CN110642336A

CN110642336A - 一种电解槽

Info

Publication number: CN110642336A
Application number: CN201910944711.7A
Authority: CN
Inventors: 王偲偲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2020-01-03

Abstract

本发明公开了一种电解槽，包括：电源；整体呈矩形的槽体；位于槽体顶部的电解槽盖，电解槽盖通过紧固件固定于槽体；电离室，容纳有第一电离组件；扩散室，容纳有第二电离组件；至少一张离子交换膜，离子交换膜将槽体划分出电离室和扩散室；第一电解液输送单元；第二电解液输送单元。本发明的电解槽，所制备的电离液可带有正负电性且具有不同的酸碱性；该技术结构紧凑；操作简易便捷，实用效果强；电离液制备效率高，耗能低。

Description

一种电解槽

技术领域

本发明涉及电解技术领域，特别是涉及一种电解槽。

背景技术

随着现代社会的发展，电离液广泛应用于医疗、半导体等行业中，电离液通常通过电极在电解槽中电解电离液的方法生产；以往使用的电解槽结构往往是将电解液从一端的电解槽流入，从电解槽的另一端流出，现有的电解槽存在以下问题：

(1)电离液制备效率低，耗能高：

电离液制备效率低，耗能高主要有三个原因：a)现有用于电解槽中的电极多具有致密结构，与电解槽中的电解液接触面积小；b)传统电极设置方向与进液方向平行，只有在通过电极表面附近的溶液可以电离；c)电流效率低，不宜实现工业化生产；

(2)电解液电离不均匀：

主要原因为电离液带电性不均匀。这是由于带电粒子通过离子交换膜进入扩散室，因此形成浓度差。通过传统机械搅拌法虽然可以改善均匀性问题，但容易导致离子交换膜破裂。

发明内容

针对上述不足之处，本发明的目的在于提供一种电解槽，制备的电解液具有电离液制备效率高，耗能低，电解液均匀的优点。

本发明的技术方案概述如下：

一种电解槽，其中，包括：

电源；

整体呈矩形的槽体；

位于所述槽体顶部的电解槽盖，所述电解槽盖通过紧固件固定于所述槽体；

电离室，容纳有第一电离组件；

扩散室，容纳有第二电离组件；

至少一张离子交换膜，所述离子交换膜将槽体划分出所述电离室和所述扩散室；

第一电解液输送单元，所述第一电解液输送单元包括至少一个第一进水口、至少一个第一出水口、第一pH自动检测仪和第一输送管路，所述第一出水口连接第一输送管路，所述第一输送管路上设置有第一流量监测器、第一自动阀门，所述第一流量监测器、第一自动阀门、第一pH自动检测仪和第一控制系统电连接；

第二电解液输送单元，所述第二电解液输送单元包括至少一个第二进水口、至少一个第二出水口、第二pH自动检测仪、ORP检测仪、第二输送管路，所述第二出水口连接第二输送管路，所述第二输送管路上设置有第二流量监测器、第二自动阀门，所述第二流量监测器、ORP检测仪、第二自动阀门、第二pH自动检测仪和第二控制系统电连接。

优选的是，所述的电解槽，其中，所述第一电离组件包括第一电极体，所述第一电极体一端通过紧固件固定于第一柱形凹槽，所述第一柱形凹槽通过焊接与第一固定块相连，所述第一固定块上端设有第一电导体。

优选的是，所述的电解槽，其中，所述第二电离组件包括第二电极体，所述第二电极体一端通过紧固件固定于第二柱形凹槽，所述第二柱形凹槽通过焊接与第二固定块相连，所述第二固定块上端设有第二电导体。

优选的是，所述的电解槽，其中，所述第一电极体和第二电极体具有网状结构，所述表面具有多个凸起。

优选的是，所述的电解槽，其中，所述第一柱形凹槽和第二柱形凹槽外侧设有密封胶层。

优选的是，所述的电解槽，其中，所述第一电极体包括本体和涂覆于所述本体上的导电金刚石膜；所述第二电极体选自本体和涂覆于所述本体上的导电金刚石膜、不锈钢、钛、石墨中的一种。

优选的是，所述的电解槽，其中，第一电导体和第二电导体的材料选自黄铜、钛、无锈钢、石墨中的一种。

优选的是，所述的电解槽，其中，所述第一电离组件贯穿所述槽体一侧和电源相连，所述第二电离组件贯穿所述槽体另一侧和电源相连。

优选的是，所述的电解槽，其中，所述槽体底部设有凹槽，所述离子交换膜设置于隔板内，所述离子交换膜和隔板靠近槽体底部的一端设置于凹槽内；所述凹槽的深度小于隔板底部边框宽度。

