的另一端面设置方向与阴极端板相垂直且该端面末端用于固定阴极网。

进一步地，所述阳极液盘以及阳极筋条的材质为钛，所述阴极液盘以及阴极筋条的材质为镍。

进一步地，所述复合电极槽框的个数为两个以上，所述复合电极槽框并列设置于单电极阳极槽框以及单电极阴极槽框之间。

发明人还提供了一种电解槽系统，包括第一输入管道、第二输入管道、第一输出管道、第二输出管道以及电解槽组，所述电解槽组为权利要求1-6任意权利要求所述的微型复极式离子膜电解槽组，所述第一输入管道上设置有两个以上的阳极液输出口，所述第二输入管道上设置有两个以上的阴极液输出口，所述第三输入管道上设置有两个以上的阳极液输入口，所述第四输入管道上设置有两个以上的阴极液输入口；

所述阳极液输出口通过阳极液进液管与阳极进液口处的阳极接头相连接，所述阴极液输出口通过阴极液进液管与阴极进液口处的阴极接头相连接，所述阳极液输入口通过阳极液出液管与阳极出液口处的阳极接头相连接，所述阴极液输入口通过阴极液出液管与阴极出液口处的阴极接头相连接。

进一步地，所述阳极液输出口以及阳极液输入口处设置有阳极接头，所述阴极液输出口以及阴极液输入口处设置有阴极接头。

进一步地，所述阳极液进液管以及阳极液出液管内壁涂设有防电化腐蚀层。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：通过在单电极阳极槽框与单电极阴极槽框之间设置不同个数的复合电极槽框，从而实现产量调节，在单电极阳极槽框、单电极阴极槽框以及复合电极槽框的各个进出液口设置阳极接头或阴极接头，实现组装方便可调的效果，且该微型复极式离子膜电解槽组还具有整体结构简单，加工难度小的优点。

附图说明

图1为本实施例一种电解槽系统的结构示意图；

图2为本实施例一种微型复极式离子膜电解槽组复合电极槽框的内部结构示意图；

图3为本实施例一种微型复极式离子膜电解槽组的单电极阳极槽框的内部结构示意图；

图4为本实施例一种微型复极式离子膜电解槽组的单电极阴极槽框的内部结构示意图。

附图标记说明：

1、阳极端板；

2、阴极端板；

3、单电极阳极槽框；

4、单电极阴极槽框；

5、复合电极槽框；

61、双头螺栓；

62、第一螺母；

63、第二螺母；

71、阳极接头；

72、阴极接头；

81、阳极液盘；

82、阴极液盘；

83、复合筋条；

91、阳极筋条；

92、阴极筋条；

93、阳极网；

94、阴极网；

01、第一输入管道；

02、第二输入管道；

03、第三输入管道；

04、第四输入管道；

011、阳极液进液管；

012、阴极液进液管；

013、阳极液出液管；

014、阴极液出液管。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图2至图4，本发明提供一种微型复极式离子膜电解槽组，包括阳极端板1、阴极端板2、单电极阳极槽框3、单电极阴极槽框4以及复合电极槽框5，阳极端板以及阴极端板分别与电源的正负极相连接，所述阳极端板与阴极端板相对平行设置，所述单电极阳极槽框与阳极端板相连接，所述单电极阴极槽框与阴极端板相连接，复合电极槽框设置于单电极阳极槽框以及单电极阴极槽框之间。单电极阳极槽框以及单电极阴极槽框的槽框宽度值均是复合电极槽框宽度值的一半，其有益效果在于，单电极阳极槽框内所形成的阳极室以及单电极阴极槽框内所形成的阴极室与复合电极槽框中所形成的阳极室与阴极室大小相同，使得该复极式离子膜电解槽内各单元电解槽内进行的电解工作效率相同，对整体的电解工作效率可控性更高。

该微型复极式离子膜电解槽组还包括双头螺栓61、第一螺母62以及第二螺母63，所述阳极端板以及阴极端板的边沿均对应开设有通孔。在本实施例中，阳极端板以及阴极端板的形状大小相似，阳极端板与阴极端板为方形板状结构，则阳极端板以及阴极端板上开设的通孔沿方形端板边沿开设。

所述双头螺杆的两端分别穿设于阳极端板以及阴极端板的通孔中，双头螺杆的两端分别突出阳极端板以及阴极端板，所述第一螺母以及第二螺母分别旋设于双头螺杆的两端，第一螺母以及第二螺母锁紧于双头螺杆两端后，将单电极阳极槽框、单电极阴极槽框以及复合电极槽框夹紧于阳极端板以及阴极端板之间。所述双头螺杆与阳极端板、阴极端板的接触部位设置有四氟绝缘材料，具体地，双头螺杆的两端套设有四氟绝缘材料制成的绝缘套，阳极端板以及阴极端板的通孔还设置有四氟绝缘垫片。相邻复合电极槽框之间通过密封胶垫密封，复合电极槽框与单电极阳极槽框以及单电极阴极槽框之间也是通过密封胶垫密封。

所述单电极阳极槽框的两侧分别开设有阳极进液口以及阳极出液口，阳极进液口以及阳极出液口开设在单电极阳极槽框的对角位置，其有益效果在于，主要是让阳极液在电解槽内分布均衡，停留时间长，提高产物浓度，提高电解效率。所述单电极阴极槽框的两侧分别开设有阴极进液口以及阴极出液口，同样地，阴极进液口以及阴极出液口也开设在单电极阴极槽框的对角位置，其有益效果在于，主要是让阴极液在电解槽内分布均衡，停留时间长，提高产物浓度，提高电解效率。所述复合电极槽框的一侧开设有阳极进液口以及阴极进液口，复合电极槽框的另一侧开设有阳极出液口以及阴极出液口，阳极进液口以及阳极出液口呈对角设置，阴极进液口以及阴极出液口呈对角设置，其有益效果在于，主要是让阳极液以及阴极液在电解槽内分布均衡，停留时间长，提高产物浓度，提高电解效率。

所述阳极进液口以及阳极出液口处设置有阳极接头71，阳极接头用于与外设的阳极输入输出液管道相连通。所述阴极进液口以及阴极出液口处设置有阴极接头72，阴极接头用于与外设的阴极输入输出液管道相连通。所述阳极接头内部均涂设有防电化腐蚀层，能够有效避免阳极液杂散电流对电解槽的阳极液盘产生电化腐蚀。具体地，防电化腐蚀层的材料是钌、铱或钛。

该微型复极式离子膜电解槽组还包括阳极液盘81、阴极液盘82以及复合筋条83，所述阳极液盘以及阴极液盘均为盘状结构，阳极液盘以及阴极液盘中间低，四边高。所述阳极液盘以及阴极液盘分别设置于阳极室以及阴极室内，阳极液盘以及阴极液盘的作用是作为阳极网、阴极网的固定盘，以及阳极液、阴极液电化反应的场所。

阳极液盘以及阴极液盘均为盘状结构，所述复合电极槽框内的阳极液盘以及阴极液盘的盘口相背设置，即阳极液盘以及阴极液盘的盘口朝向相反方向，阳极液盘与阴极液盘的盘底之间通过复合筋条连接，通过复合筋条连接是为了加强阳极液盘与阴极液盘的结构稳定及导电性。所述单电极阳极槽框内的阳极液盘盘底背朝向阳极端板且通过复合筋条与阳极端板相连接，通过复合筋条连接是为了加强阳极液盘与阳极端板之间的结构稳定及导电性，所述单电极阴极槽框内的阴极液盘盘底朝向阴极端板且通过复合筋条与阴极端板相连接，通过复合筋条连接是为了加强阴极液盘与阴极端板之间的结构稳定及导电性性。

在某些优选的实施例中，所述复合筋条的个数为两个以上，其有益效果在于，进一步加强阳极液盘与阴极液盘之间、阳极液盘与阳极端板以及阴极液盘与阴极端板之间的结构稳定及导电性。