优选的是，所述的电解槽，其中，所述扩散室内腔的底部设置供气管道，所述供气管道与槽体外部的供气设施相连。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的电解槽，利用多孔三维电极体以及合理紧凑的电离排布可以快速高效制取不同pH值的电离液，也可以制备带有正负电性且混合有氧化剂的电离液；本发明改善传统离子水带电均匀性，通过实时自动检测，保证出水的电离液品质；减少离子交换膜更换次数，提高电离液产量；通过设置第一电极体和第二电极体具有网状结构，表面具有多个凸起，采用三维电极的方式，单位溶液的电极面积大大增加。其反应区域不在局限于电极的简单二维表面。从而提高电离室中的强氧化物生产量，通过鼓入气体制造气泡压力差和溶液对流，改善扩散室的带电离子溶液的均匀性。

(2)本发明的电解槽，所制备的电离液可带有正负电性且具有不同的酸碱性；该技术结构紧凑；操作简易便捷，实用效果强；电离液制备效率高，耗能低。

(3)本发明的电解槽，通过在扩散室内腔的底部设置供气管道，供气管道与槽体外部的供气设施相连，通过供气管道对槽体通入气体，供气管道上设有多个孔，孔中曝出均匀细小的气泡，弥漫整个槽体内腔上。在此过程中，气液混合均匀，增加电离液带电性的均匀性能。

附图说明

图1为本发明电解槽的结构示意图；

图2为本发明第一电离组件的左视图；

图3为本发明第一电离组件的正视图；

图4为本发明第二电离组件的左视图；

图5为本发明第二电离组件的正视图；

图6为本发明第一电极体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例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。

参考图1～2本发明提供一种电解槽，包括：

电源1；

整体呈矩形的槽体2；

位于槽体2顶部的电解槽盖3，电离槽上部槽壁设有内螺纹，电解槽盖3通过紧固件4通过内螺纹固定于槽体2；

电离室5，容纳有第一电离组件6；

扩散室7，容纳有第二电离组件8；

至少一张离子交换膜9，所述离子交换膜9将槽体2划分出电离室5和所述扩散室7；

槽体内的离子交换膜将槽体分割成电离室和扩散室，扩散室通入去离子水或高纯水；电离室通入电离液，且电离液具有酸性pH范围，其2≤pH＜7，或者是碱性，其7＜pH≤10。

第一电解液输送单元，第一电解液输送单元包括至少一个第一进水口10、至少一个第一出水口11、第一pH自动检测仪12和第一输送管路13，第一出水口11连接第一输送管路13，所述第一输送管路13上设置有第一流量监测器14、第一自动阀门15，所述第一流量监测器14、第一自动阀门15、第一PH自动检测仪12和第一控制系统16电连接；

第二电解液输送单元，第二电解液输送单元包括至少一个第二进水口17、至少一个第二出水口18、第二pH自动检测仪19、ORP检测仪20、第二输送管路21，所述第二出水口18连接第二输送管路21，所述第二输送管路21上设置有第二流量监测器22、第二自动阀门23，所述第二流量监测器22、ORP检测仪20、第二自动阀门23、第二pH自动检测仪19和第二控制系统24电连接。

第一进水口10位于电离室底部中心位置，第二进水口17位于扩散室7底部中心位置，第一出水口11位于电离室5侧壁，第二出水口18位于扩散室7侧壁，电源电压为0～30V，电流密度为5～500mA/cm²。

第一流量监测器14、第一自动阀门15、第一pH自动检测仪12和第一控制系统16电连接，第二流量监测器22、ORP检测仪20、第二自动阀门23、第二pH自动检测仪19和第二控制系统24电连接，仪器和自动阀门联动，通过信号控制电离液出水流量。

具体的，第一电离组件6包括第一电极体61，第一电极体61一端通过紧固件62固定于第一柱形凹槽63，所述第一柱形凹槽63通过焊接与第一固定块64相连，所述第一固定块64上端设有第一电导体65。

具体的，第二电离组件8包括第二电极体81，所述第二电极体81一端通过紧固件82固定于第二柱形凹槽83，所述第二柱形凹槽83通过焊接与第二固定块84相连，所述第二固定块84上端设有第二电导体85。第一电极体61和第二电极体81电极体之间相互平行且水平方向设置。

具体的，第一电极体6和第二电极体8具有网状结构，表面具有多个凸起61。

具体的，第一柱形凹槽63外侧设有密封胶层66，第二柱形凹槽83外侧设有密封胶层86。

紧固件62和紧固件82为非导电螺丝，优选聚四氟乙烯、尼龙、聚碳酸酯。柱形凹槽外侧涂有密封胶，防止柱形凹槽与溶液进行接触，柱形凹槽与柱形电导体可通过焊接与固定块相连。