该微型复极式离子膜电解槽组还包括阳极筋条91、阴极筋条92、阳极网93以及阴极网94，所述阳极筋条以及阴极筋条的个数均为两个以上，所述阳极筋条以及阳极网设置于阳极室内，所述阴极筋条以及阴极网设置于阴极室内，所述阳极筋条以及阴极筋条的截面均为L字形结构，所述阳极筋条的一端面朝向阳极液盘并焊接于阳极液盘上，所述阳极筋条的另一端面设置方向与阳极端板相垂直且该端面末端用于固定阳极网，所述阳极筋条用于固定阳极网的一端面上开设有两个以上通孔，所述阴极筋条的一端面朝向阴极液盘并固定于阴极液盘上，所述阴极筋条的另一端面设置方向与阴极端板相垂直且该端面末端用于固定阴极网，所述阴极筋条用于固定阴极网的一端面上开设有两个以上通孔。阳极筋条固定于阳极液盘后，阳极筋条上各通孔与阳极液盘之间形成通道，两个以上的阳极筋条沿着阳极液盘表面线性阵列，阵列方向与阳极液进液方向相垂直；阴极筋条固定于阴极液盘后，阴极筋条上各通孔与阴极液盘之间形成通道，两个以上的阴极筋条沿着阴极液盘表面线性阵列，阵列方向与阴极液进液方向相垂直。设置阳极筋条以及阴极筋条的作用在于，通过阳极筋条以及阴极筋条上开设的通孔为阳极液或阴极液构建流动通道，加速让阳极液以及阴极液在电解槽内均衡分布。

所述阳极液盘以及阳极筋条的材质为钛，所述阴极液盘以及阴极筋条的材质为镍。

在某些优选的实施例中，所述复合电极槽框的个数为两个以上，所述复合电极槽框并列设置于单电极阳极槽框以及单电极阴极槽框之间。复合电极槽框的个数可根据实际产能需求进行调整，该微型复极式离子膜电解槽组的氯气产能可在5～100吨/年之间任意调整。

如图1所示(图1中为清楚表示，省略了部分复合电极槽框与第一输入管道、第二输入管道、第一输出管道以及第二输出管道之间的连接结构)，发明人还提供了一种电解槽系统，包括第一输入管道01、第二输入管道02、第一输出管道03、第二输出管道04以及电解槽组，所述电解槽组为上述任意技术方案中所述的微型复极式离子膜电解槽组。第一输入管道用于向电解槽组输送氯化钠盐水，第二输入管道用于向电解槽组输送稀氢氧化钠(加纯水)，第一输出管道用于输出淡盐水与氯气，第二输出管道用于输出浓氢氧化钠与氢气。微型复极式离子膜电解槽组的产量较低，直接将电解槽组阳极室内产生的氯气直接输出到第一输出管道。

所述第一输入管道上设置有两个以上的阳极液输出口，所述第二输入管道上设置有两个以上的阴极液输出口，所述第三输入管道上设置有两个以上的阳极液输入口，所述第四输入管道上设置有两个以上的阴极液输入口；

所述阳极液输出口通过阳极液进液管011与阳极进液口处的阳极接头相连接，所述阴极液输出口通过阴极液进液管012与阴极进液口处的阴极接头相连接，所述阳极液输入口通过阳极液出液管013与阳极出液口处的阳极接头相连接，所述阴极液输入口通过阴极液出液管014与阴极出液口处的阴极接头相连接。

在某些优选的实施例中，所述阳极液输出口以及阳极液输入口处设置有阳极接头，所述阴极液输出口以及阴极液输入口处设置有阴极接头、阳极液出液管。其有益效果在于，通过不同长度与形状的阳极液进液管、阴极液进液管以及阴极液出液管，能够灵活调整第一输入管道、第二输入管道、第一输出管道以及第二输出管道的走管位置。

阳极液进液管、阳极液出液管均为钛材制成，阴极液进液管以及阴极液出液管均为镍材制成。

在某些优选的实施例中，所述阳极液进液管以及阳极液出液管内壁涂设有防电化腐蚀层，防电化腐蚀层为钌、铱或钛，防电化腐蚀层能够有效避免阳极液杂散电流对电解槽的阳极液盘产生电化腐蚀。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微型复极式离子膜电解槽组，包括阳极端板、阴极端板、单电极阳极槽框、单电极阴极槽框以及复合电极槽框，所述单电极阳极槽框与阳极端板相连接，所述单电极阴极槽框与阴极端板相连接，所述复合电极槽框设置于单电极阳极槽框以及单电极阴极槽框之间，所述单电极阳极槽框内设置有阳极室，所述单电极阴极槽框内设置有阴极室，所述复合电极槽框内设置有阳极室与阴极室，其特征在于：

还包括双头螺栓、第一螺母以及第二螺母，所述阳极端板以及阴极端板的边沿均对应开设有通孔，所述双头螺杆的两端分别穿设于阳极端板以及阴极端板的通孔中，所述双头螺杆与阳极端板、阴极端板的接触部位设置有四氟绝缘材料，所述第一螺母以及第二螺母分别旋设于双头螺杆的两端；

所述单电极阳极槽框的两侧分别开设有阳极进液口以及阳极出液口；所述单电极阴极槽框的两侧分别开设有阴极进液口以及阴极出液口；所述复合电极槽框的一侧开设有阳极进液口以及阴极进液口，复合电极槽框的另一侧开设有阳极出液口以及阴极出液口；所述阳极进液口以及阳极出液口处设置有阳极接头，所述阴极进液口以及阴极出液口处设置有阴极接头，所述阳极接头内部涂设有防电化腐蚀层，所述防电化腐蚀层为钌、铱或钛。

2.根据权利要求1所述的微型复极式离子膜电解槽组，其特征在于：还包括阳极液盘、阴极液盘以及复合筋条，所述阳极液盘以及阴极液盘均为盘状结构，所述阳极液盘以及阴极液盘分别设置于阳极室以及阴极室内；

所述阳极液盘与阴极液盘与单电极阳极槽框、单电极阴极槽框或复合电极槽框密封连接，所述复合电极槽框内的阳极液盘以及阴极液盘的盘口相背设置，且二者盘底之间通过复合筋条焊接连接，所述单电极阳极槽框内的阳极液盘盘底朝向阳极端板且通过复合筋条与阳极端板焊接相连接，所述单电极阴极槽框内的阴极液盘盘底朝向阴极端板且通过复合筋条与阴极端板焊接相连接。

3.根据权利要求2所述的微型复极式离子膜电解槽组，其特征在于：所述复合筋条为钛镍材料复合而成，且所述复合筋条的个数为两个以上。

4.根据权利要求2所述的微型复极式离子膜电解槽组，其特征在于：还包括阳极筋条、阴极筋条、阳极网以及阴极网，所述阳极筋条以及阴极筋条的个数均为两个以上，所述阳极筋条以及阳极网设置于阳极室内，所述阴极筋条以及阴极网设置于阴极室内，所述阳极筋条以及阴极筋条的截面均为L字形结构，所述阳极筋条的一端面朝向阳极液盘并焊接于阳极液盘上，所述阳极筋条的另一端面设置方向与阳极端板相垂直且该端面末端用于固定阳极网，所述阳极筋条用于固定阳极网的一端面上开设有两个以上通孔，所述阴极筋条的一端面朝向阴极液盘并固定于阴极液盘上，所述阴极筋条的另一端面设置方向与阴极端板相垂直且该端面末端用于固定阴极网，所述阴极筋条用于固定阴极网的一端面上开设有两个以上通孔。

5.根据权利要求4所述的微型复极式离子膜电解槽组，其特征在于：所述阳极液盘以及阳极筋条的材质为钛，所述阴极液盘以及阴极筋条的材质为镍。

6.根据权利要求1所述的微型复极式离子膜电解槽组，其特征在于：所述复合电极槽框的个数为两个以上，所述复合电极槽框并列设置于单电极阳极槽框以及单电极阴极槽框之间。

7.一种电解槽系统，其特征在于：包括第一输入管道、第二输入管道、第一输出管道、第二输出管道以及电解槽组，所述电解槽组为权利要求1-6任意权利要求所述的微型复极式离子膜电解槽组，所述第一输入管道上设置有两个以上的阳极液输出口，所述第二输入管道上设置有两个以上的阴极液输出口，所述第三输入管道上设置有两个以上的阳极液输入口，所述第四输入管道上设置有两个以上的阴极液输入口；

所述阳极液输出口通过阳极液进液管与阳极进液口处的阳极接头相连接，所述阴极液输出口通过阴极液进液管与阴极进液口处的阴极接头相连接，所述阳极液输入口通过阳极液出液管与阳极出液口处的阳极接头相连接，所述阴极液输入口通过阴极液出液管与阴极出液口处的阴极接头相连接。

8.根据权利要求7所述的电解槽系统，其特征在于：所述阳极液输出口以及阳极液输入口处设置有阳极接头，所述阴极液输出口以及阴极液输入口处设置有阴极接头。

9.根据权利要求7所述的电解槽系统，其特征在于：所述阳极液进液管以及阳极液出液管内壁涂设有防电化腐蚀层。