具体的，第一电极体61包括本体和涂覆于本体上的掺硼金刚石膜；第二电极体81选自本体和涂覆于所述本体上的导电金刚石膜、不锈钢、钛、石墨中的一种。

具体的，第一电导体65和第二电导体85的材料选自黄铜、钛、无锈钢、石墨、铅中的一种。

第一电导体65和第二电导体85上侧开有通孔，通过通孔柱形电导体可采取缠绕，夹紧等方式与电源控制器之间相连。

具体的，第一电离组件6贯穿所述槽体2一侧和电源1相连，所述第二电离组件8贯穿所述槽体2另一侧和电源1相连。

具体的，槽体2底部设有凹槽26，离子交换膜9设置于隔板25内，所述离子交换膜9和隔板25靠近槽体2底部的一端设置于凹槽26内；凹槽26的深度小于隔板25底部边框宽度。离子交换膜通过两块隔板夹紧固定，隔板具有框架结构隔板里面有洞，可以使离子交换膜与溶液相接触。如果离子交换膜较大，为防止电离时形成的压力差引起离子交换膜破裂，隔板中部具有支撑结构。

槽体底部设有凹槽，用于竖直固定隔板和离子交换膜，设槽口和电离槽盖的的目的是便于更换破损的离子交换膜。

具体的，扩散室7内腔的底部设置有供气管道71，所述供气管道71与槽体2外部的供气设施相连。气体通过供气管道对槽体通入气体，供气管道上设有多个孔，孔中曝出均匀细小的气泡，弥漫整个槽体内腔上，在此过程中，制造气泡压力差和溶液对流，改善扩散室的带电离子溶液的均匀性。

实施例：

电离室内的通入具有弱碱性的溶液。在通电情况下，以导电金刚石为第一电极体的电极体表明的水分子发生电离反应：H₂O-e^-→X+H⁺(其中X可为O₃，H₂O₂,OH·中的一种或多种)，而所产生的氢氧根自由基(OH·)、O₃和双氧水(H₂O₂)具有高氧化性，因为第一电极体具有凸起结构，可在表面凸起处提高电流密度，因此可以促进氧化产物的生成，而产生大量H⁺是溶液呈弱酸性，且阳极电离液呈正电性，电极体具有的网状结构极大提高电极体与电解液的接触面积促进电离，部分电离的阳离子通过离子选择性薄膜，从电离室迁移到扩散室，在扩散在阴极腔室内的阴极电极表面发生6H₂O+6e^-→3H₂+6OH^-，因此阴极电离液含有从电离室迁移过来的阳离子、H₂和OH^-。由于电离的阳离子通过离子选择性薄膜的速率较慢，此时阴极电离液具有负电荷且pH呈碱性，第一pH自动检测仪和第二pH自动检测仪检测到pH达到标准，第一控制系统和第二控制系统打开第一自动阀门和第二自动阀门，电离液流入电离液储存室。

本发明具有制备电离液处理装置，可以制备带有正负电性且混合有氧化剂的电离液，利用多孔三维电极体以及合理紧凑的电离排布可以快速高效制取不同pH值的电离液；本发明改善传统离子水带电均匀性，通过实时自动检测，保证出水的电离液品质；减少离子交换膜更换次数，提高电离液产量；通过设置第一电极体和第二电极体具有网状结构，表面具有多个凸起，采用三维电极的方式，单位溶液的电极面积大大增加，其反应区域不在局限于电极的简单二维平面，从而提高电离室中的强氧化物生产量，通过鼓入气体制造气泡压力差和溶液对流，改善扩散室的带电离子溶液的均匀性。

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。

Claims

1.一种电解槽，其特征在于，包括：

电源；

整体呈矩形的槽体；

电离室，容纳有第一电离组件；

扩散室，容纳有第二电离组件；

2.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述第一电离组件包括第一电极体，所述第一电极体一端通过紧固件固定于第一柱形凹槽，所述第一柱形凹槽通过焊接与第一固定块相连，所述第一固定块上端设有第一电导体。

3.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述第二电离组件包括第二电极体，所述第二电极体一端通过紧固件固定于第二柱形凹槽，所述第二柱形凹槽通过焊接与第二固定块相连，所述第二固定块上端设有第二电导体。

4.根据权利要求2或3所述的电解槽，其特征在于，所述第一电极体和第二电极体具有网状结构，所述表面具有多个凸起。

5.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于，所述第一柱形凹槽和第二柱形凹槽外侧设有密封胶层。

6.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于，所述第一电极体包括本体和涂覆于所述本体上的导电金刚石膜；所述第二电极体选自本体和涂覆于所述本体上的导电金刚石膜、不锈钢、钛、石墨中的一种。

7.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于，第一电导体和第二电导体的材料选自黄铜、钛、无锈钢、石墨中的一种。

8.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于，所述第一电离组件贯穿所述槽体一侧和电源相连，所述第二电离组件贯穿所述槽体另一侧和电源相连。

9.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述槽体底部设有凹槽，所述离子交换膜设置于隔板内，所述离子交换膜和隔板靠近槽体底部的一端设置于凹槽内；所述凹槽的深度小于隔板底部边框宽度。

10.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述扩散室内腔的底部设置有至少一个供气管道，所述供气管道与槽体外部的供气设施相连。